Бесконтактный электромагнитный расходомер

 

Изобретение относится к электромагнитным бесконтактным расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидких электропроводящих сред. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения ошибки, обусловленной разбалансом датчика расхода. При течении электропроводной жидкости в измерительном участке трубопровода в катушке 4 наводится ЭДС, пропорциональная расходу, и ЭДС разбаланса, а в катушках 5 и 6 - вихревая ЭДС. Через ключи эти ЭДС поступают на усилители 9 и 11 и затем на фазовые детекторы 17 и 21. На вторые входы фазовых детекторов поступают колебания с выхода генератора 14 синусоидального тока : на фазовый детектор 21 - непосредственно, а на фазовый детектор 17 - через фазовращатель 20. Выходные сигналы с фазового детектора через ключ 25 или через фазоинвертор 28 и ключ 26 поступают на схему 23 измерения отношений. На второй вход схемы 23 поступает через фильтр 22 низких частот сигнал с выхода фазового детектора 21. В следующем такте генератор 14 подключают к усилителю 9. Работа всех ключей и генератора 14 синхронизируется генератором 29 тактовых импульсов. Переключатели 18 и 19 переводят устройство в режим калибровки, когда на фазовые детекторы подаются одни и те же сигналы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (so 4 G 01 F 1/58 f IONIAN .П1- ПИН%ТМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

if i! Е /1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4064477/24-10 (22) 30.04.86 (46) 15.07.89. Бюл. № 26 (71) Специальное конструкторское бюро магнитной гидродинамики Института физики АН ЛатвССР (72) Г.Х.Кирштейн, В.Г.Климов, Г.Г.Гуревич, Н.К.Ефимов, Е.В.Четвериков и И.А.Петров (53) 621.646(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 866413, кл. G О! F l/58, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 608054, кл. С Ol F 1/58, 1978. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ

РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к электромагнитным бесконтактным расходомерам, предназначенным для измерения расхода кидких электропроводящих сред. Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения ошибки, обусловленной разбалансом датчика расхода. При течении электропроводной жидкости в измерительном участке трубопровода в ка„.Я0„„1493872 А 1

2 тушке 4 наводится ЭДС, пропорцио нальная расходу, и ЭДС разбаланса, а в катушках 5 и 6 — вихревая ЭДС.

Через ключи эти ЭДС поступают на усилители 9 и 11 и затем на фаэовые детекторы 17 м 21. На вторые входы фазовых детекторов поступают колебания с выхода генератора 14 синусоидального тока. На фазовый детектор

21 — непосредственно, а на фазовый детектор 17 — через фазовращатель 20.

Выходные сигналы с фазового детектора через ключ 25 или через фазоинвертор 28 и ключ 26 поступают на схему 23 измеоения отношений. На второй вход схемы 23 поступает через а

9 фильтр 22 низких частот сигнал с выхода фазового детектора 21. В следующем такте генератор 14 подклвчавт к усилителю 9. Работа всех ключей и генератора 14 синхрониэируется генератором 29 тактовых импульсов. Переключатели 18 и 19 переводят устройство в ремим калибровки, когда на д, фазовые детекторы подаются одни и те ае сигналы. 4 ил.

1493872

Еч KrK3KS

Е „K К

Ы 1I где V—4)55

Изобретение относится к электромагнитным бесконтактным расходомерам хорошо проводящих сред, например жидких металлов и может быть исполь1

5 эовано в химической промышленности, металлур гии, Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. l представлен датчик рас- lp ходомера; на фиг. 2 — функциональная схема расходомера; на фиг. 3 — зпюры напряжений, вырабатываемых генератором тактовых импульсов; на фиг. 4— эпюры напряжений в точках схемы рас- 15 ходомера.

Расходомер содержит измерительный участок трубопровода 1, катушки 2, 3 возбуждения, измерительные катушки 4, 5 и 6, ключ 7, ключ 8, усилитель 9, 20 ключ 10, усилитель 11, ключ 12, ключ 13, генератор 14 синусоидального тока, ключ 15, ключ 16, фазовый детектор 17, переключатель 18, переключатель 19, фазовращатель на 90 20, 25 фазовый детектор 21, фильтр 22 низких частот, схему 23 измерения отношений, усилитель 24, ключ 25, ключ

26, ключ 27, фазоинвертор 28, генератор 29 тактовых импульсов ° 30

Расходомер работает следукщим образомм.

В режиме "Измерение" усилитель 9 своим выходом соединен с первым входом фазового детектора 17, на второй 35 вход которого поступает напряжение с фазовращателя 20. В интервале времени t,- (фиг. 3 и 4).ключи 8, 10, 12 и 26 замкнуты, а остальные разомкнуты. При этом встречно включенные 40 катушки 2 и 3 запитываются от генератора синусоидального тока. Сигнал снимаемый с катушки 4, пропорциональный расходу, поступает на вход усилителя 9, а сигнал с катушек 5 и 6, пропорциональный вихревой составляющей Е<д, подается на вход усилителя I l. Сигналы Eyи 8<, пропорциональные расходу и вихревой составляющей соответственно, сдвинуты 5п по фазе на 90, а их амплитуды связаны соотношением скорость потока; частота колебаний магнитного поля;

h — ш аг н амот ки к ат ушки 4.

