Электромагнитный расходомер

(51)5 С 01 Р 1 58 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ 1 ННТ СССР(57) Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения расхода жидких сред с ионнойпроводимостью. Целью изобретенияявляется повышение быстродействияи точности измерения расхода без увеличения частоты питания преобразова,80 ш 1610285 А 1 ния расхода. Суммарный сигнал с выхода электродов 3 и 4, состоит из основной составляющей и трансформаторнойиндукционной схемы. В устройстве расходомера обеспечивается подавлениетрансформаторной помехи и выделениеосновной составляющей из суммарногосигнала. Подавление трансформаторнойпомехи производится в отсутствие потока путем перемещения ползунка потенциометра 6 в оптимальное положение.Выделение основной составляющей обеспечивается кратковременной коммутацией ключом 21 выхода усилителя-преобразователя 12 с запоминающим устройством 22 в промежутки времени,когда индукционная помеха близка кнулю. 0 расходе судят по.показателяминдикатора, подключенного к выходусогласующего усилителя 23. 2 ил.Изобретение относится к приборостроению, и предназначено для измерения расхода жидких сред с ионной проводимостью.Целью изобретения является повы 5 шение быстродействия и точности измерения расхода без увеличения частоты питания преобразователя расхода.На фиг, 1 изображена функциональная схема электромагнитного расхоцомераф на фиг.2 - графики изменения расхода и соответствующие емуизменения напряжений в различных точкахсхемы.15Электромагнитный расходомер содержит источник переменного тока, соединенный с обмоткой 1, возбуждения преобразователя расхода, вы- полненного в виде участка трубопровода 2 с двумя электродами Щ и 4, первый из которых подключен к выводам 5 потенциометра 6 устройства компенсации, имеющего трансформатор 7, соединенный выводами вторичной обмот ки с входами предварительного усилителя 8, а одним из выводов первичной обмотки соединен с ползуном 9 потенциометра 6 и электродом 4, измерительную схему, включающую предваритель 30 ный усилитель 8, первый компаратор1 О, инвертор 11, усилитель-преобразователь 12, имеющий равные коэффициенты усиления по инвертирующему и неинвертирующему входам 13 и 14, и два управляемых блока, выполненных в виде электронных ключей 15 и 16, канал управления, включающий датчик 17 магнитного потока, усилительный блок 18 и схему выработки коммутирующих импульсов, выполненную в виде циодного моста 19, к одной из циагоналей которой подключен выхоц усилительного блока 18, и второй компаратор 20, и выходное .устройство, выполненное в - виде дополнительного электронного ключа 21, установленного на выходе , усилителя-преобразователя 12, запоминающего устройства 22 и согласующего усилителя 23, Выход 24 предварительного усилителя 8 соединен с входом первого компаратора 10 и через электронный ключ 15 с инвертирующим входом 13, а через электронный ключ 16 - с неинвертирующим входом 14, Выход первого компаратора 10 соецинен с управляющей цепью 25 электронного ключа 16 и с входом инвертора 11, выход которого соединен с управляющей цепью 26 электронного ключа 15, Второй компаратор 20 своими вхоцами 27соецинен с выводами 28 цругой. диагонали диодного моста 19, при этом выводы 28 соединены с источником дв хполярного напряжения постоянного тока (непоказаны). Выход второго компаратора20 соедичен с управляющей цепью 29дополнительного электронного ключа21, который совместно с запоминающимустройством и согласующим усилителем23 составляет последовательно включенные элементы выходного устройства,вывод 30 которого присоединен к регистрирующему прибору,На графиках (фиг.2) показаны кривые: 31 - характеризующая изменениерасхода текучей среды во времени,32 - основная составляющая сигнала,характеризующая расхоц текучей среды,щщ - индукционная (трансформаторная)помеха, 34 - суммарный сигнал, 35 -преобразованный сигнал, Щб - сигнална входа 27 второго компаратора 20,37 - импульсы, вырабатываемые вторымкомпаратором 20, 38 - сигнал на выводе ЗС.Работа электромагнитного расодомера происходит следующим образом.При питании переменным током обмоток возбуждения 1 создается переменное электромагнитное поле, пронизывающее в поперечном направлении участок немагнитного трубопровода 2 сэлектрической изоляцией на его внутренней поверхности, по которому движется текучая среда. Поц возцействиемэтого поля в текущей среде, обладающей электрбпроводностью, наводитсяЭДС которая снимается в виде электрического сигнала с электродов щ и 4,Кроме основной составляющей прямопропорциональной расходу, суммарныйсигнал включает трансформаторную индукционную помеху, которая индуцируется переменным магнитным полем в контуре, образованном электродами Щ и 4выводными проводами и приборной,частью расходомера. Получение минимальной трансформаторной помехи, сдвинутойпо Фазе на 90 О по отношению к основной составляющей, обеспечиваетея устройством компенсации при неподвижнойжидкости посредством перемещения ползунка 9 потенциометра 6 в оптимальноеположение. При этом сигнал поступаетв измерительную схему с электрода 4и пол унка потенциометра 9 через тран10285 6 40 45 50 55 5 16сформатор 7, обеспечивающий переходна несимметричную схему усиления,которая производится сначала прецварнтельным усилителем 8 с высокимвходным сопротивлением, а затем усилителем-преобразователем 12, При из;менении во времени расхода согласнокривой 31 суммарный сигнал на выхоцепредварительного усилителя 8 имеетвид, представленный на кривой 34, асоставляющие суммарного сигнала показаны соответственно кривыми 32 и33. В то же время на выходе усилителя-преобразователя 12, сигнал явля"ется однополярным, т.