Ш . ...;,.,.,, ill :; "лг:^. -i; '-'l..-».^ь:;г;'.иптгкл
О П И С А Н И Е l79958
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 06.Х.1962 (№ 798034/26-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 28.||.1966, Бюллетень № 6
Дата опубликования описания 21.IV.1966
Кл. 42е, 23с, МПК G 01f
УДК 681.12: 538.521 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете MkHHcTpOB
СССР
Авторы изобретения 1
В. P. Андрианов, Л. Н. Исаев и Е. Ю. Рикошинский
;" "1, ус
Заявитель ь...ч, ЗЛ ЕКТРОМАГН ИТН Ъ|Й (И НДУКЦИО Н Н Ъ| Й) РАСХОДОМЕР
Известны электромагнитные расходомеры, в которых производится снижение трансформаторной э.д. с. помехи. Известны также схемы снижения помех па линии связи датчика электромагнитного расходомера со вторичны» прибором.
Предлагаемый расходомер обеспечивает резко сниженный уровень помех на выходе датчика и высокую помехозащищенность линии связи датчика со вторичным прибором при значительном упрощении конструкции и технологии изготовления. Это достигается выполнением начального участка электрического вывода от одного из электродов раздвоенным относительно линии электродов в плоскости, перпендикулярной оси трубы, и распределенным вдоль нее, причем съем сигнала с датчика производится экранированным проводом, потенциальная жила которого электрически присоединяется к потенциальному электроду, а экран провода — к распределенному участку вывода от нулевого электрода вблизи потенциального электрода. Раздвоенный и распределенный начальный участок вывода от одного из электродов выполнен в виде электрически соединенного с этим электродом непосредственно в месте его встройки в трубу металлического слоя (сплошного или в виде сетки, или оплетки), нанесенного на трубу снаружи, либо же встроенного в толщу ее стенки. В случае использования в датчике металлической, покрытой изнутри слоем диэлектрика, трубы, в качестве раздвоенного и распределенного участка вывода от одного из электро5 дов используется сама труба, для чего этот электрод электрически соединен с металлическим слоем трубы непосредственно в месте его встройки в трубу.
Для сохранения условий самокомпенсации
10 трансформаторной (квадратурной) составляющей помехи на выходе датчика прн заземлении различных частей расходомера между общей точкой цепей сетки и катода первого каскада и нулевой («земляной») шиной усилите15 ля вторичного прибора включено сопротивление, а линия связи выполнена в виде кабеля с двойным экраном, причем потенциальный электрод датчика соединен центральной жилой кабеля с потенциальным зажнмом входа
20 вторичного прибора. Нулевой электрод датчика соединен внутренним экраном кабеля с общей точкой цепей сетки и катода первого каскада усилителя, а наружный экран кабеля соединяет корпусы (экраны) датчика и вторичного прибора.
На фиг. 1 изображена труба датчика с сечением по плоскости, в которой расположены электроды; на фиг. 2 — один из условных контуров, образованных двумя ветвями раздвоен30 ного вывода от нулевого электрода и меж179958
15
EZ — E Z
z+ z"
1 1 Z- -Z
Z Z Z Z электродным участком измерительной цепи; на фиг. 3 — эквивалентные схемы измерительной цепи датчика; на фиг. 4 — принципиальная схема датчика, липни связи и входной части вторичного прибора.
Металлическая труба 1 датчика покрыта изнутри слоем диэлектрика 2. Нулевой электрод 3 электрически соединен с трубой в месте его встройки в трубу, а съем сигнала датчика осуществляется экранированным проводом, центральная жила 4 которого электрически соединена с потенциальным электродом 5, а экран б провода через переходную втулку 7 электрически соединен с трубой вблизи потенциального электрода и электрически изолирован на всем протяжении изоляционной трубкой 8. Металлическая труба датчика условно представляется состоящей из бесконечно большого количества элементарных контуров, плоскости которых проходят через линию электродов 8 и 5.
Среда в межэлектродном пространстве трубы датчика с эквивалентным электрическим сопротивлением Zo расчленяет элементарный контур abdea (фиг. 2) на два с общим межэлектродным участком ас, в конечных точках которого (т. е. в точках а и с) расположены электроды датчика. Съем сигнала с электродов происходит путем измерения разности потенциалов в реально весьма близко расположенных точках с и d раздвоенного контура.
Переменное магнитное поле датчика наводит на всех участках контура, помещенного в это поле, паразитную трансформаторную э. д. с.
Легко видеть, что э. д. с. трансформаторной помехи в точках с и d определяется из эквивалентной схемы (фиг. З,а) соотношением: где Š— э.д. с., наводимая на одной половине контура с сопротивлением внешней части, равном Z;
Š— э. д, с., наводимая на другой половине контура с сопротивлением внешней части, равной Z .
Таким образом, при Е.Z =Е Z, Em„— 0
Сопротивление между точками а и d npu этом для внешнего источника э.д. с. составит:
Поскольку труба датчика условно представляется состоящей из бесконечно большого числа элементарных контуров, эквивалентная схема измерительной цепи датчика представляется в виде бесконечно большого числа параллельно соединенных ветвей, каждая из которых состоит из источника э.д. с. Z, и сопротивления Е, (фиг. З,б).
