Устройство для измерения расхода

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 D 5/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4880648/10 (22) 06.11.90 (46) 07.02.93. Бюл. ЬЬ 5 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро научного приборостроения

Производственного объединения "Львовприбор" и Львовский политехнический институт им. Ленинского Комсомола (72) В.Д.Гринец, Я.И,Мацелюх, А.М.Ментюков и Т.К.Коведа (73) Производственное объединение нЛьвовприбор" (56) Контрольные измерительные приборы (Кобзев В;В и др.М., Военное издор 1989, с.272).

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для преобразования выходного сигнала дифференциально-трансформаторного датчика дифманометра-расходомера в выходной унифицированный сигнал для измерения, контроля и управления.

Известно устройство для измерения расхода, содержащее дифференциальный трансформатор, усилитель, реверсивный двигатель, вал которого через профилированный кулачок связан с плунжером дифференциального трансформатора.

Однако такое устройство имеет невысокую точность измерения при питании датчи- ка синусоидальным напряжением из-за сильного влияния потерь в плунжере и фазовых сдвигов.

Известно также устройство для измерения расхода. содержащее дифференциально-трансформаторный датчик, источник тока питания первичной обмотки датчика, ген ератор преобразования амплитуды сину„„Я „„1794242 АЗ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА (57) Изобретение относится к области приборостроения и может быть применено для преобразования выходного сигнала дифференциально-трансформаторного датчика расходомера в унифицированный измерительный сигнал. С целью повышения точности измерения, в него введены элементы активного фильтра низкой частоты и соответствующие переключатели, управляющие входы которых соединены с выходом компа- ратора. 1 ил. соидального напряжения в пропорциональный сигнал.

Такое устройство обеспечивает линейную зависимость выходного сигнала от измеряемого параметра благодаря воз- в можности функционального преобразования сигнала, но при этом значительно снижает точность измерения при питании первичной обмотки датчика синусоидаль-, ф ным напряжением высокой частоты.

Наиболее близким по технической сущ- Ф ности и достигаемому результату к предла- Я гаемому техническому решению является устройство, содержащее источник опорного напряжения, генератор тока треугольной формы питания первичной обмотки, включающий.модулятор, интегратор и преобразователь напряжения в ток, вторичная обмотка которого подключена к преобразователю амплитуды прямоугольных импульсов в постоянное напряжение, включающий усилитель переменного тока, синхронный детектор и устройство управления.

1794242

Отсутствие функционального преобразования сигнала в данном устройстве не позволяет получить высокую точность измерения при обеспечении линейной зависимости выходного сигнала от измеряемого физического параметра.

В основу изобретения положена задача повышения точности измерения.

Предложенное устройство повышает точность измерения при одновременном обеспечении линейной зависимости выходного сигнала от измеряемого параметра вследствие того, что точность измерения зависит только от стабильности параметров компаратора.

При поступлении сигнала, который связан. с измеряемым параметром квадратичной зависимостью на неинвертирующий вход компаратора, последний вырабатывает прямоугольные импульсы . управления переключающимися ключами такой относительной длительности, чтобы среднее значение напряжения на выходе второго фильтра низкой частоты, который поступает на неинвертирующий вход компаратора, было равно входному сигналу.

При одинаковых параметрах обоих фильтров низкой частоты выходной сигнал первого фильтра будет линейно зависеть от измеряемого параметра.

При этом точность измерения параметра будет определяться только стабильностью параметров компаратора.

Поставленная задача решается тем, что в известное устройство для измерения расхода, содержащее источник опорного напряжения, соединенный через последовательно соединенные генератор тока. диф. ференциально-трансформаторный датчик с входОм преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора тока треугольной формы, согласно изобретению введены двэ переключающихся бесконтактных ключа, два активных фильтра низкой частоты и компэратор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение, инвертирующий вход через последовательно соединенные первый переключающийся бесконтактный ключ, первый активный фильтр низкой частоты, второй переключающийся бесконтактный ключ и второй. активный фильтр низкой частоты соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — с управляющими где А — коэффициент пропорциональности, 50 определяемый пассивными параметрами генератора 2 тока треугольной формы;

U1 — выходное напряжение источника

ОпорногО напряжения 1;

M — измеряемая величина взаимной ин- @ дуктивности.

