Электромагнитный расходомер

 

Союз Советских

Социааистических

Ресвубаик

«ii800651

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{22)Заявлено 30.03.79 (23) 2745947/18-10 5 М К„з с присоединением заявки МР (23) Приоритет

G 01 F 1/58

Государственный квинтет

СССР во делам нэобретеннй н открытнй

Опубликовано 30.01.81. Бюллетень М 4 (53) УДК 681.121 (088.8) Дата опубликования описания 30 . 01. 81 (72) Авторы изобретения

Г.С. Абрамов, A. В.Барычев, А.Z. Гу

М.И. Зимин и И.И. Винштейн

Завод "Электрон" (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к средствам измерения расхода жидкостей и может быть использовано при построении циф. ровых расходомеров.

Известны электромагнитные расходомеры с частотным выходом, в которых для уравновешивания синфазной и квадратурной составляющих выходного сигнала используются статические или астатические регулирующие устройства (1 ).

Существенным недостатком этих ..устройств является необходимость выполнения дополнительного преобразования для получения частотного выходного сигнала и, кроме того, процесс измерения расхода совершается с дополнительной погрешностью от изменения модуля квадратурной составляющей. .Известны также электромагнитные расходомеры, содержащие последовательно включенные источник переменного тока, первичный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, усилитель напряжения переменного тока, фазовый детектор, вход управления которого через форI мирователь соединен с выходом источника, интегрирующий преобразователь напряжения в частоту, дополнительный фазовый детектор., фазосдвигающее устройство, управляющее двухполюсным переключателем, накопительный элемент и фильтр, причем выход формирователя соединен с входом управления двухполюсного переключателя и через фазосдвигающее устройство с входом управления дополнительного фазового детектора, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход — ко входу интегрирующего преобразователя напряжения в частоту, второй вход кбторого через фильтр и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, который через второй контакт переключателя. соединен с выходом основного фазово Го детектора (2) . В таком расходомере осуществляется преобразование отношения синфазной и квадратурной компонентов в частоту по формуле

Ф

U (1)

Uz где частота, пропорциональная измеряемому расходу;

800651 (2) u„- =àи2, u +au< и> (3) б0

u, U> — соответственно синфаэная (пропорциональная расходу жидкости) и квадратурная компоненты;

- коэффициент преобразования.

Недостаток известного устройства проявляется при измерении расходов на реальных объектах, когда фазовый сдвиг между квадратурной и синфазной о составляющими отличен от 90, вследствие чего при фазочувствительном выделении синфазной составляющей появляется ошибка аи, величина которой пропорциональна величине фазового сдвига между синфазной и квадратурной составляющими и модулю квадратурной составляющей * где а — коэффициент пропорциональности.

Кроме того, в процессе измерения расхода реальных жидкостей при стабильном фазовом сдвиге меняется модуль квадратурной составляющей от изменения электропроводности жидкости, ее температуры. Таким образом, изменение модуля квадратурной составляющей приводит к изменению ошибки h,О выделения синфазной составляющей и, следовательно, ошибки измерения расходомера в целом и формула (1) примет вид

Цель изобретения — повышение точности измерения расхода за счет исключения влияния изменения модуля квадратурной составляющей в тракте преобразования сигнала первичного преобразователя и обеспечения независимости измерений от физических свойств измеряемой среды.

Поставленная цель достигается тем, что известный расходомер, содержащий последовательно включенные источник переменного тока, первичный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, усилитель напряжения переменного тока, нагрузкой которого являются параллельно включенные основной и дополнительный фазовые детекторы, двухполюсный переключатель с накопительным элементом, формирователь, вход которого соединен с источником, а выход соединен с управляющими входами двухполюсного переключателя основного фазового детектора и через фазосдвигающее устройство с управляющим входом дополнительного фазового детектора,,фильтр и интегрирующий преобразователь напряжения в частоту, вход ко5

t0

ЗО

55 торого через фильтр.и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, снабжен выпрямителем, вычитающим устройством и делителем, причем вход выпрямителя соединен с источником, выход выпрямителя — со вторым входом интегрирующего преобразователя, один вход вычитающего устройства соединен с выходом основного фазового детектора, второй вход вычитающего устройства через делитель соединен с выходом дополнительного фазового детектора, а выход — со вторым контактом двухполюсного переключателя.