Среди множества ветвей всегда, даже при
60 существенной неоднородности магнитного поля датчика и его трубы, найдется значительное количество пар, для которых удовлетворяется условие самонейтрализации трансформаторной помехи. Эти пары ветвей эквивалентной схемы могут быть заменены одним сопротивлением Л„,„ равным по величине параллельно соединенным сопротивлениям этих ветвей. С другой стороны, все ветви, для которых не выполняется условие самонейтрализации трансформаторной помехи, могут быть заменены одной с эквивалентным э.д. с. E.„è сопротивлением Z,. (фиг. 3,8). Величина трансформаторной помехи в точках с и d при этом определяется соотношением:
Ет,—
xièý — Zý, Опыт показывает, что отношение
Z „+ Z:, даже при преднамеренном значительном нарушении однородности магнитного поля и симметрии расположения элементов в датчике. Практически получающееся отношение настолько мало, что при изготовлении деталей по 5 — 6 классам точности, отсутствии обработки поверхности полюсов шихтованного магнитопровода датчика и какой бы то ни было регулировки, уровень помех на выходе датчика»е превышает нескольких десятков микровольт при индукциях поля в 1000 гс.
Это позволяет реализовать превышение сигнала, соответствующего пределу измерения, над помехой порядка 100, что примерно на порядок лучше, чем в известных датчиках, имеющих специальные регулировочные устройства для снижения уровня помех.
При одновременном заземлении датчика и вторичного прибора появляется побочный контур ekbde (фиг. 4), на который наводится паразитная э. д.с. как полем датчика, так и внешними электромагнитными полями. Величина приложенной ко входу прибора части этой э. д. с. определяется отношением сопротивления внутреннего экрана соединительного кабеля к общему сопротивлению этого контура.
Показанное на схеме (фиг. 4) сопротивление Р искусственно повышает сопротивление побочного контура до такой величины, что указанное отношение становится близким к пулю. Легко реализуемые величины сопротивления Я в несколько сотен или тысяч ом, приводят к ослаблению помехи в десятки тысяч раз, что является достаточным для обеспечения эффективной помехозащищенпости линии связи при несимметричной схеме входа втори шого прибора. С другой стороны возможность применения несимметричного входа вторичпого прибора сама по себе значительно упрощает конструкцию расходомера по срав179958
Ф02 1
Ф г.2 нению с обы шо применяющейся симметричной схемой входа.
Предмет изобретения
1. Электромагнитный (индукционный) расходомер с электродным датчиком, отличающийся тем, что, с целью резкого снижения уровня паразитных э.д.с. (помех) на выходе датчика путем создания условий самокомпенсации трансформаторной (квадратурной) и вихревой составляющих помехи и высокоэффективного электростатического экранирования измерительной цепи, начальный участок электрического вывода от одного из электродов (нулевого) выполнен раздвоенным относительно линии электродов в плоскости, перпендикулярной оси трубы, полностью охватывающим своими ветвями поверхность трубы датчика, за исключением области вблизи второго (потенциального) электрода, и распределенным вдоль оси трубы, а для съема сигнала использован экранированный провод с потенциальной жилой, электрически соединенной с потенциальным электродом датчика, и экраном, непосредственно или через переходную втулку электрически соединенным с распределенным участком вывода от нулевого электрода вблизи потенциального электрода по контуру, охватывающему этот электрод, и электрически изолированным по всей своей длине.
2. Расходомер по п. 1 с металлической, покрытой изнутри слоем диэлектрика, трубой датчика, отличающийся тем, что, с целью значительного упрощения конструкции и технологии изготовления, в качестве раздвоенного и распределенного начального участка вывода от одного из электродов, обеспечивающего эффект самокомпенсации трансформаторной (квадратурной) составляющей помехи и высокоэффективное электростатическое экрани5
Зо
40 рование измерительной цепи, использован металлический слой трубы датчика, для чего электрод электрически соединен с металлическим слоем трубы непосредственно в месте его встройки в трубу.
3. Расходомер по п. 1 с неметаллической трубой датчика, отличаюгчпй ся тем, что, с целью упрощения конструкции, раздвоенный и распределенный начальный участок вывода от одного из электродов выполнен в виде электрически соединенного с электродом непосредственно в месте его встройки в трубу металлического слоя, сплошного или в виде сетки или оплетки, нанесенного на трубу снаружи либо же встроенного в толщу ее стенки.
4. Расходомер по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что, с целью сохранения условий самокомпенсации трансформаторной (квадратурной) составляющей помехи на выходе датчика и резкого снижения уровня приложенной ко входу вторичного прибора части помех, наводимых внешними электромагнитными полями на линию связи датчика со вторичным прибором при явном или неявном заземлении различных частей расходомера, между общей точкой цепей сетки и катода первого каскада и нулевой (земляной) шиной усилителя вторичного прибора включено сопротивление, а линия связи выполнена в виде кабеля с двойным экраном, причем потенциальный электрод датчика соединен центральной жилой кабеля с потенциальным зажимом входа вторичного прибора, распределенный электрод датчика соединен внутренним экраном кабеля, электрически изолированным от его центральной жилы и внешнего экрана, с оощей точкой цепей сетки и катода первого каскада усилителя вторичного прибора, а корпус (кожух) датчика соединен внешним экраном кабеля с корпусом (кожухом) вторичного прибора.
179958
Фиг. 3
Редактор Н. С. Коган
Заказ 841/9 Тираж 1150 Формат бум. 60>(90 /з Объем 0,41 изд. л. Подписнос
ЦИИИПИ Комигета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2
Сосзавитель Н. Г. Рудакова
Текрсд Л. К. Ткаченко
Корректоры: T. В. Муллина и В. В. Крылова
