Цифровое измерительное устройство расходомера Советский патент 1982 года по МПК G01F1/58 

I

Изобретение относится к измере йию расхода жидкости электромагнитным методом.

По основному авт.св.№ 690298 известно цифровое измерительное устройство расходомера, состоящее из преобразователя расхода, тактового генератора, источника компенсирующего напряжения, суммирующего узла, синхронного детектора, компаратора, счетчика импульсов, двух ключей, интегратора, триггера и логического вентиля. Преобразователь расхода снабжен дополнительным выходом (с сигналом, пропорциональным магнитной индукции), источник компенсирующего напряжения имеет вход и три выхода (сигнальный, меандровый и счетный), тактовый генератор имеет вход и два выхода (цикла и сигнала опроса)i Основной выход преобразователя расхода соединен через первый ключ, суммирующий узел, синхронный детектор, интегратор, компаратор и триггер со входом управле«ия второго ключа и цепью управления /логического вентиля, а дополнительный выход преобразователя расхода соединен со входом источника компенсирующего напряжения, сигнальный выход которого соединен через второй ключ с минусовым входом суммирующего узла, счетный выход соединен через логический вентиль со входом счетчика, а неандровый выход соеди10нен со входом управления синхронного детектора и входом тактового генератора, выход цикла измерения которого соединен со входом управления первого ключа и вторым входом компаратоtsра, а выход сигнала опроса - с тактовым входом триггера компенсации1,1 J. Известное устройство не позволяет точно определить интегральный расход за произвольное время, так как

