Электромагнитный расходомер (его варианты) Советский патент 1982 года по МПК G01F1/58 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР. (ЕГО ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к измеритепьной технике, преимущественно расходометрии и может быть использовано в эпек- ромагнитных- расходомерах жидких сред.

Известны электромагнитные расходоме ры, содержащие преобразователь расхода, схему выделения сигнала расхода с. источником управляющего сигнала и широтноимпульсный регулятор коэффициента передачи, обеспе чивающий независимость выходного сигнала от колебаний интенсивности магнитного поля в преобразователе расхода 13Недостатком данных электромагнитных расхоцомеров является сложность консгрук-. иаи, обусловленная необходимостью обеспечения линейной широтной модуляиши и демодуляции при защите схемы вьвделения сигнала от возникающих импульсных помех.

Известен также электромагнитный расходомер, содержащий преобразователь расхода, схему выделения сигнала расхода с источником управляющего сигнала, сумматор, регулируемый усилитель с блоком

регулирования, дискриминатор (пороговое {устройство), низких частот, фильтр ;Высокшс частот, причем последовательно .Соединенные сумматор и регулируемый усилитель включены между схемой выделе;ния сигнала расхода и вькодным устройством измерителя расхода, второй вход сумматора соединен с выходом вспомогательного сигнала преобразователя расхода, ;а выход регулируемого усилителя соединен

10 через фильтр высоких частот и дискрими натор с входом блока регулирования, выход которого соединен с управл5пощим входом регулируемого усилителя, и через (jSfflbTp низких частот - с выходом изме45рителя расхода. В известном расходомере сумматор, регулируемый усилитель с бло ком реплирования, дискриминатор и фильтры высоких и-низких частот образуют в 2 совокупности, охваченную обратной.связью .полностью аналоговую схему деления однополярного полезного сигнала на переменное напряжение, пропорциональное интенсивности возбуждения преобразователя

расхода, в результате чего выходной сиг- . нэп расходомера не зависит от обусловленных отклонениями питающего напряжения одновременных изменений этих величин и не содержит импульсных с оставляющих 2 2- s