На чертеже представлена блоксхема электромагнитного расходомера.

Устройство содержит источник 1 переменного тока, первичный преобразователь 2 с подстроечным конденсатором 3, обмоткой 4 возбуждения и электродами 5 и б, формирователь 7, усилитель 8, фазосдвигающее устройство 9, основной 10 и дополнительный 11 фазовые детекторы, двухполюсный переключатель 12 с накопительным элементом 13,фильтр

14, интегрирующий преобразователь

15 напряжения в частоту, выпрямитель 16, делитель 17 и вычитающее устройство 18.

Расходомер работает следующим образом.

По обмотке 4 первичного преобразователя, настроенной с помощью конденсатора 3 в резонанс на частоту источника 1, протекает ток возбуждения, наводящий в движущейся жидкости

ЭДС между электродами 5 и б,определяемую конструкцией первичного преобразователя, скоростью течения жидкости и амплитудой возбуждающего тока. Кроме полезной ЭДС на электродах индуцируется сопутствующая ей квадратурная составляющая, которая не зависит от скорости течения жидкости, но зависит от ее параь етров, и также от конструкции преобразователя и амплитуды возбуждающего тока. . После усиления с помощью усилителя 8 и раздельного детектирования с помощью фазовых детекторов 10 и 11 синфазной и квадратурной составляющих (с учетом коэффициентов передачи детекторов, управляемых формирователем 7 совместно с квадратурным фаэосдвигающим устройством 9) на выходах детекторов 10 и 11 получаются напряжения постоянного тока, пропорциональные синфазной U< + ь U„ и квадратурной 0 . составляющим.

Напряжение, пропорциональное синФаз ной U + и U < составляющей, подается на один вход вычитающего устройства, а на другой его вход подается часть напряжения квадратурной составляющей, получаемая с делителя

17, являющегося нагрузкой детектора

800651

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 10396/48 Тираж 713 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 11, и равная Ь U< . На выходе вычитающего устройства получается напряжение U<, пропорциональное только синфазной составляющей и независящее от модуля квадратурной ком поненты. 5

Управляемый переключатель 12 с накопителем 13 и фильтр 14 осуществляют автоматический заряд и разряд накопителя 13, благодаря чему напряжение на выходе фильтра 14 пропорционально синфазной составляющей, частоте коммутации и емкости накопителя.

Интегрирующий преобразователь осуществляет преобразование в частоту отношения входных напряжений, одним из которых является выходное напряжение фильтра, а другим — напряжение выпрямителя, вход которого подключен к источнику переменного тока, благодаря чему напряжение выпрямите- Щ ля пропорционально амплитуде н частоте возбуждающего поля так же, как и напряжение фильтра, но не зависит от скорости течения жидкости.

Электромагнитный расходомер, содержащий последовательно включенные источник переменного тока, первичный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, усилитель напряжения переменного тока, нагруз35 кой которого являются параллельно включенные основной и дополнительный фазовые детекторы, двухполюсный переключатель с накопительным элементом, формирователь, вход которого соединен с источником, а выход соединен с управляющими входами двухполюсного переключателя основного фазового де« ,тектора и через фазосдвигакюцее уст ройство с уйравляющим входом дополнительного фазового детектора., фильтр. и интегрирующий преобразователь на- пряжения в частоту, вход которого через фильтр и адин. иэ контактов переключателя соединен с накопительный элементом, о т л и ч а ю щ и и с а тем, что, с целью повышения. точноод измерения, он снабжен выпрямителеи, вычитающим устройством и делителем причем вход выпрямителя соединен с источником, выход выпрямителя со вторым входом интегрирующего преобразователя, один вход вычитающего устройства соединен с выходом основного фазового детектора, второй вход вычитающего устройства через делитель соединен с выходом доцолнительного фазового детектора, а выходсо вторым контактом двухполюсного переключателя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 470702, кл. G 01 F 1/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 605093, кл. G 01 F 1/00, 1975 (прототип).