Измеряемый расход Х связан с величиной взаимной индуктивности соотношением м-в ° х2, (2) входами первого и второго переключэющихся бесконтактных ключей.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения расхода содержит источник опорного напряжения 1, соединенный последовательно через генератор тока треугольной формы 2 и дифференциально-трансформаторный датчик 3 с

"0 входом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение 4. Управляющий вход преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов В напряжение 4 соединен с первым выходом блока управле15 ния 5, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора тока треугольной формы 2.

B устройство для измерения расхода дополнительно введены два переключаю20 щихся бесконтактных ключа 6 и 8, два. активных фильтра низкой частоты 7 и 9 и компаратор 10. Неинвертирующий вход компарэтора 10 соединен с выходом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение 4. Инвертирующий вход компаратора 10 соединен с выходом источника опорного напряжения 1 через первый переключающийся бесконтактный ключ 6, первый активный фильтр низкой ча30 стоты 7, второй переключэющийся бесконтактный ключ 8, второй активный фильтр низкой частоты 9. Выход компаратора 10 соединен с управляющими входами первого переключающегося бесконтактного

35 ключа 8.

Устройство работает следующим способом.

Первичная обмотка дифференциальнотрансформаторного датчика 3 питается током

40 треугольной формы со стабилизированной . скоростью нарастания (спада), вырабатываемого генератором 2 тока треугольной формы. Выходное напряжение датчика: 3, снимаемое с его вторичной обмотки, имеет

"5 форму прямоугольных импульсов с амплитудой

ОЗ.=А01 М, (1) 1794242

35 где  — коэффициент пропорциональности, Выходное напряжение преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение 4 с учетом (1) и (2) равно

Uq = K4A 010 х, (3) где К4 — коэффициент передачи преобразователя 4.

Напряжение U4 поступает на неинвертирующий вход компаратора 10, на инвертирующий вход которого поступает сигнал с выхода канала обратной связи, образованного последовательно соединенными источником опорного напряжения 1, первым переключающимся бесконтактным ключом

6, первым фильтром низкой частоты 7, вторым переключающимся бесконтактным ключом 8 и вторым фильтром низкой частоты S. Канал обратной связи с компаратором

10 образует автогенераторный широтноимпульсный преобразователь. Частота генерации определяется параметрами фильтров низкой частоты 7 и 9, а относительная длительность прямоугольных импульсов на выходе компаратора 10 О зависит от величины напряжения U4.

Выходное напряжение канала обратной связи равно;

Ug = U1 Кт Kg Ф, {4) где К7, Кд — коэффициенты передачи активных фильтров низкой частоты 7 и 9;

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода, содержащее источник опорного напряжения, соединенный через последовательно соединенные генератор тока треугольной формы, дифференциально-трансформаторный датчик с входом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора тока треугольной формы, о тл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него ввеUg — выходное напряжение фильтра 9.

В установившемся режиме компаратор

10 с точностью до напряжения статизма поддерживает равенство напряжений на

5 его входах

U4 - =Ug (5) Из равенства (5) и с учетом (3) и (4) сле10 дует, что

0= х . (6)

K7 Kg (Выходное напряжение устройства, снимаемое с выхода первого фильтра низкой частоты 7 равно

Us= Ul Кт О, (7) 20 а с учетом выражения (6) окончательно примет вид

Из выражения (8) следует, что выходной сигнал устройства линейно связан с измеряемым параметром.

Устройство для измерения расхода имеет улучшенные эксплуатационные характеристики за счет упрощения наладки при изготовлении прибора и высокие экономические показатели за счет более точного учета контролируемого параметра, 40 дены два переключающихся бесконтактных ключа, два активных фильтра низкой частоты и компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в

45. напряжение, инвертирующий вход через последовательно соединенные первый пе. реключаащийся бескойтактный ключ, первый. активный фильтр низкой частоты, второй переключающийся бесконтактный

50 ключ и второй активный фильтр низкой частоты соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — с управляющими входами первого и второго переключающихся бесконтактных ключей, 55

1794242

Составитель B.Гринец

Редактор С.Кулакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А,Мотыль

Заказ 532 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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