Электромагнитный расходомер Советский патент 1982 года по МПК G01F1/58 

1

Изобретение относится к измерениям расхода электропроводящих жидкостей электромагнитным методом.

Известны электромагнитные расходомеры, содержащие магнитную систему, канал, футерованный изнутри изоляционным материалом, два электрода, установленных заподлицо с внутренней поверхностью канала и контактирующих с измеряемой средой,и измерительную систему С11.

Недостатками таких расходомеров являются чувствительность к профилю скорости потока в канале и низкая точность измерения нестационарных процессов.

Известны также электромагнитные расходомеры, содержащие магнитную систему с постоянным магнитом, канал прямоугольного поперечного сечения и измерительную систему. Стенки канала таких расходомеров, перпендикулярные магнитному полю, выполняются из диэлектрика, а стенки, параллельные магнитному полю, изготавливаются из электропроводящего материала и выполняют роль электродов.

РазносГь потенциалов между электрод равна

(Е + Е ) + Е,

ЕР+ ЕП

п

где Ер - сигнал расхода,

ЕП - напряжение помех, вызванных электродными процессами;

10 Е - постоянная составляющая си|-

нала расхода; Е - переменная составляющая

сигнала расхода. Электродные процессы изменяются

15 сравнительно медленно, и поэтому изза их влияния постоянная составляющая Е. и низкочастотные составляющие не могут быть измерены с необходимой степенью точности. На . же

30 измерения переменной составляющей (с частотой выше некоторого значения) Е электродные процессы существенного влияния не оказывают 2 . 39 Таким образом, электромагнитный расходомер с постоянным магнитным полем измеряет переменную составляющую расхода и не может измерять с пр емлемои точностью постоянную составляющую и низкочастотные составляющие расхода, а следовательно, и полный расход среды. Цель изобретения - повышение точности измерения расхода нестационарнь1х потоков в широком диапазоне ,частот. Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном расходомере, содержащем магнитную систему с постоянным магнитом, канал прямоугольного поперечного сечения и измерительную систему, магнитная система снабжена электрически изолирова ными пластинами, размещенными в кана ле перпендикулярно боковым стенкам, в промежутках между которыми на боко вых стенках и параллельно им размеще ны электропроводящие пластины, причем каждая соседняя пара электропроводящих пластин, размещенных в одном промежутке между электрически изолированными пластинами, подключена к усилителю, а выходы всех усилителей подключены к сумматору. На чертеже представлен пре|длагаем расходомер. Расходомер состоит из преобразова теля расхода и измерительной схемы. Преобразователь расхода содержит Marнитную систему, образованную пластинами 1 и ярмом 2, и канал (участок трубопровода), по которому протекает измеряемая жидкость. На боковых Стенках канала расположены электроды 3В канале между пластинами 1 параллельно боковым стенкам размещены электроды k. Верхняя и нижняя стенки канала образованы верхней и нижней пластинами 1. Таким образом образуются элементарные каналы прямоугольного сечения. Поверхности пластин 1, соприкасающиеся.с измеряемой средой, покрыты изоляционной футеровкой. Электроды каждого элементарного канала подключены к соответствующему усилителю 5. Выходы всех усилителей подключены к сумматору 6, выход которого подключен к измерительной системе 7- При протекании измеряемой среды по каналу преобразователя расхода на каждой паре электродов наводятся ЭДС в результате взаимодействия движущей64ся среды и магнитного поля, создаваемого магнитной системой. Эти ЭДС усиливаются усилителями 5 суммируются сумматором 6 и измеряются измерительной системой 7« Таким образом, результирующий выходной сигнал расходомера представляет собой сумму сигналов параллельных элементарных каналов, т.е. соответствует расходу измеряемой среды, протекающей через полное сечение канала преобразователя расхода . E.-IIE,. t i, э«. - ЭДС на электродах i-ro где Е элементарного канала, Е„; + ЕП -э1 --pt n. -сигнал расхода, -ЗДС помех, обусловленных электродныж процессами. Тогда результирующий выходной сигнал расходомера и и | Pi 7 Первое слагаемое представляет собой сумму сигналов, определяемых расходом измеряемой среды, протекающей по каждому элементарному каналу. Суммирование их производится алгебраически, т.е. ,Epi Ер. Ер. - Ер Второе слагаемое представляет собой сумму ЭДС помех, имеющих случайный характер, так как они зависят от многих независимых случайных причин: состояния поверхности электродов, флуктуации электродных потенциалов, изменений в двойном приэлектродном слое, вызванных движением измеряемой среды относительно электрода, тепловых шумов сопротивления измеряемой среды и пр. Закон распределения значений помех от электродных ессов близок к нормальному с матическим ожиданием, равным нулю. исперсия оценки математического ания ЕП равна дисперсия оценки математического ожидания слагаемого - дисперсия составляющих Е,, п - число элементарных каналов. 59 Таким образом, в предлагаемом рас ходомере существенно уменьшены помехи от электродных процессов, и тем больше, чем больше число параллельных элементарных каналов. .Включание усилителя в измерительную цепь каждого канала устраняет взаимное влияние импедансов элементарных каналов. Без согласующих уси лителей измерительное цепи каналов нагружали бы друг друга. Усилители должны иметь симметричный высокоомный вход. Ярмо 2, закмкающее магнитную цепь является также электромагнитным : краном преобразователя расхода. Из чертежа видно, что магнитные поля пластин 1 складываются, а в магнитной цепи нет зазоров, обуславливаемых толщиной стенок трубопровод Такая конструкция магнитной системы обеспечивает высокие значение и однородность магнитного поля. Пластины 1 могут быть изготовлены из оксидных магнитов, обладающих большой коэрцитивной силой и имеющих очень высокое удельное электрическое сопротивление. Последнее позволяет отка заться от изоляционного покрытия ниж них и верхних стенок элементарных каналов. Предлагаемый электромагнитный рас ходомер с постоянным полем, создавае мым постоянным магнитом, имеет высокую точность в широком диапазоне час тот, достигаемую повышением отношени сигнал/помеха. Кроме того, при больших диаметрах трубопровода в известных расходоме6pax возникают трудности с созданием магнитного поля с необходимой однородностью. Постоянные магниты больших размеров сложно изготовить из-за технологических трудностей. В предлагавмом расходомере магнит изготовлен из плоских пластин, число которых определяется необходимой величиной магнитного поля. Формула изобретения Электромагнитный расходомер, содержащий магнитную систему с постоянным магнитом, канал прямбугольного поперечного сечения н измерительную систему, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения расхода нестационарных потоков, магнитная система снабжена электрически изолированными пластинами, размещенными в канале перпендикулярно боковым стенкам, в промежутках между которыми на боковых стенках и параллельно им размещены электропроводящие пластины, причем каждая соседняя пара электропроводящих пластин, размещенных в одном промежутке между электрически изолированными пластинами, подключена к усилителю, а выходы всех усилителей подключены к сумматору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Корсунский Л.М. Электромагнитные гидрометрические приборы. М.,, Стандартгиз, 196Ц, с.7. 2. Там же, с., 115-118 (прототип).