Дифманометрический расходомер с выходным сигналом постоянного тока

 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к дифманометрическим расходомерам, преобразующим переменный перепад давления на сужающем устройстве в пропорциональный расходу электрический входной сигнал. Цель изобретения - расширение диапазона измерения расхода. Расходомер содержит преобразователь 1 разности давлений в перемещение, преобразователь 2 перемещения в магнитный поток, блок 3 сравнения и усилитель 4. В цепь обратной связи включены преобразователь 5 обратной связи, сумматор 6, преобразователь 7 ток-напряжение, широтно-импульсный модулятор 8 и пороговое устройство 9. В состав устройства входят также выпрямитель 11, источник 10 опорного напряжения и фильтр 12 нижних частот. 1 ил.

СОЕЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (511 4 G 01 F 1/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4347982/24-10 (22) 23.12.87 (46) l5.08.89, Вюл. ¹ 30 (71) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (72) А.У.Ялышев и Г.В.Николаев (53) 681.121.8(088.8) (56) Каталог МР17-1986 фирмы "Я1еmens".

Малогабаритные измерительные пре- . образователи (датчики) с компенсацией магнитных-потоков; Техническое описание и инструкция по эксплуатации

08.902.055, 1985. (54) ДИФМАНОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСХОДОМЕР С

ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57)-Изобретение относится к прибо„„SU„„ l 500833

2 ростроению, а именно к дифманометрическим расходомерам, преобразующим . переменный перепад давления на сужающем устройстве в пропорциональный расходу электрический входной сигнал.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения расхода. Расходомер содержит преобразователь 1 разности давлений и перемещение, преобразователь 2 перемещения в магнитный поток блок 3 сравнения и усилитель 4. В цепь обратной связи включены преобразователь 5 обратной связи,-сумматор

6, преобразователь 7 ток-напряжение, широтно-импульсный модулятор 8 и пороговое устройство 9. В состав устройства входят также выпрямитель ll, источник 1О опорного напряжения и фильтр 12 нижних частот. 1 ил.

К1 KL Kg К4 выл 1+К . К„. K5 K (2) 3, 150083

Изобретение относится к приборостроению,i а именно к дифманометрическим расходомерам, преобразующим переменный перепад давления на сужаю- 5 щем устройстве в пропорциональный расФ ходу электрический выходной сигнал, и может быть использовано в качестве измерительного преобразователя в системах контроля и регулирования расхо- 10 да технологических процессов.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения расхода.

На чертеже приведена структурная схема дифманометрического расходомера.15

Дифманометрический расходомер содержит в прямом канале усиления измерительный преобразователь 1 разности давлений в перемещение, преобразователь 2 перемещения в магнитный по- 20 ток, блок 3 сравнения, электронное усилительное устройство 4, на выходе которого формируется информативный сигнал расходомера в виде постоянно-. го тока.

Цепь двуканальной обратной связи содержит преобразователь 5 обратной связи, осуществляющий формирование компенсационного сигнала в виде магнитного потока,.сумматор 6 сигналов напряжения постоянного тока, преобразователь 7 †т.--напряжение,. широтно-импульсный модулятор 8, пороговое устройс"во 9 с однополярным выходом источник 10 опорного напряжения, ин- 35 вертирующий однополупериодный выпрямитель l, фильтр 12 нижних частот, Устройсч.во работает следующим образом,,40

При воздействии переменного nepenapà давления происходит.перемещение постоянного магнита, жестко связанного с сильфоном„ Это приводит к возникновению на измерительной диа- 45

r снали мостовой схемы блока 3 сравнения напряжения, пропорционального по величине указанному перемещению постоянного магнита. Напряжение постоянного тока усиливатеся устройст50 вом 4. Через нагрузку протекает вььходной ток расходомера, пропорциональный по величине действующему на входе переменному перепаду давления. Этот ток поступает на вход преобразователя 7 ток — напряжение, формируя сигнал отрицательной обратной связи, и с выхода преобразователя 7— на входы порогового устройства 9, ши3 4 ротно-импульсного модулятора 8 и однополупериодного выпрямителя 1,1.

Если выходной сигнал расходомера удовлетворяет условию I 5ö„ < I„, то сигнал нелинейной положительной обратной связи не формируется. В этом случае с выхода порогового устройства 9 на один из управляющих входов однополупериодного выпрямителя поступает команда "Запрет", которая блокирует прохождение сигнала через цепь выпрямителя. Устройство в целом работает как дифманометр, в котором вы ходной сигнал изменяется по пропорциональному алгоритму где K Ê „ — линейные коэффициенты передачи функциональных элементов 1-7 соответственно, При работе блока 3 сравнения и усилительного устройства 4 в режиме нуль-органа (с достаточно большим коэффициентом усиления) имеет место равенство

При изменении выходного сигнала расходомера в диапазоне, удовлетворяющем условию 1 < (I „„ с I « ñðàáàòû». вает пороговое устройство, снимая команду "Запрет" на прохождение напряжения через цепь выпрямителя ll. В этом случае на выходе фильтра 12 формируется сигнал нелинейной положительной обратной связи, состоящий из двух составляющих, а именно

+. 4 ба = ос. лин + ее. кь (3)

+ +

ape Yîñ „„„ Y ос, кб zHHefRHaa H квадра тичная составляющие сигнала положительной обратной связи.