. Недостатком известного расходомера яавляется зависимость передачи в нем по лезного сигнала от значения нестабильного временного сдвига между индукхшей магнитного поля в преобразователе расхода iO и управляющим С1 ггналом схемы вьщеления сигнала расхода, а также изменений параметров управляющего сигнала схемы выде ления сигнала расхода. Поскольку выход™ ной сигнал схемы выделения сигнала расхода образует сигнал делимого, а выходной сигнал дискриминатора связан с сигналом целителя схемы пеления расхоаомера, возншсающая от их различия погрешность снижает точность расходомера в целом. Цепью изобретения является- повышение точности измерения электромагнитного расходомера. Указанная цель достигается тем, что в э.чектромагнитный расходомер, содержа ший преобразователь расхода, схему выделения сигнала расхода с источнлком управл пощего сигнала, сумматор, регулируемый усилитель, блок регулирования, филыр низких частот и фильтр высоких частот, причем выход сумматора соедине с входом регулируемого усилителя, выход блока регулирования соединен с управляю шим входом регулируемого усилитепя, а выход регулируемого усилителя с вхо дами фильтра высок гх частот и фильтра низких частот, дополнительно введен из меритель интенсивности напряжения, вход которого соединен с выходом вспомогЭ тельного сигнала преобразователя расхода а выход соединен с входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом преобразователя расхода, выход фильтра высоких частот соединен со ..-схемой выделения сигнала расхода, выход фильтра низких частот соединен с входом блока регул1-1рования, а выход источника управ- ляющего сигнала дополнительно соединен с управляющим входом измерителя интенсивности напряжения. Указанная цель достигается также тег« что в Злектромагнитный расходомер, содержащий преобразователь расхода, схему выделения сигнала расхода с источником управлшощего сигнала, сумматор, регулируемый усилитель, блок регулирования, фильтр низких частот и фильтр высоких частот, причем выход преобразователя расхода tjepeo последовательно соединен:ные схему вьщеления сигнала расхода, сум матор, регулируемый усилитель и фильтр низких частот соединен с выходом расходомера, выход вспомогательного сигнала преобразователя расхода соединен с вторым входом сумматора, выход регулируемого усилителя также соединен с входом фильтра высоких частот, а выход блока регулирования соединен с управляющим входом регулируемого усилителя, дополнительно введен измеритель интенсивности напряжения, включенный между входом блока регулирования и выходом фильтра высоких частот, а управляющий вход изjs .-мерителя интенсивности напряжения соединен с выходом источника управляющего сигнала. В первом варианте электромагнитного расходомера измеритель интенсршности напряжения может быть выполнен с быстродействием, равным быстродействию схемы выделения сигнала расхода. В обоих вариа.нтах электромагнитного расходомера измеритель интенсивности напряжения может быть выполнен либо в виде синхронного детектора, либо в виде измерителя выборочного значения напряжения, либо в виде измерителя параметра напряжения, идентичного параметру напряжения полезного сигнала, выделяемому схе(ой выделения сигнала расхода. На фиг. 1-2 приведены блок-схемы соответственно первого и второго вариантов электромагнитного расходомера. Злектромагнитный расходомер содержит преобразователь 1 расхода, сумматор 2, регулируемый усилитель 3 с блоком 4 регулирования, фильтр 5 низких частот, фильтр 6 высоких частот, схему 7 вьщеления сигнала расхода с источником 8 управляющего сигнала и измеритель 9 интенсивности напряжения. Первый вариант электромагнитного расходомера работает следующим образом. Возникающий при движении измеряемой среды через преобразователь 1 расхода знакопеременный измерительный сигнал после суммирования в сумматоре 2 с однополярным выходным сигналом измерителя Э интенсивности напряжения поступает через регулируемый усипитель 3 к фильтр б высоких частот на вход схемы 7 вьщеления сигнала расхода, управляемой от источника 8 управляющего сигнала, .с выходакоторой сигнал, пропорциональный расходу, поступает к потребителю. Однополярная составл5пощая выходного сигнала регулируемого усилителя 3 после вьшелення фильтром 5 низких частот поступает на управляющий вход блока 4 регулирования, который устанавливает коэффиш1ент передачи регулируемого усилителя таким, чтобы на выходе последнего уровень однополярной составляющей был постоянен, При этом коэффициент передачи усилителя 3 обратно пропорционален значению однополярного сигнала, а переменное напряжение с частотой измерительного сигнала на его выходе пропорционально отношению интенсивноетей измерительного сигнала и вйпомогатального сигнала преобразователя расхода, измеряемого измерителем 9 интенсивности напряжения, также управляемым от источника 8 управл5пощего сигнал Изменения параметров напряжения питания преобразователя расхода вызьтают одновременные и равные изменения измеряемого и вспомогательного сигналов, при этом изменения последнего вызывают обратно пропорциональные им отклонения коэффициента передачи регулируемого усилителя 3, выходное переменное напряжение которого таким образом сохраняет постоянство. Вследствие охвата регулируе мого усилитепя 3 через фильтр 5 низких частот и блок 4 регулирования отрицательной обратной связью, образуемая ими в совокупности система автоматической .стабилизации усиления однополярного сигнала имеет высокое быстродействие, и пе реходная характеристика канала вспомогательного сигнала (сигнала делителя) практически определена параметрами последовательно включенного в данный ка- нал измерителя 9 интенсивности напряжения, параметры которого могут быть выбраны так, чтобы переходные хара1 теристшси каналов измеряемого сигнала и сигнала делителя соотносились заданным образом, что позволяет учитывать или компенсировать также кратковременные отклонениявыходного сигнала расходомер обусловленные изменениями питающего преобразователь напряжения. При выборе переходных характеристик обоих каналов идентичными, влияние изменения питающего преобразователь напряжения на выходной сигнал расходомера будет устранено. Вследствие управления измерителя 9 интенсивности напряжения и схемы 7 выделения сигнала расхода от одного источника 8 управляющего сигнала, выбором параметров данных блоков может быт обеспечена идентичность изменений их коэффигояентов передачи при изменениях параметров управляющего напряжения, чт позволяет устранить влияние последних на выходной сигнал расходомера. Выполнение измерителя интенсивности напряжения с быстродействием, идентичным быстродействию схемы выделения сигнала расхода, позволяет повысить точность измерения при кратковременнь1Х отклонениях и импульсных помехах в питающем преобразователь расхода напряжения. Второй вариант электромагнитного расходомера работает следующим образом. Возникающий