Электромагнитный расходомер с частотным выходом Советский патент 1983 года по МПК G01F1/60 

(S) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЧАСТОТНЖ ВЫХОДОВ

Изобретение относится к области измерения расхода и количестёа жидкостей электромагнитным методом, преимущественно может применяться дл создания цифровых расходомеров или аналого-цифровых преобразователей расхода. Известны электромагнитные расходомеры, в которых частота возбуждения равны выходной частоте. Известный электромагнитный расходомер с яа тотным выходом содержит датчик, усил тель сигнала датчика , обмотку возбуж дения магнитного поля, генератор тока треугольной формы, два сравнивающих устройства устройство управления генератором, резистор, дополнительную схему управления и управляемый делитель напряжения, причем датчик через усилитель сигнала датчика подключен к первому входу первого сравнивающего устройства, первый конец обмотки возбуждения магнитного поля подсоединен к выходу генера оpa тока треугольной формы, второй ее конец подсоединен к первому концу резистора, входу второго сравнивающего устройства и через дополнительн по схему управления, к nepBOfv yпpaвляющe 4y входу управляемого делителя нагряжения, второй управляющий вход которого соединен с устройством управления генератором, выход управляемого делителя соединен с первым ; сравнивающим устройством и генератором тока треугольной формы, второй конец резистора подсоединен к общей точке расходомера, выходы обоих сравнивающих устройств соединены с устройством управления гене| атором. Генератор тока треугольной формы выполнен в виде последовательно включенных интегратора и усигмтеля мощности 13. Недостатком известного расходомера является низкая точность измерения в широком диапазоне измерения р асхода. 3 . ЭЭ изобретения является повыш 4ие точности измерения в широком диапазоне частот. Указа1«1ая цель достигается тем, что электромагнитный расходомер с частотным выходом дополнительно снабжен масштабными усилителями и двумя компараторами, причем входы обоих масштабных усилителей подсое|Е нены ко второму концу обмотки возбуждения магнитного поля, а4ход первого масштабного усилителя соединен с первым входом первого компаратора, выход второго масштабного усилителя соединен с первым входом второго компаратора, вторые сходы обоих компараторов соединены с выходом усили,теля сигнала датчика, а выходы обоих ком параторов соединены с первым и вторым т входами дополнительной схемы управлени На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства. Расходомер состоит из датчика 1, усилителя 2 сигнала датчика, подключенного к его выходу первого сравнивающего устройства 3, с выходом которого соединено устройство управления генератором , выход которого через управляемый делитель 5 напряже ния подсоединен к генератору 6 тока треугольной формы. К выходу генератора 6 подключен первый конец обмотки 7 возбуждения магнитного поля, вт рой конец которой соединен с первым концом резистора 8, второй конец которого соединен с общей точкой расхо домера. К точке соединения обмотки 7 и резистора 8 подключены входы второго сравнивающего устройства 9, выход которого соединен со входом уст, роиства управления генератором k, а также первого 10 и второго 11 масшта ных усилителей. Выход первого масшта ного усилителя 10 подсоединен к первому входу первого компаратора 12, а выход второго масштабного усилителя 11, соответственно к первому входу второго компаратора 1 3. входы компараторов 12 и 13 соединены с выходом усилителя 2 сигнала датчика, а выходы компараторов - со входом дополнительной И управления,, выход которой соединен с первым управляющим входом управляемого делителя 5 напряжения, выход которого соединен С первым сравнивающим устройством 3. Устройство работает следующим образом. В момент включения ток возбуждения датчика на выходе генератора 6 тока треугольной формы начинает линейно возраст ать,- При этом линейно растет индукция магнитного поля датчика 1, сигнал на электродах датчика и сигнал PC з выходе усилителя 2 сигнала датчика. Это измерительный полупериод. Он продолжается до тех пор, пока сигнал на выходе усилителя 2 достигнет опорного напряжения pQ первого сравнивающего устройства 3 В момент равенства Q устройство 3 срабатывает и воздействует на вход устройства k управления генератором, представляющий собой