Расходомер

(51)5 6 01 Г 1/2 ГОСУДАРСТВЕННО ВедОмстВО ссс (ГОСПАТЕНТ.ССС ТЕНТНОЕ 1 ЦЮйа 4% ЯО 3 Е. САНИЕ ИЗ РЕТЕНИЯ АТЕНТУ 1(56) 1. Цейтлин В.Г, Техника измерений расхода и колибества жидкостей, газов и паровМ., 1968; с, 191.2. Киясбейли А.Ш., Перельштейн М,Е,В их ревые измерител ьные приборы. М.,1978, с. 151,.параметров потоков энергоносителей,.СущИзобретение относится к области изме рительной техники, а именно к области измерения расхода.Цель изобретения- повышение точности измерения за счет убета влияния теМпературы рабочей среды.Конструктивная схема расходомера приведена на фиг, 1,а.Корпус 1 содержит специальный температурный карман 2, образованный муфтой 3 и гермопеналом 4. На основании 5 гермопенала 4 консольно закреплен измерительный преобразователь давления в виде биметаллического изгибного элемента 6 и сочлененной с ним по торцу биморфной пьезокерамической пластины 7 с двумя парами электродов (возбуждения 8 и выходных 9), Биметаллическая пластина 6 укреплена так (фиг, 1,6), что в сторону набегающего потока обращена плоскостью металлическая компонента ба с меньшим коэффициентом линейного расширения. Биморфная пьезокерамическая пластина 7 (фиг, 1,6) собленена по торцу с биметаллической пластиность изобретения; биметаллический элемент одним концом закреплен, а другим соединен с биморфной пьезокерамической пластиной, содержащей входные и выходные электроды, соединенные с вторичным прибором. Биметаллический элемент может быть ориентирован навстречу потоку стороной с меньшим коэффициентом температурного расширения. Биморфная пластина может быть ориентирована навстречу потоку своей чаСтью с меньшей велибиной пье, зомодуля, 3 з.п. Ф-лы, 3 ил,ной 6 таким образом, бто в сторону набегающего потока обращена плоскость пьезокерамической пластины 7 а с меньшей величиной пьезомодуля, На фиг, 2 - разрез А - А на фиг, 1, На фиг, 3 приведена функциональная , схема вторичного прибора.Вьход блока возбуждения (БВ) 11 соединен с возбуждающими электродами 1 э,3 э биморфного элемента. Выходные электро- Ы ды 2 э, Зэ биморфного элемента соединены 1 Я со входом блока инвертирования (БИ) 12, С) выход которого соединен с одним из входом а компаратора (К) 13, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно нарастающего напряжения (ГЛИН) 14 и через дифференцирующую цепочку (СДЦ) 15 - с установочными входами счетчика импульсов (Сб.Имп) 16 и буферного запоминающего устройства (Буф. ЗУ) 17, Выход компаратора (К) 13 соединен с первым входом логической схемы И 18, второй вход которой соединен с выходом генератора импульсов вь 1 сокой частоты (ГИИ) 19. Выход. 3схемы И 18 соединен со входом счетчик импульсов 16, разрядййе выходы котарог через Буф,ЗУ 17 соединены совходами счет чика-интегратора 10.Расходомер рабОтает следующим абра зом, Измеряемый поток рабочей среды по ступает по корпусу 1. расходомера в ег проточнуючасть и обтекает пьезокерамиче скую пластину 7. В каждой точке этой пла стины действует сила от набегающег потока: а расхода в сравнении с прототипам3 : в О ПРОтОтИПЕ О= Кт О 1 э-Зэ=0 И ЗНаЧИтЕЛЬНО.меньше Кбэ за счет отсУтствиЯ бимоРфного включения пьезакерамических измеритель 5 ных пластин.С ростом температуры измеряемой срео ды (фиг. 1,б) биметаллическая пластина 6деформируется таким образом, что укрепленная на ней пьезокерамическая пластина о "0 7 становится более перпендикулярной к патоку скорости растет величина 31 в формуле (2). Это происходит из-за того, чта в сторону набегающего патока обращена плоскость металлической компоненты 7 а фиг. 1 б) с15 меньшей величиной пьезомодуля,. В своюочередь, увеличение эффективной площади 81 пьеэопластины 7 приводит к тому, что при действии того же самого расхода величина силы Гп будет больше, а значит, и больше20 бУДЕт ИЗМЕНЕНИЕ О 2 э-Зэ От НацаЛЬНОГО В.Это соответствует той логике измерения расхода, когда, например, горячая вода дот роже холодной и при постоянстве расхода ВЕЛИЧИНа О 2 э-Зэ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ВОДЫ бОЛЬШЕ,25 ЧЕМ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ, т,Е. ИЗМЕНЕНИЕ О 2 э-Зэ От Ооу горячей воды больше. Естественно, что КазффИцИЕнт КрутИЗНЫ Кбэ, раВНа КаК И Ствпень температурной деформации биметаллической пластины 6, должны подбираться,30 исходя из зкономических показателей стоимости измеряемой среды с учетом температурных поправок.На фиг. 3 приведена функциональнаясхема вторичного прибора, Напряжение с35 выходных электродов 2 э, Зэ биморфнагаэлемента подается на вход БИ 12 и инвертируется, Компаратар 13 сравнивает это инвертированное напрякение с линейно нарастающим ГЛИН 14, На выходе К 13 фар 40 мируется импульс с временной длительностью, пропорциональной выходному напряжению О 2 э-зэ бимарфнога элемента, т.