Тепловой расходомер

п) 556329 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(21) 216661 пол нительн 1) М, Кл.е 6 01 2) Заявлено 15.08,7 присоединением заявкиГосударственныи комите 1Совета Министров СССРВо делам изобретенийи откр:,гий 23) Приоритет публ икова по 30.04 Вюллстсиь(088.8) ата опубликования описания 30.05.77 2) Авторы изобретепг В. А. Должиков, Г. А. Соколов, Д. В. Обновленскии яев и 71) Заявител Ленинградский ордена технологический и(54) ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения расходов жидкости и газов.Известны тепловые расходомеры, содержащие термочувствительные элементы, работающие в нестационарном режиме, источники питания и измерительную схему. В этих расходомерах при циклической работе термочувствительного элемента измеряются параметры его импульсной (переходной) характеристики: величина амплитуды выходного сигнала или время перехода термочувствительного элемента нз одного температурного состояния в другое, по которым судят о расходе 1, 2.Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик теплового преобразователя, состоящий из двух параллельных цепей с самостоятельнымн источниками питания и подключенных последовательно с терморезисторами обмоток поляризованпого реле и общей измерительной схемы 3.Однако это устройство обладает узким диапазоном измерения и ограничено по быстродействию,Цель изобретения - расширение диапазона измерения и повышение быстродействия,Зто достигается тем, что измерительная схема выполнена в виде последовательно включенных усилителя, логарифмирующего уструдового Красного Знаменититут имени Ленсовета ройства, блока сравнения и усилителя-ограни чителя, на выход которого подключены двс параллельные ветви, в одной из которых вклочено первое дифференцирующее устройство, з во второй - последовательно соединенные блок сравнения, нуль-орган, устройство управления и измерительный прибор к выходу пер. вого дифференцирующего устройства подключена ветвь, состоящая из последовательно соединенных втс рого дифференцирующего устройства, блока установки нуля, второго нуль- органа и формирователя импульсов, причем выход формирователя импульсов подключен к одному из входов устройства управления. На чертеже представлена схема описываемого расходомера.Она состоит из термочувствительного элемента 1, последовательно соединенного с усп лителем 2, логарифмирующим блоком 3, блока 4 сравнения и усилителя-ограничителя 5.Схема включает в себя блок 6 сравнения, нуль-орган 7 и устройство 8 управления, соединенные последовательно с усилителем-огра ничителем 5. Дифференцирующие блоки 9 и 10также соединены с усилителем-ограничителем 5 последовательно, Нуль-орган 11 и формирователь 12 импульсов через блок 13 установки нуля соединены последовательно с дпфференЗ 0 цирующим блоком 10. Измерительный прибор14 блоком 8 управления подключается к дифференцирующему блоку 9.Расходомер работает следуюшим образом, При включении нагревателя температура термочувствительного элемента 1 повышается до определенного значения (верхний сигнал устанавливается в зависимости от выбранного диапазона измерения) и сигнал с него поступает на вход усилителя 2. Усиленный сигнал подается в логарифмирующий блок 3, где выделяется логарифмическая функция сигнала, т. е, реализуется выражение1 пй =: т + Дл, у, г),где О - температура термочувствительногоэлемента;т - время;(х, У, г) - функция координат;т - темп регулярного режима,Далее сигнал поступает в блок 4, где сравнивается с опорным напряжением У, и в усилитель-ограничитель 5, предназначенный для расширения анализируемой области логарифмической функции сигнала, По достижении сигналом с термочувствительного элемента 1 заданного уровня, который устанавливается в элементе б сравнения подачей опорного напряжения (например, - б в) срабатывает нуль-орган 7 и при этом выходным сигналом нуль- органа 7 через устройство управления отключается нагреватель и происходит охлаждение термочувствительного элемента.Для измерения режима охлаждения прологарифмированный сигнал термочувствительного элемента 1 поступает в два последовательно соединенных дифференцирующих блока 9 и 10. Дифференцирующий блок 9, выполняют 6щий операцию= - и, определяетдтемп регулярного режима охлаждения термочувствительного элемента, функционально связанный с расходом, Темп регулярного режима (лг) является функцией теплофизических свойств потока формы термочувствительность элемента, а также коэффициента теплообмена между термочувствительным элементом и средой и в регулярной стадии остается величиной постоянной для данных условий.При постоянных теплофизических свойствах среды и формы термочувствительного элемента темп (т) зависит только от коэффициента теплообмена, В свою очередь, с изменением расхода среды существенно меняется коэффициент теплообмена, а значит изменяется и темп (т) теплового регулярного режима, При наступлении регулярного режима охлаждения термочувствительного элемента напряжение на выходе блока 9 будет постоянной во,времени величиной.Дифференцирующий блок 10 предназначен для определения момента наступления регулярного режима охлаждения термочувствительного элемента, при наступлении которого сигнал на выходе блока 10 равен нулю 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65= О. При уменьшении сигнала до)величины, меньшей заданной в блоке 13 установки нуля, срабатывает нуль-орган 11. Подача небольшого заданного отрицательногосмещения с блока 13 на вход нуль-органа 11предотвращает ложное срабатывание, вызываемое дрейфом нуля дифференцирующегоблока 10, Выходной сигнал нуль-органа 11расширяется во времени формирователем импульсов и через устройство 8 управления подключает к выходу дифференцирующего блока9 прибор 14, измеряющий расход (цифровойвольтметр), и включает нагреватель, Температура термочувствительного элемента вновь повышается до заданного уровня, и процесс измерения повторяется,1 аким образом, быстродействие повышаетсяза счет того, что измерение проводят сразу жепо окончании иррегулярной стадии, т. е, с момента наступления регулярного режима (производить измерение параметра термочувствительного элемента в иррегулярной стадиинельзя из-за неоднозначной зависимости параметра от расхода, сказывается влияние начальных условий).Кроме того, измерение производят как приохлаждении, так и при нагревании термочувствительного элемента.Расширение диапазона измерения достигается тем, что нелинейность градуировочной характеристсики термочувствительного элементане влияет на величину темпа регулярного режима.Указанный тепловой нестационарный расходомер может быть использован для измерениярасхода жидкостей и газов в быстропротекающих процессах химических и нефтехимических производств,Формула изобретенияТепловой расходомер, содержащий термочувствительный элемент, подключенный к источнику питания и измерительную схему, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения быстродействия, измерительная схема выполненав виде последовательного включенных усилителя, логарифмируюшего устройства, блокасравнения и усилителя-ограничителя, на выходкоторого подключены две параллельные ветви,в одной из которых включено первое дифференцирующее устройство, а во второй - последовательно соединенные блок сравнения,нуль-орган, устройство управления и измерительный прибор, к выходу первого дифференцирующего устройства подключена ветвь, состоящая из последовательно соединенных второго дифференцирующего устройства, блокаустановки нуля, второго нуль-органа и формирователя импульсов, причем выход формирователя импульсов подключен к одному из входов устройства управления.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;556329 Составитель Н. Андреева Техред Е. Хмелева Редактор А, Осочников Корректор Н. Аук Заказ 1114/16 Изд. Мо 409 Тираж 904 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45Типография, пр. Сапунова, 2 51. Со. Материалы к Таллинскому совещанию по электромагнитным расходомерам. Вып, 1, Таллин, 1971. 62. Авт. св.220543, кл, С 011. 1/00., 1966,3. Авт. св. Ма 381900, кл. 6 01 Г 1/68, 1971