источники прямоугольных импульсов чередующейся полярности. Амплитуды импульсов обеих полярностей равны по абсолютной величине. При этом полярность импульса на выходе устройства , и тем самым на выходе управляемого делителя 5, меняется на обратную, направление изменения тока на выходе генератора 6 меняется на обратное, ток начинает линейно убывать. Убывает также напряжение U р на резисторе, которое пропорционально току. Это обратный полупериод. В момент равенства Up нулю срабатывает второе сравнивающее устройство 9, воздействует на устройство управления генератора kf полярность выходного импульса на выходе которого и на выходе делителя 5 опять меняется. Ток на выходе генератора 6 опять начинает возрастать - снова наминается измерительный полупериод. Сигнал на выходе усилителя сигнала датчика 2 пропорционален расходу Q и значению магнитной индукции, которая, в свою очередь, пропорциональна току возбуждения 3g. Поэтому справедливо равенство 6, , где Кд const. Так как ток возбуждения меняется линейно, то можно записать 3ц , где 30Qconst - скорость изменения тока возбуждения. Из равенства 6с- о подставляя значение 6, и учитывая. t-I- , что при этом 2 2f можем выразить частоту срабатываний первого сравнивающего устройства 3, равную исходной частоте расходомера 5 Амплитуда тока возбуждения Ig, : достигаемая в каждом периоде в момент срабатывания первого сравнивающего устройства 3, обратно пропорциональна расходуРО ija Для обеспечения минимальной погреш ности измерения максимальное значение тока возбуждений 3-„ должно лежать в некоторых пределахТ| „ д « ig 5nwi« Наличие интервале|Эр., любом значении Q обеспечивается скачкообразным увеличением Ё при уменьшении амплитуды 30p(j до значения 3. и уменьшением РО при увеличении ампли туды вмДО значения Лвп,о1д. Изменение &(j производится управляемым делителем напряжения 5 гюд воздействием дополнительной схемы 14 управления. Посяедняя срабатывает в том. шучае, если скорость изменения сигнала на вы ходе .первого масштабного усигмтеля VQ (при этом срабатывает первый компаратор .12 ) или если скорость изменения сигндаа fit меньше скорости изменения сйгнапа на выходе масштабного усилителя 11 (при этом срабатывает компаратор 13)i Одновременно -с изменением значения ёд меняется и значение скорости изменения тока возбуждения 3gg,которое пропорционально значению амплитуды 6 н выходе управляемого делителя напряжения 5 При этом в Зависимости от количества пож жений управляемого делителя 5 можно иметь несколько диапазонов зн ачени и Сд и g, Если амплитуда импульса на выходе устройства управления генератором k по абсолютной величине равна UQ , тЪ амплитуда импульса на выходе управляемого делителя напряжения будет fifl HO const, i - номер диапазона. При этом первый диапазон (Е 1) соответствует максимальным Если учесть, Мто значениям расхода 3 то независимо рт:диапазона значений 6„ и Зцо выходная частота расходомера пропорциональна расходу f KgQ, где KO Кд «К2. При этом Kg не зависит от номера диапазона. Для правильной работы устройства дО|1)яно быть соблюдено условие ..ft W., - -ft min Предложенное устройство позволяет значительно повысить точность в широком диапазоне расходов, измеряемых с погрешностью, не превышающей заданную, которая определяется выбранным диапазоном токов возбуждения l fnVn $3е - Звтсхл Так как при любом измеряемом рас ходе ток возбуждения лежит в этом диапазоне, то диапазон расходов, измеряемых с заданной погрешностью, увеличится в , где m - «соличество переключаемых диапазонов. Формула изобретения Электромагнитный расходомер с частотным выходом по авт.св. If 932239, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измере--ния расхода в широком диапазоне частот , он дополнительно снабжён двумя масштабными усилителями и двумя компараторами, гфичем входы обоих масштабных усилителей подсоединены к второму концу обмотки возбуждения магнитного поля, выход первого насшт 1бного усилителя соединен с первым входом первого компаратора, выход второго масштабного усилителя соединен с первым входом второго компаратора, вторые входы обоих компараторов соединены с выходом усилителя сигнала датчика, а выходы обоих кежпарато- i ров соединены с первым и втфым входами дополнительной схемы управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N932239, 29.12.79.

fff

/r

//

-9

fj

h

eri0