при движении измеряемой среды через преобразователь 1 расхода знакопеременный измерительный сигнал поступает на вход схемы 7 выделения сигнала расхода, управляемой от источника 8 управляющего сигнала. Однополярный выходной сигнал схемы 7 после суммирования в сумматоре 2 со знакопеременным вспомогательным сигналом преобразоватепя 1 расхода через регулируемый усилитель 3 и фильтр 5 низких частот поступает на выход прибора. Знакопеременная составляющая выходного сигнала регулируемого усилителя 3 после выделения фильтром 6 высоких частот поступает на вход управляемого измерителя 9 интенсивности, выходной сигнал которого через блок 4 регулирования устанавливает коэ4 фищент передачи рег5глируемого усилителя 3 таким образом, чтобы на выходе последнего интенсивность знакопеременной составляющей была постоянна. При этом коэффициент передачи усилителя 3 обратно. пропорционален интенсивности знакопеременного сигнала, а однополярное напряжение на его выходе пропорционально отношений интенсивноетей измерительного сигнала и вспомогательного С11гнала преобразователя расхода. Изменения параметров напряжения питания преобразователя расхода вызьгаает одновременные и равные изменения измеряемого и вспомогательного сигналов, при этом изменения последнего вызьтают обратно пропорциональные им отклонения коэффициента передачи регулируемого усилителя 3, однополярная составляющая выходного напряжения которого таким образом сохраняет постоянство. Колебания временного сдвига между индукцией магнитного поля в преобразователе 1 расхода, управляющим сигналом от источника 8, а также изменения парамет ров этого управляющего сигнала вызьшают одновременные и равные изменениякоэффициентов передачи схемы выделения сигнала расхода и измерителя интенсивности напряжения, что может быть достигнуто выбором параметров последнего, например выполнением его идентичным схеме выделения сигнала расхода. При этом имеют место равные изменения коэффициентов передачи каналов полезного сигнала {сигнала делимого) и сигнала делителя, отиошение которых также сохраянет постоянст во, т. а. указанные отклонения не влияют на выходной сигнал измерителя расхода. Выполнение в обоих вариантах расходо мера управляемого измерителя интенсивности напряжения в виде синхронного де тектора напряжения, вход опорного сигна ла которого соединен с источником управляющего сигнала схемы выделения сигнал расхода позволяет повысить точность из.мерения при нестабильности фазовых пара метров -гармонического управляющего сигнала схемы вьщеления сигнала расхода. Выполнение управляемого измерителя интенсивности напряжения в виде измерителя выборочного .значения напряжения, вход управляющего выборкой сигнала которого соединен с источником управляющего сигнала схемы выделения сигнала расхода, позволяет повысить точность измерения при нестабильности временных параметров импульсного управляющего сиг нала схемы выделения сигнала расхода. Вьшолнение управляемого измерителя интенс юности напряжения в виде измерителя параметра напряжения, идентичного параметру напряжения полезного сигнала, выделяемому схемой выделения сигнала расхода, позволяет повысить точность измерения при искажениях формы питающего преобразователь расхода напряжения. Первый вариант электромагнитного рас ходомера обеспечивает повышение точноети измерения при нестабильном питании преобразователя расхода, по сравнению с известными электромагнитными расходомерами, и придает также электромагнит ному расходомеру с аналоговой делительной схемой с частотным разделением каналов новое свойство - независимость переходной характеристикиот значения вспомогательного сигнала преобразовател расхода. Второй вариант электромагнитного расходомера обеспечивает также повьппение точности измерения при нестабильном временном сдвиге индукции магнитного поля в преобразователе расхода относительно сигнала управления схемой выделения сигнала расхода. Формула изобретения 1. Электромагнитный расходомер, содер каший преобразователь расхода, схему вьщеления сигнала расхода с источником .управляющего сигнала, сумматор, регу лируемый усилитель, блок регулирования, фильтр низких частот и фильтр высоких частот, причем выход сумматора соединен с входом регулируемого усилителя, выход блока регулирования соединен с управляющим входом регулируемого усилителя, а выход регулируемого усилителя -jc входами фильтра высоких частот и фильтра низких частот, отЛичающийся тем, что, с целью повьпления точности измерения расхода, в него дополнительно введен измеритель интенсивности напряжения, вход которого соединен с выходом вспомогательного сигнала преобразователя расхода, а выход соединен с входом сумматора, второй вход,которого соединен с выходом преобразователя расхода, выход фильтра высоких частот соединен со схемой выделения сигнала расхода, выход фильтра низких частот соединен с входом блока регулирования, а выход источника управляющего сигнала дополнительно соединен с управляющим входом измерителя интенсивности напряжения. 2. Электромагнитный расходомер, содержащий преобразователь расхода, схему вьщеления сигнала расхода с источником управляющего сигнала, сумматор, регулируемый усилитель, блок регулирования, фильтр низких частот и фильтр высоких частот, причем выход преобразователя расхода через последовательно соединенные схему выделения сигнала расхода, сумматор, |1егулируемый усилитель и фильтр низких частот соединен с выходом расходомера, выход вспомогательного сигнала преобразователя расхода соединен с вторым входо у сумматора, вькод регулируемого усилителя также соединен с входом фильтра высоких частот, а выход блока урегулирования соединен с управляющим |входом регулируемого усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, в него дополнительно введен измеритель интенсивности напряжения, включенный между входом блока регулирования и выходом фильтра высоких частот, а управляющий вход измерителя интенсивности напряжения соединен с выходом источника управляющего сигнала. . 3. Расходомер по п, 1, о т л и ч а ющ и и с я . тем, что. измеритель интенсивности напряжения выполнен с быстродействием, равным быстродействию схемы выделения сигнала расхода. 9979 4.Расходомер по пп. 1и 2, о тл ичающийся тем, что. измеритель интенсивности напряжения выполнен в виде синхронного детектора. 5.Расходомер по пп. 1и2, отлич.аюшийся тем, что измеритель интенсивности, напряжения вьшолнен в виде кгамеритепя выборочного значения напряжения. 6.Расходомер по пп. 1 и 2, о.т л ичающийся тем, что измеритель

0ve.f

-f- О интенсивности напряжения вьшолнен в виде измерителя параметра напряжения, идентичного параметру напряжения полезного сигнала, выделяемому схем.ой выделения сигнала расхода. Источники информашга, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1231199, кл. G IN, 1971. 2.W3D-i urcti gussmesser. josef Heinrichs Catoteoc, 1976 (прототип).