20 в этом случае время интегрирования может содержать зависимое от начального момента относительно собственного цикла расходомера разное число Циклов. Неопределенна и доля вспомогательного времени во время интегрирования. Импульсы на выходе логического вентиля имеют период, который составляет определенную долю от периода сети, в связи с чем результат измерения интегрального расхода зависит от частоты сети. Цель изобретения - увеличение точности в режиме измерения интеграл ного расхода. Указанная цель достигается тем, что в расходомер введен стабильный высокочастотный генератор (пре имущественно кварцевый), второй логичес кий вентиль, а тактовый генератор снабжен дополнительным входом запрета цикла (запрещающим появление сигн ла вспомогательного времени на выходах тактового генератора), при этом входы второго логического вентиля соединены с выходом триггера и выходом стабильного генератора, а вы-, ход является выходом устройства в ре жиме определения интегрального расхода. На фиг. 1 представлена функционал ная схема устройства; на фиг. 2 временная диаграмма. Преобразователь расхода имеет основной выход 2 (выход сигнала расхода) и вспомогательный выход 3 с сигналом, пропорциональным магнитной индукции. Основной выход 2 соединен через первый ключ со входом суммирующего узла 5. Выход суммирующего узла соединен со входом синхронного детектора 6, выход которого соединен со входом интегратора 7- Блок-компаратор 8 служит для сравнения двух сигналов, поступающих на его входы. Один из его входов соединен с выходом Интегратора 7- Выход компаратора 8 соединен со входом тактируемого триггера 9 компенсации. На тактовый вход этого триггера подается сигнал опроса. Цепь компенсации состоит из источ ни(а 10 компенсирующего напряжения, который имеет вход 11, соединенный с дополнительным выходом 3 преобразователя 1 расхода, и выходы: меандровый 12, сигнальный 13 и счетный 1 Выходной сигнал меандрового выхода 12 прямоугольное напряжение - повторяет по фазе входной сигнал, следовательно и магнитную индукцию. На сигнальном выходе 13 напряжение повторяет по форме и фазе входной сигнал с амплитудой, пропорциональной входному сигналу (следовательно и индукции). Серия узких импульсов на счетном выходе 14 имеет частоту, превышающую в целое число раз частоту питания преобразователя 1. Второй ключ 15, соединяющий сигнальный выход 13 с минусовым входом суммирующего узла 5 служит для коммутации компенсирующего напряжения через суммирующий узел в главную цепь передачи сигнала. Цепь управления ключа 15 соединена с выходом триггера 9 компенсации. Меандровый выход 12 соединен с цепью управления (опорным входом) синхронного детектора 6. Цифровая часть устройства содержит логические вентили 16,и 17, счетчик 18 импульсов, стабильный генератор 19 и тактовый генератор 20. Тактовый генератор 20 имеет вход 21 опорного (меандрового) сигнала, вход 22 запрета и четыре выхода. Сигнал на выходе 23 цикла задает длительность времени измерения Тц и вспомогательного времени Tg. Выход 2 сигнала опроса имеет напряжение в моменты прохода магнитной индукции через нулевой уровень и в течение всего вспомогательного времени Tg. Вход 22 запрета является дополнительным входом всего устройства, которым оно переводится в режим измерения интегрального расхода. Вход 21 опорного сигнала соединен с меандровым выходом 12. Выход 23 цикла соединен с ключом и компаратором 8. Выход 2k сигнала опроса соединен с тактовым входом триггера Э компенсации. Один из входов логических вентилей 16 и 17 соединен с выходом триггера 9 и входом управления ключа 15- Другой вход вентиля 1б соединен с выходом стабильного генератора 19, а другой вход вентиля 17 - со счетным выходом И. Выход вентиля 17 соединен со счётчиком 18 и является одновременно выходом всего устройства. Выход вентиля 1б является дополнительным выходом устройства для измерения интегрального расхода. Устройство работает в двух режимах: измерения среднего текущего расхода и интегрального расхода за любое время. В режиме среднего расхода устройство работает следующим образом. Тактовый генератор 20 задает цикл работы устройства. Перед началом , цикла ключи t и 15 дазомкнуты, ин1тегратор 7 разряжен (имеет нулевое выходное напряжение), счетчик 18 импульсов находится в нулевом состо нии и. порог срабатывания компаратора 8 равен нулю. В течение первой части цикла, времени измерения УП , ключ замкнут и сигнал расхода от основного выхода 2 преобразователя 1 расхода проходит через ключ Ц, суммирующий узел 5 и синхронный детектор G на интегратор 7При отсутствии квадратурной поме хи сигнал на выходе синхронного детектора 6 имеет форму синусоиды, вы рямленнойдвуполупериодным выпрями телем, а на выходе интегратора 7 наклонной волнистой линии U, (фиг.2 На время Т, порог срабатывания компаратора сдвинут от нуля на определенную величину. В момент наступления равенства выходного напряжения интегратора U с пороговым напряжением U| на выходе компаратора 8 вбз никает скачок напряжения, который передается на О-вход триггера 9 компенсации. Триггер принимает новое состояние, соответствующее новому состоянию выхода компаратора 8, тол ко после поступления на его тактовый вход импульса опроса от выхода 2 сигнала опроса тактового генератора 20. Импульсы опроса поступают в моменты, когда индукция в зазоре преобразователя 1 расхода, а, следовательно, и сигнала раЬхода проходит через нуль. Изменение состояния три гера 9 вызывает замыкание ключа 15 В связи с этим компенсирующее напряжение (пропорциональное магнитной индукции) от сигнального выхода 13 источника компенсирующего напряжения ИКН 10 поступает на минусовой вход суммирующего узла 5. Амплитуда компенсирующего напряжения подо рана равной 100 -нЬму сигналу расход (полной шкале). Следовательно,, разностный сигнал на выходе синхронного детектора 6 имеет противоположную полярность по сравнению с сигналом расхода,.действующего до переключения триггера 9 и ключа 15. В связи с этим выходное напряжение U интегратора 7 начинает снова приближаться к пороговому напряжению Uj,. Новое переключение выхода компаратора 8, возникающее при U Up, отражается на выходе триггера 9 опять только после поступления очередного импульса опроса. Переключение триггера 9 размыкает ключ 15, действие компенсирующего напряжения прекращается и вь1ходное напряжение Uj интегратора 7 снова приближается к Up со стороны нуля. Описанный процесс продолжается до конца времени измерения J, после чего начинается вспомогательное время Т С окончанием времени измерения Тц размыкаетс,я ключ k и пороговое напряжение компаратора Un принимает снова нулевое значение. В связи с этим независимо от соотношения напряжений U и U|i в конце Тп в начале вспомогательного времени Т выходное напряжение интегратора Up превышает порог Up и ключ 15 замыкается. В течение вспомогательного времени сигнал опроса от выхода 2 тактового генератора 20 выдается постоянно и компенсация прекращается сразу при падении выходного напряжения интегратора до нуля. Тем самым интегратор готов к новому циклу измерения. Результат измерения среднего за Тп расхода выражается числом, полупериодов переменной магнитной индукции, в течение которых ключ 15 замкнут, т.е. в течение которых происходит компенсация. Для уменьшения погрешности, вызванной дискретностью, полупериод разбивают на более мелкие участки. Тогда измерение расхода сводится к счету импульсов, соответствующих участкам полупериодов, в течение которых ключ 15 замкнут. 1 Формула изобретения Цифровое измерительное устройство расходомера, в частности электромагнитного, по авт.св.№ 690298, о тличающееся тем, что, сцелью повышения точности в режиме измерения интегрального расхода, оно содержит стабильный генератор и второй логический вентиль, а тактовый генератор снабжен дополнительным входом запрета цикла, причем выход логического вентиля является дополнительным выходом устройства, а его входы соединены с выходом стабильного генератора и выходом триггера компенсации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР iM 690298 (прототип).

«VI w

t