Объемно-массовый расходомер Советский патент 1983 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в области информационно-измерительной техники, в частности для создания систем автоматического контроля массового и объемного расхода жидкостей, газов и газожидкостных смесей.

Известны расходомеры, принцип действия которых основан на создании -в потоке дополнительных движений и Измерении инерционных усилий потока 13Известно устройство, которое содержит датчик расхода, формирователь, триггер, генератор импульсов, вентили, вычислитель мгновенного значения массового расхода 2 .

Недостатком известного устройства является то, что предполагается, что массовый расход (выходная величина вычислителя) прямо пропорционален разности временных интервалов между сигналами с ведущей и ведомой крыльчаток датчика расхода, ,хотя функциональная зависимость массового расхода от разности временных интервалов является нелинейной даже в том случае, когда поток представляет собой однофазную среду, В том случае, когда поток представляет собой газожидкостную смесь, функц 1ональная зависимость массового расхода от разности временных интервалов становится существенно нелинейной.

5

Недостатком известного устройства является также невозможность вычисления объемного расхода, так как данное устройство не позволяет однозначно определить плотность и скорость

10 потока, которые являются по отношению друг к другу мультипликативнь1ми помехами.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных

15 возможностей.

. Поставленная цель достигается тем, что в расходомер введены два одновибратора, триггер, сравнивающее устройство, два интегратора, два уп20равляемых ключа, два преобразователя напряжения в частоту, делительное устройство и .счетчик импульсов, причем выход генератора импульсов через последовательно соединенные первый 25 одновибратор, сравнивающее устройство, первый ключ, первый интегратор, первый преобразователь напряжения в частоту и вторую схему И подключен к первому счетчику.импульсов, а че30рез последовательно соединенные: второй интегратор, делительное устройство, второй преобразователь напряжения в частоту и третью схему И к второму счетчику импульсов, вход первого преобразователя напряжения в частоту через второй ключ и датчи расхода соединен с первым триггером первый выход которого через второй одновибратор подключен к второму входу третьей схемы И, а второй выход - к второму входу второй схемы И, второму входу второго интегра тора и к входу второго триггера, вы ход которого соединен с управляющим входом второго ключа, а через перву cxeiyiy И с управляющим входом первог ключа, при этом установочные входы триггеров и второй .вход первой схеN« и подключены к выходу первого одновибратора. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2. временные диаграммы, поясняющие его работу. Объемно-массовый расходомер содержит генератор импульсов 1, первы одновибратор 2, первый и второй три геры 3 и 4, сравнивающее устройство первый интегратор 6, первую схему И 7и первый управляемый ключ 8, датчик расхода 9, второй управляемый ключ 10, первый преобразователь напряжения в частоту следования импул сов (ПНЧ) 11, вторую схему И 12, пе вый счетчик 13 и второй интегратор 14, делительное устройство 15, второй преобразователь напряжения в частоту следования импульсов 16, второй одновибратор 17, третью схему И 18 и второй счетчик импульсов 19. Устройство работает следующим об разом. Импульс с генератора 1 поступает на вход одновибратора 2 и запускает его своим передним фронтом. Импульс одновибратора 2 дает разрешение на работу триггеров 3 и 4, так как поступает на их входы установки в О 8момент появления импульса на выхо де одновибратора 2 срабатывает срав нивающее устройство 5 и выходное напряжение интегратора 6 начинает уменьшаться до тех пор, пока управляемый ключ 8 замкнут. Когда заканчивается импульс на выходе схемы И 7, а это свидетельствует о появле нии информационного импульса на выходе датчика расхода 9, ключ 8 размыкается, т.е. пластина датчика 9 чуть сдвигается с места в направлении движения потока среды. Этот момент характеризуется равенством электромагнитной силы, удерживающей пластину, силе гидродинамического напора потока. Выходное напряжение интегратора 6, которое все время поступает на вход ключа 10 и вход ПНЧ 11, запоминается, ток в катушке электромагнита датчика 9 падает до нуля (так как ключ 10 размыкается), и пластина продолжает свое движение по направлению потока при отключенной тяге (которая включится толькопосле окончания работы одновибратора 2) . На -вход триггера 3 поступает информационный импульс, характеризующий время прохода пластиной зоны, действия чувствительного элемента, например геркона, при своем движении под действием только силы гидродинамического напора по направлению потока среды. Так как выходная частота ПНЧ 11 пропорциональна запомненному значению напряжения интегратора 6, которое в свою очередь пропорционально силе гидродинамического напора потока среды pv2(pv - соответственно, плотность и скорость среды), а время движения пластины в зоне действия чувствительного элемента пропорциональ но - , то на выходе схемы И 12 количество импульсов, поступившее на счетчик 13, будет пропорционально массовому расходу. Так как выходное напряжение интегратора 14 пропорционально длительности информационного импульса и запоминается после окончания этого импульса, то после делител ьного устройства 15 типа - выходная .частота ПНЧ 16 пропорциональная скорости среды, а значит, и объемному расходу, т.е. количеству импуль- сов, поступившему со схемы И 18 на счетчик 19. Импульсом генератора 1 обнуляется интегратор 14, После: окончания работы одновибратора 2 ключ 10 замыкается и ток в катушке электромагнита датчика расхода 9 постепенно возрастает до максимального значения. При этом пластина возвращается обратно против потока среды, проходя зону действия чувствительного элемента. При этом с датчика расхода 9 поступает информационный, импульс, но устройство на него не реагирует, так как на входах установки в О триггеров 3 и 4 - уровень напряжения, запрещающий им переключаться. Так как возможна регулировка длительности импульса одновибратора 17, постоянных времени интеграторов 6 и 14, а также частотных диапазонов ПНЧ 11 и 16, то следовательно возможно тарирование устройства (в широких пределах) как по объемному, так и по массовому расходу . Формула изобретения Объемно-массовый расходомер, содержащий датчик расхода, триггер, генератор импульсов, три схемы И и счетчик, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены два одновибратора, триггер, сравнивающее устройство два интегратора, два управляемых ключа, два преобразователя напряжения в частоту, делительное устройство и счетчик иь4пульсов, причём выход генератора импульсов через последовательно соединенные первый одновибратор, сравнивающее устройство, первый ключ первый преобразователь напряжения в частоту и вторую схему И подключен к первому счетчику импульсов, а через последовательно соединенные второй интегратор, делительное устройство, второй преобразователь напряжения в частоту и третью схему И к второму счетчику импульсов, вход первого преобразователя напряжения в частоту через второй ключ и датчик

расхода соединен с первым TpurrepoMi первый выход которого через второй одновибратор подключен к второму входу третьей схемы И, а второй выход к второму входу второй схемы И, второму входу второго интегратора и к входу второго триггера, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, а через первую схему И с у11равляющим входом первого ключа при этом установочные входа триггеров и ВТ.ОРОЙ вход первой схемы И подключены к выходу первого одновибратора..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 459674, кл. G 01 F 1/00, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР

К 481772, кл. G 01 F 1/00, 1975 (прототип) .

IL

/