Это соот«ошен«е «е зав«с«т от конф«гурац«и магнитного поля и электропровод«ости среды. Пом«мо составляющей Е «а катушке 4 присутствует еще составля ощая разбаланса, с««фазная с полезным сигналом, что приводит к дополнительной ошибке. Для ее устранения производится переодическое перекл1очение катушек 2, 3 и 4. При этом на время —. " < (ф«г. 3 «4) замыкаютс я ключи 7, 13, а ключи 8 и 12 размыкаются. Усилитель 11 отключается от катушек 5 и 6 и его вход подключается к общей шине — ключ 10 размыкается, а ключ 16 замыкается. Эта коммутация производится для того, чтобы исключить из измерений время

t, †. tä, когда соотношение (1) не выполняется. На вход усилителя 9 поступает напряжение, равное разности между составляющей E„ и составляющей разбаланса Е, так как при переключении катушек фаза разбаланса не изменяется, а фаза полезной составляющей меняется на противоположную (фиг. 4), Напряжение с выходов усил«вЂ” телей 9 и 11 поступает соответственно на фазовый детектор 17 и фазовый детектор 21. На выходе фазового детектора 17 напряжение при периодической перекоммутации катушек представляет собой разнополярные импульсы, амплитуда которых пропорциональна в одном случае сумме полезного сигнала и разбаланса, а в другом их разности ° На выходе схемы, состоящей из фазоинвертора и ключей, формируется напряжение, пропорциональное только E С другой стороны на выходе фильтра низких частот 22 формируется напряжение, пропорциональное вихревой составляющей. Ключи замыкаются на время перекоммутаций катушек, чем устраняется влияние коммутационных помех. Схема 23 измеряет отношение сигналов, действующих на ее сигнальных входах, и усредняет их за период коммутации. Сигнал на выходе схемы 23 где К,К < — коэффициенты усиления у с«лителей 9 и 11;

К вЂ” коэффициент преобразования тракта скоростного сигнала от входа фазового детектора 17 до выхода усилителя 24;

1493872

К вЂ” коэффициент преобразования тракта вихревого сигнала от входа фазового детектора 21 до выхода филь5 тра 22;

К вЂ” коэффициент преобразования схемы 23, Коэффициенты усилителей 9 и ll устанавливаются из условия оптимальной 10 работы фазовых детекторов.

В режиме Калибровкап переключатели 18 и 19 устанавливаются в положение нКалибр, При этом на фазовые детекторы поступает один и тот же 15 сигнал с выхода усилителя 11 и один и .тот же опорный сигнал с выхода генератора 14 синусоидального тока.

Изменением коэффициента усиления усилителя 24 устанавливаются показания 2р расходомера, равными значению

ИЬК2

N о 21:, 25

Тогда в режиме иИзмерение показания расходомера будут соответствовать скорости жидкости в трубопроводе, т.е. обеспечивается беспроливная калибровка расходомера.

Устройство позволяет производить измерения расхода с большей точностью за счет исключения ошибки, обусловленной разбалансом датчика расхода.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Бесконтактный электромагнитный расходомер, содержащий измерительный 4р участок трубопровода с катушками возбуждения переменного магнитного поля, включенными встречно, и с тремя измерительными катушками, одна из которых выполнена в ниде соленоида 45 с равномерным шагом намотки, а две другие, расположенные у концов соленоида, выполненные в виде плоских спиралей с числом витков, равным числу слоев в соленоиде, а также измерительную схему, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,,с целью повьпления точности измерения, измерительная схема содержит де сят ь ключей, два переключателя, три усилителя, два фазовых детектора, фазовращатель, фильтр низких частот, фазоинвертор, генератор сипусоидального тока, генератор тактовых импульсов и схему измерения отношений, причем катушки возбуждения через первый ключ соединены с выходом генератора синусоидального тока, а через второй ключ— с входом первого усилителя, измерительный соленоид через третий ключ соединен с выходом генератора синусоидального тока, а через четвертый ключ — с входом первого усилителя, измерительные катушки, выпопненные в виде плоской спирали, через пятый ключ соединены с входом второго усилителя, при этом катушки возбуждения и измерительные вторыми выводами соединены с общей шиной, выходы первого и второго усилителей через первый переключатель соединены с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого через второй переключатель соединен с выходом и входом фазовращателя, выходом генератора синусоидального тока и вторым входом второго фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, выход первого фазового детектора соединен с входом третьего усилителя через шестой ключ и через последовательно соединенные фазоинвертор и седьмой ключ, выход третьего усилителя соединен с первым входом схемы измере— ния отношений, второй вход которой через фильтр низких частот соединен с выходом второго фазового детектора, при этом входы всех усилителей через восьмой, девятый и десятый ключи соответственно соединены с общей шиной, управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, частотный выход которого соединен с вхохом генератора синусоидального тока.

1493872

D о о ооГ 1

Х (- б )j иг

V3

ИФ

Составитель Ю. Байков

Редактор М.Бандура Техред А.Кравчук Корректор И.Васильева

Заказ Д091/38 Тирал(660 Подписцое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Укгород, ул. Гагарина, 101