Когда выходной сигнал расходомера равен нулю, на выходе широтно-импульсного модулятора 8 отсутствует какой-либо сигнал. При появлении выходного сигнала I,„ модулятор 8 начинает формировать однополярные прямоугольные импульсы длительностью t „ и периодам следования 7 „. При этом коэффициент заполнения уимпульсов изменяется по следующему алгоритму

33 6

При одновременной подаче сигналов отрицательной и положительной обратной связи на сумматор 6 на его выходе происходит формирование сигнала

Y

Во время t импульсный сигнал наи пряжения с модулятора 8 подается на один из двух управляющих входов однополупериодного выпрямителя 1 1 в виде команды "Запрет", так как эти импульсы напряжения имеют знак "минус". По- 1 этому в этом интервале времени на выходе однополупериодного выпрямителя

1l отсутствует какой-либо сигнал. Когда на выходе широтно-импульсного модулятора 8 отсутствуют прямоугольные импульсы, т.е. во время паузы t„ между соседними импульсами, сигнал напряжения с преобразователя. 7 проходит через цепь однополупериодного выпрямителя с коэффициентом К . Дру11 гими словами, на выходе однополупериодного выпрямителя 1! во время и формируется последовательность однополярных .прямоугольных импульсов, которые промодулированы по длительности и амплитуде, причем их длительность равна величине паузы te между соседними выходными импульсами модулятора 8.

С помощью фильтра 12 нижних час- 3р тот, включенного на выходе выпрямителя 11, выделяется средняя составляющая (интеграл от прямоугольных импульсов) из указанного выходного сигнала по следующему алгоритму ф К К аР (13)

В результате работы устройства

35 на принципе компенсации магнитных потоков информативный сигнал Фмпрактически уравновешивается сигналом ос обратной связи, т,е, Фм - ис, По40 этому на участке изменения выходного сигнала от Е и до Е „к, формируется выходной сигнал расходомера I по слевая

11 (Х) вык (5) дующему алгоритму:

1

I вы» . К

7 (6) ° (14) 45

Таким образом, в выражении (3) составляющие сигнала имеют следующие зависимости

Следовательно, устройство в диапазоне от нуля до начального значения

Е„ имеет пропорциональн„ ю зависимость выходного сигнала от перепада давле0 ния в соответствии .с выражением (2), что обеспечивает на этом участке

100%-ный коэффициент передачи отри- цательной обратной связи, которая гарантирует стабильность выходного сигнала устройства в целом и воэможность проверки и настройки его нуля с высокой точностью в процессе эксплуатации.! Ос К 1 Е вы» (8) у=----=К.К I н

Т 7 Э вы» (4) и

-к к к

g 7 11 t2 Т вых п

С учетом зависимости (4) это выражение имеет следующий вид: ос Мн К7 K11K12 Ieslxj т

eñ.кВ Kg К 11 К1a (К 7 Е вы» )

Во всем диапазоне изменения выходного сигнала (О -I в„„ Е „,) на выходе постоянно действующей линейной отрицательной обратной связи формируется сигнал, равный ос кв (9) С учетом зависимостей (6), (7) и (8) выражение (9) примет вид ос = Кб К7 Ieux K 7 K„K1< I <„„+

+ К . K, K, (K, I eÄ,) 3. (10) Если в этом выражении выполняется условие, при котором К11 К1 1, то на выходе сумматора получим

1 ос = -К с Ке 11К1 (К7Е вых) . (11) Выход сумматора связан с обмотками обратной связи преобразователя 5, формирующего компенсационный сигнал.

Поэтому в соответствчи с выражением (11) выходной сигнал преобразователя 5 обратной связи равен

В свою очередь выходной информативный сигнал !» преобразователя

2 равен

1500833 формула изобретения

Составитель В,Ярыч

Редактор И.Рыбченко Техред М„Дидык Корректор. М,Васильева

Заказ 4851/34 Тираж ббО Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, %-35, Раушская наб., p. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

На участке от Iö ао Iö „ согласно выражению (14) характер изменения выходного сигнала имеет уже корнеизвлекающую зависимость от перепада давления, которая требуется для расходомера переменного перепада давления в комплекте с сужающим устройством, чтобы обеспечить линейный по расходу выходной сигнал. 1О

В диапазоне малых сигналов устройство работает как дифманометр с

100 -ной отрицательной обратной связью. Благодаря этому обеспечивается высокая стабильность, а также возмож- 15 ность проверки и корректировки нулевого значения выходного сигнала расходомера. При увеличении измеряемого перепада давления на выходе усилительного устройства появляется элек- р0 трический сигнал, превышающий начальное значение опорного сигнала, поданного на пороговое устройство 9 от источника 10 опорного напряжения. При этом пороговое устройство срабатыва- 25 ет и включает канал нелинейной положительной обратной связи, который при совместной работе с каналом отрицательной обратной связи реализует корнеизвлекающую функцию устрой- 30 ства, что обеспечивает пропорциональность выходного электрического сигнала измеряемому расходу.

Дифманометрический расходомер с выходным сигналом постоянного тока, содержащий последовательно соединенные измерительный преобразователь разности давлений в перемещение, преобразователь перемещения в магнитный поток, блок сравнения и усилитель, причем второй вход блока сравнения соединен с выходом преобразователя обратной связи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона измерения расхода, в него введены источник опорного напряжения, пороговое устройство, сумматор, фильтр нижних частот, выпрямитель, широтно-импульсный модулятор и преобразователь ток — напряжение, вход которого соединен с выходом усилителя, выход соединен с первым входом сумматора и входом выпрямителя непосредственно, а с управляющими входами выпрямителя — через широтно-импульсный модулятор и пороговое устройство соответственно, выход выпрямителя через фильтр нижних частот и сумматор соединен с преобразователем обратнои связи, второй вход порогового устройства соединен с выходом источника опорного напряжения.