Электромагнитный расходомер

Союз Советских Социалистических Респубпик(22) Заявлено 12.04.79(21) 2754408/18-10с присоеринеиием заявки Нов(51)М. Кл. 3 01 Г 1/58 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытии(71) Заявитель Опытный завод "Электрон"(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМВР Изобретение относится к средствам измерения расхода жидкостей и может быть использовано при построении цифровых расходомеров.Известны автокомпенсационные элек тромагнитные расходомеры с частотным выходом, в которых для уравновешивания синфазной и квадратурной составляющих выходных сигналов преобразователей расхода используются статичес О кие и динамические регулирующие устройства 1) .Недостаток этих расходомеров заключается в сложности реализации и необходимости выполнения дополнительного преобразования для получения частотного выходного сигнала.Известны также электромагнитные расходомеры, содержащие последовательно включенные источник переменного 29 тока, первичный электромагнитный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, усилитель напряжения переменного тока, Фазовый де тектор, вход управления которого через формирователь соединен с выходом источника питания, интегрирующий преобразователь напряжения в частоту, дополнительный фазовый детектор, Фа зосдвигающее 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 которого через Фильтр и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, который через второй контакт переключателя соединен с выходом основного Фазового детектора 2Недостатками этих расходомеров являются невысокая точность и малая помехоустойчивость, вследствие преобразования аналоговых сигналов.С целью повышения точности и помехоустойчивости, электромагнитный расходомер, содержащий последовательно соединенные источник переменного тока и первичный преобразователь расхода с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, и фазосдвигающее устройство, вход которого соединен с источ,Исходя из выражений (1),(2) и (3)ЭДС Е, и Е можно представить в видеЕ д О 51 пР, (4)Ос 05 Р (5)где р - угол между векторами О и Е,Решая совместно выражения (2),(3) и(4) и (5), получаема - КИР (б)где К - масштабный коэфйициент.Таким образом определение значения расхода сводится к измерению величины угла Р между суммарным напряжением О и квадратурной ЭДС Е .Измерение угла Ф производитсяследующим образом.Напряжение О Формируется в прямоугольные импульсы длительностью Т/2(Т - период колебаний источника 1 тока) Формирователем 3 и подается наодин вход формирователя б разностиФаз, на второй вход которого подаются прямоугольные импульсы с формирователя 4, фаза которых совпадает(достигается при настройке) с Фазойквадратурной ЭДС. Эти импульсы формируются Формирователем 4, подключенным к фазосдвигающему устройстну 3,которое в свою очередь подключено кисточнику 1 тока,Формирователь б разности Фаэ формирует на выходе импульс длительностью, которая пропорциональна разности времени поступления на ее входимпульсовс формирователей 4 и 5,Приэтом величина длительности импульсаопределяется выражением= Ф/Од (7) Расходомер работает следующимобразом.Ло обмотке 2-2 первичного преобра,зователя, настроенной конденсатором 2-1 в резонанс а частотой Г источника 1 тока, протекает переменный ток 1 , создающий магнитное поле в зазоре между электродами 2-3 и 2-4.При движении жидкости на этих электродах находится ЭДС Е, , пропорциональная скорости (а следовательно, р расходу 0) жидкости. Одновременно с ЭДС Е на электродах наводится квадратурная (сдвинутая на 90 О по фазе относительно Е 1) ЭДС Е, независящая от скорости движ нйя жидкости и вызванная н, ичием неси ет 5 рви в располбжении электродов, искажением магнитного поля и т.п. Таким образом на выходе преобразователя 2 напряжение О представляет собой векторную сумму двух составляющих 60О-Е,+Е, (1)Е К 3 О, (2)Еа,К3 Г, (3)где к - конструктивный параметр преобразователя. 