е. пропорциональной усилию Рп, и, в конечном итоге, расходу измеряемой среды45 0. Схема совпадения И 18 заполняет этотимпульс высокочастотными метками-импульсами от ГИ 19 и подает "пачку" высокочастотных импульсов на счетчик импульсов 16, который обнуляется перед каждой новой50 "пачкой" импульсов посредством."нуль-импульса" от СДЦ 15. Каждая предыдущая "пачка" импульсов остается запомненной буферным ЗУ 17 и обновляется после каждого выделенного кванта времени. Счетчик 55 интегратор 10 может бытьэлектромеханическим, электронным, магниЕ=- у 2где р - плотность жидкости, кгмз;Ч - кантинуальная скорость патока среды, м/с,Величийа полной силы на пластину 7 может быть вычислена по формуле интеграла: где Я- площадь проекции пластины 7 на плоскость:, ортогональную оси симметрии трубопровода.Чем больше расход измеряемой среды Оп, тем больше и континуальная скорость%, и, соответственно, тем больше полная сила Г, действующая на пьезопластину 7.В соответствии с физикой биморфных пьезакерамических пластин величина напряжения с выходных электродов 2 э, Зэ может быть вычислена следующим образом: 02 э-зэ=О 1 э-зэКт Кбэ Рь где О 1 э-зэ - напряжения возбуждения на электродах 1 э, Зэ биморфного элемента; Кт - коэффициент трансформации биморфного элемента; Кбэ - коэффициент крутизны биморфного элемента па ортогональному усилию, В/Н.ПрОИЗВЕдЕНИЕ О 1 э-ЗэКт=О 0 ПОКаЗЫВаЕт начальную величину выходного напряжения бимарфного элемента при отсутствии .расхода (Гп=О). Величина Кбэ показывает чувствительность биморфного элемента при воздействии поперечного ортогонального усилия, Эксперименты показывают, что Кбэ больше в ом слУчае, когда бимаРф- наА пластина работает на разгибание, т.е, когда в сторону набегающего измеряемого потока обращена плоскость пьезоэлектрической пластины с меньшей величиной пьезомодуля. Отметим здесь же и основную причину увеличения точности измерения/ ОГЮСТ= 2 О ЧйЯ 1,Р)В э тополупроводниковым и основная ега функция - суммирование во времени количества поступивших на вход импульсов, т,е. выдачаинформации о расходе, либо стоимости от- стороной с меньшим коэффициентомтемпепущенного энергоносителя.ратурного расширения.3. Расходомер по пп. 1 и 2, о тл и ч а юФ о р мул а и зоб р ете н и я. щи й с я тем, что биморфная пьезокерами. Расходомер, содержащий изгибный 5 ческая пластина ориентирована навстречу элемент с первым и вторым концами, уста- потоку частью с меньшей величиной пьезонсвленнцй в трубопроводе, обтекаемый модуля.элемент, скрепленный с изгибным элемен- . 4, Расходомер по пп, 1-3, о т л и ч а ю - том, и вторичный прибор, о т л и ч э ю щ и й- щ и й с я тем, что вторичный прибор содерс я тем, что, с целью повышения точности 10 жит блок возбуждения, выход которого сое. измерения путем учета влияния температу- динен с входными электродами биморфной ры рабочей среды, в нем изгибный элемент пьезакерамической пластины, блок инвервыполнен биметаллическим, обтекаемый тирования, вход которого соединен с выходэлементвыполнен в виде биморфной пьезо- ными . электродами: биморфной керамической пластины с входными и вы пьезокерамической пластины, выход блока ходными электродами, при этом первый инвертирования соединен с первым входом конец биметаллического изгибного элемен- компаратора, второй вход которого соединен тазакрепленвстенкетрубопровода,второй с выходом генератора напряжения и через .конец его скреплен с торцом биморфной дифференцирующую цепочку - с установочпьезокерамической пластины, а входные и 20 ными входамисчетцикаимпульсовибуферновходные электроды биморфной пьезокера- гозапоминающегоустройства, причем выход мической пластины соединены с вторичным компаратора соединен с первым входом лоприбором. гической схемы И, второй вход которой сое 2.Расходомерпоп,1,отличающий- динен с выходом генератора импульсов с я тем, что стенки трубопровода выполнены 25 высокой частоты, а выход логической схемы с образованием кармана вместезакрепления И соединен с входом счетчика импульсов, первого конца биметаллического изгибного разрядные импульсы которого через буфер- элемента, при этом биметаллический изгиб- ноезапоминающееустройствосоединеныс ный элемент ориентирован навстречу потоку входами счетчика-интегратора,9при ГКНТ СС ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Про ственн Заказ 1595 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, Ж