е. пульсирующим(кривая 35), что обеспечивается пере коммутацией суммарного сигнала приизменении его знака с положительногона отрицательный с неинвертирующеговхода 14 и ннвертирующий вход 13 усилителя-преобразователя 12, причем управляющие импульсы для ключа 16 вырабатываются непосредственно первымкомпаратором 1 О и подаются от негопо цепи 25 в отрицательном полупериоде совместно с компаратором 10 иинвертором 11 и подаются по управ-,ляющей цепи 26, При преобразованиисигнала соблюдается условие сохранения пропорциональности между егоамплитуцами на входе и.выходе усилителя-преобразователя 12 в обоихполупериодах,Выделение основной составляющейиз суммарного сигнала обеспечивается кратковременной коммутацией дополнительным электронным ключом 21выхода усилителя-преобразователя 12с запоминающим устройством 22 в промежутки времени, когда инцукционнаяпомеха близка к нулю, что происходитчерез каждый полупериод при изменении ее знака. Для управления дополнительным электронным ключом 21используется электрический сигнал,синфазный с индукционной помехой,который вырабатывается датчиком магнитного потока, размещенным в магнитном поле преобразователя расхода.Этот управляющий сигнал после блокаусилителя 18 поступает на одну иэдиагоналей диодного моста 19, к другой диагонали 28 которого подаетсядвухполярное несимметричное напряжение постоянного тока и к которойподключен вход 27 второго компаратора 20. Кривая 36 показывает изменение напряжения на входе в компара 5 10 15 Ю 25 30 35 тор 20, Изменением постоянной составляющей которого устанавливаются моменты включения и отключения запоминающего устройства 22, т.е, продолжительность коммутации дополнительного ключа 2 1, показанная на кривой37. Под воздействием импулесов в це-пи управления 29 дополнительный электронный ключ 21 периодически коммутирует выход усилителя-преобразователя 12 и запоминающее устройство 21,выполненное в виде конденсатора, который заряжается до напряжения, практически совпадающего с амплитудойпульсаций напряжения на выходе усилителя-преобразователя 12. Благодарябольшому вхоцному сопротивлению (несколько десятков Ом) согласующегоусилителя 23 обеспечивается близкоек постоянному напряжению на конценсаторе до следующего срабатывания дополнительного электронного ключа 21,снижение которого не превышает 1,0 -1,32 (при любом типе вольтметра, поцключенного на выходе 30 согласующегоусилителя 23), Кривая 38 показывает,что постоянному расходу соответствуетпостоянное напряжение, а переменному -близкая к ступенчатой аппроксимацияреального закона изменения расходанапряжением на вывоце 30, причем егоквантование, т.е. переход со ступенина ступень, происходит два раза запериод изменения напряжения питанияобмоток возбуждения 1 преобразователярасхода,Формула изобретенияЭлектромагнитный расходомер, содержащий источник переменного тока, соединенный с обмоткой возбуждения преобразователя расхода, выполненного в виде участка трубопровода с двумя электродами, предварительный усилитель и датчик магнитного потока, соециненный с усилителем, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения расхода без увеличения частоты питания преобразователя расхода,в него введены первый и второй компараторы, инвертор, усилитель-преобразователь, согласующий усилитель, диодный мост, первый, второй и третий ключи, запоминающее устройство, потенциометр и трансФорматор, при этом выход усилителя подключен к одной из диагоналей диоцного1610285 15 и Составитель В,ШатуновРедактор К,Крупкина Техред Л,Сердюкова Корректор Ц,Ревск етиям при ГКНТ СССР4/5 Тираж 549 ного комитета п 035, Москва, ЖЗаказ 3729 Подпи ВНИИПИ Государствен о изобретениям и от113 35, Раушская наб.,ород ул. Гагарина,1 11 зводственно-издательский комбинат Патентмоста, к другой диагонали которого подключен источник двухполярного напряжения постоянного тока и второй компаратор, выход которогоподключен к управляющему входу третьего ключа,5 выход предварительного усилителя соединен через первый ключ с прямым, а через второй ключ - с инвертирующим входами усилителя-преобразователя е 10 выход которого через третий ключ соединен с запоминающим.устройством и согласующим усилителем,. управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с входом и выходом инвертора, вход которогб подключен к выходу первого компаратора,вход первого компаратора соединен свыходом предварительного усилителя,вход которого подключен к вторичнойобмотке трансформатора, первичнаяобмотка которого подключена к полэунку потенциометра и одному из электродов, а другой электрод подключенк выводам потенциометра,