Электромагнитный расходомер Советский патент 1981 года по МПК G01F1/58 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относится к измерению расхода электропроводящих жидкостей электромагнитным методом.

Известны электромагнитные расходомеры, содержащие датчик расхода жидкости/ блок компенсации полезной составляющей сигнала датчика, усилитель рассогласования, синхронный детектор, источник опорного напряжения и гальванометр, работающий в режиме трансформаторного преобразователя 1 .

Однако быстродействие этих расходомеров невысоко, что объясняется необходимостью использования на выходе синхронного детектора инерционного фильтра, устраняющего пульсации, создаваемые нескомпенсированной квадратурной составляющей выходного сигнала датчика, достигающей половины амплитуды полезной составляющей. Кроме того, расходомеры имеют ограниченную точность, что объясняется малым коэффициентом усиления- усилителя рассогласования. Этот коэффициент не может быть выбран большим в связи с тем, что на входе усилителя всегда присутствует нескомпенсированный сигнал квадратурной помехи, и имеется опасность насыщения усилителя этим

сигналом. Известные расходомеры обладают также невысокой наде;.;ностью ввиду наличия в их составе подвижной рамки гальванометра, чувствительной к вибрациям и другим механическим воздействиям.

Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия расходомера.

10

Указанная цель достигается тем, что электромагнитный расходомер, содержащий датчик расхода, блок компенсации полезной составляющей сигнала датчика, усилитель рассогласования

15 и источник опорного напряжения, причем первый вход блока компенсации полезной составляющей сигнала датчика подключен к выходу датчика расхода, дополнительно снабжен двумя фор20мирователями фазовых импульсов и схемой сравнения фазовых импульсов, причем выход датчика расхода подключен к первым входам обоих формирователей фазовых импульсов, ко второму

25 входу первого, формирователя подключен источник опорного напряжения, ко второму входу второго формирователя фазовых импульсов - выход блока компенсации полезной.составляющей сигна

JO ла датчика, выходы обоих формирователей фазовых .импульсов подсоеди11е(ны ко входам схемы сравнения фазовых импульсов , выход которой через усилитель рассогласования подсоединен ко второму входу блока компенсации полезной составляю17(ей сигнала датчика .

На фиг, приведена функциональная схема электромагнитного расходомера; на фиг. 2 -- временные диаграммы работы расходомера.

Устройство содержит датчик 1 расхода, первый 2 и второй 3 формирователи фазовых импульсов, блок 4 компенсации полезной составляющей сигнала датчика, схема 5 сравнения фазовых импульсов и усилитель б рассогласования .

Выход датчика 1 расхода подключен к первым вхсздам формирователей фазовых импульсов 2 и 3, и к первому входу блока 4 компенсации полезной составляющей сигнала датчика, выход которого подключен ко второму входу формирователя 3 фазовых импульсов. Второй вход формирователя 2 фазовьлх импульсов подключен к источнику опорного напряжения Up-, , а выходы формирователей фазовых импульсов 2 и 3 поллслючены ко входам схемы 5 сравнения фазовых импульсов, выход которой соединен со входом усилителя 6 рассогласования. Выход усилителя 6 подклю -ен ко второму входу блока 4 компенсации полезной составляющей сигнала датчика. Усилитель б рассогласования выполняется фильтрующим.

Ра ходомер работает следующим образом .

Выходной сигнал датчика 1, содержащий псхпезный сигнал и квадратурную помеху (фиг.2а), поступает на первые входы формирователей 2 и 3 фазовых импульсов, которые в момент перехода через нуль сигнала датчика одновременно формируют передние фронты двух фазовых -1мпульсов {фиг.2в и 2г) Сигнал опорного напряжения поступает на второй вход формирователя 2 фазовых импупьсов, в момент перехода через нуль опорного напряжения формируется задний фронт первого фазового импульса (фиг,2в). Опорный сигнал (фиг2б) сдвинут на 90 относительно полезной составляющей сигнала датчика 1, Длительность первого фазового импульса равна tj , где - фазовый сдвиг между выходным сигналом датчика 1 и опорНЕЛм;

а (jj 23Г, где f - частота питающего напряжения.

Сигнал датчика 1 сравнивается в блоке 4 компенсации полезной составляющей сигнала датчика, представляющем собой компаратор дЬух напряжений с выходным напряжением усилителя рассогласования. В момент- равенства мгновенного значения входного напряжения и напряжения с выхода усилителя б рассогласования на выходе блока 4 возникает перепад напряжений, который поступает на второй вход формирователя 3 фазовых импульсов и . формирует задний фронт второго фазового импульса, В зависимости от уровня постоянного напряжения на выходе усилителя 6 рассогласования задний фронт этого фазового импульса перемещается. Длительность второго фазового импульса определяется из соотно 6bix 8i(...Sinujt

шения

Ип

и,

аы

qrosin UBX

UJ

Фазовые импульсы (фиг.2в ,г) с выходов блоков 2 и 3 поступают на входы схемы 5 сравнения фазовых импульсов, которая выделяет разностный фазовый импульс (фиг.2д), последний усиливается и сглаживается усилителем б рассогласования и создает выходное напряжение установившемся режиме оба фазовых импульса 5 равны по длительности с точностью, определяемой статической ошибкой, которая при большом коэффициенте усиления может быть сведена к нулю, т.е.

qrcsin

О.

ии

Таким образом, выходной сигнал расходомера определяется только полезной составляющей сигнала расхода,

Использование предлагаемого расходомера позволяет повысить точность измерения расхода.

Формула изобретения

Электромагнитный расходомер, содержащий датчик расхода, блок компенсации полезной составляющей сигнала датчика, усилитель рассогласования и источник опорного напряжения, причем первый вход блока компенсации полезной составляющей сигнала датчика подключен к выходу датчика расхода, отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, он снабжен двумя формирователями фазовых импульсов и

5 схемой сравнения фазовых импульсов, причем выход датчика расхода годключен к первым входам обоих формирователей фазовых импульсов, ко второму входу первого формирователя фазовых

0 импульсов подключен источник опорного напряжения, ко второму входу . второго формирователя - выход блока компенсации полезной составляющей сигнала датчика, выходы обоих формирователей фазовых импульсов подсоединены ко входам схемы сравнения . фазовых импульсов, выход которой через усилитель рассогласования подсоединен ко второму входу блока компенсации полезной составляквдей сигнеша датчика.

Поп

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Катыс Г.П. Системы автоматического контроля полей скоростей и расходов. М., Наука, 1965, с. 365-366 (прототип).