65 ником переменного тока, снабженгенератором импульсов, дискретным делителем частоты, формирователем разностиФаз, цифровым делителем импульсныхсигналов, двумя Формирователями прямоугольных импульсов, вход первогоиэ которых соединен с выходом первиЧного преобразователя расхода, входвторого - с выходом Фаэосднигающегоустройства, а выходы формирователяпрямоугольных импульсов соединены свходами Формирователя разности Фаз, 1 фа также двумя схемами совпадения,причем перный вход первой из нихсоединен с выходом генератора, второйее вход - с выходом Формирователяразности Фаз, первый вход второй схемы совпадения через дискретный делитель частоты также соединен с выходом генератора, второй ее нход соединен с выходом первого Формирователяпрямоугольных импульсов, а выходы щобеих схем совпадения соединены совходами цифрового делителя импульсныхсигналов. На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого электромагнитного расходомера,Расходомер содержит источник 1 переменного тока, первичный электромагнитный преобразователь 2, содержащийподстроечный конденсатор 2-1, обмотку 3 О2-2 возбуждения, электроды 2-3 и2-4, Фазосдвигающее устройство 3, Формирователи 4 и 5 прямоугольных импульсов, Формирователь б разности Ааэ,генератор 7 импульсов, схемы 8 и 9 35совпадения, дискретный делитель 10частоты и цифровой делитель 11 импульсных сигналов. где д = 2 " угловая. частота колебаний источника переменного тока.Импульсы с выходов формирователей 5 и б поступают на первые входы схем 8 и 9 сонпадения,соответственно импульсы с генератора 7 непосредственно поступают на второй нход схемы сонпадения 8, а на второй нход схемы совпадения 9 поступают импульсы с выхода дискретного делителя 10 частоты , подключенного к генератору 7. При этом в течение каждого периода на выходах схем 8 и 9 Фиксируются соответственно следующие числа импульсов- )Г Тя. Кб г (9) где Г - частота следования импульсов генератора 7 фК - коэффициент деления делителя 10.Импульсы М и н поступают на входы цифрового делителя 11 импульсных сигналон, который выполняет операцию деления чисел м, и И н - ц - г "к 8 - гк 8(10)Т773436 2. Авторское свидетельство СССР е б 05093, кл.б 01 Г 1/00, 1975 (про 40 тотип). каэ 748 б/52 ВНИИПИ аж 8 Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Используя выражение (7) и учитывая,2что Т = , можно число й представить в видеЦ "ь ф"аУйт ы. ж а 4 6 В5ИИэ выражения (11) определяется искомый угол Р,р МфЧ:ка (12) по которому определяется величина иэ О меренного расхода ЯФ 0 К9 (13) Крутизну статической характеристики 15 расходомера можно варьировать изменением коэффициента Ка делителя 10.Как видно из выражения (13) , на точность измерения расхода не влияют такие дестабилизирующие факторы, как 2 О нестабильности частот и амплитуд источника 1 переменного тока и генератора 7 импульсов, кроме того, выполнение операции деленияпо формуле (10) исключает влияние нестабильностей, свойственных аналоговым делителям. В связи с указанными особенностями, применение предлагаемых расходомеров позволяет существенно увеличить точность и помехозащищенность измерения и упростить процесс настройки расходомеров, так как весь процесс настройки сводится к установке фазы напряжения с фазосдвигающего устройства 3 на совпадение с фазой квадратурной ЭДС. Калибровка показаний рас- ЗЗ ходомера осуществляется изменением величины Ка,Формула изобретенияЭлектромагнитный расходомер, содержащий последовательно соединенные источник переменного тока и первичный преобразователь расхода с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами,и фазосдвига" гающее устройство, вход которого соединен с источником переменного тока1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и помехо" устойчивости , он снабжен генератором импульсов, дискретным делителем частоты, формирователем разности Фаз, цифровым делителем имчульсных сигналов, двумя Формирователями прямоуголь" ных импульсов, вход первого из которых соединен с выходом первичного преобразователя расхода, вход второго - с выходом Фазосдвигающего устройства, а выходы формирователей прямоугольных импульсов соединены с входами формирователя разности фаз, а также двумя схемами совпадения, причем первый вход первой иэ них соединен с выходом генератора, второй ее вход - с выходом формирователя разности фаз, первый вход второй схемы совпадения через дискретный делитель частоты также соединен с выходом генератора, вторОй ее вход соединен с выходом первого формирователя прямоугольных импульсов, а выходы обеих схем совпадения соединены со входами цифрового делителя импульсных сигналов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 470702, кл.0 01 Г 1/00, 1973.