Электромагнитный расходомер

Изобретение относится к области измерения расхода жидкостей электромагнитным методом,Цель изобретения - увеличение точности измерения за счет исключения составляющих погрешности, вызванных составляющими остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты,На фиг.1 приведена структурная схема расходомера; на фиг,2 - временные диаграммы его работы,Расходомер содержит последовательно соединенные управляемый по частоте генератор 1, усилитель 2, электромагнитный преобразователь 3 расхода и преобразователь 4 отношения сигналов. Кроме того, расходомер содержит блок 5 управления, вход которого соединен с выходом управляемого по частоте генератора 1, инвертор 6, вход которого соединен с выходом преобразователя 4 отношения сигналов, мультиплексоры 7, 8 и 9, управляющие входы которых соединены с выходом блока 5 управления и с управляющим входом управляемого по частоте генератора 1, фильтры 10 и 11 нижних частот, входы которых соединены соответственно с выходами мультиплексоров 7 и 8, а выходы соединены соответственно с первым и третьим входами мультиплексора 9, второй вход которого включен на землю, суммирующий усилитель 12, первый и второй входы которого включен на землю, суммирующий усилитель 12, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами фильтров 10 и 11 нижних частот, третий вход соединен с выходом мультиплексора 9, а четвертый вход - с выходом преобразователя 4 отношения сигналов, с вторым входом мультиплексора 7 и с вторым входом мультиплексора 8, первый вход которого включен на землю, а второй вход соединен с выходом инвертора 6 и с первым входом мультиплексора 7, третий вход которого включен на землю, и отсчетное устройство 13, вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя 12, Блок 5 управления выполнен по правилам построения автоматов по заданным входным и выходным последовательностям.Расходомер работает следующим образом, Сигнал 14 с выхода генератора 1 через усилитель 2 поступает на обмотку возбуждения преобразователя 3 расхода, который вырабатывает сигнал, пропорциональный скорости движения жидкости, и сигнал, пропорциональный индукции магнитного поля преобразователя. Эти сигналы поступают на вход преобразователя 4 отношения, О А = - =Огде- срезневыпрямленное значение основного сигна.ча Г, (1) - (Я И) /в+а,+а,вз 1 пв(, т,е, сигнала, снимаемого с электродов преобразователя расхода;О- средневьшрюпенное значение опорного сигнала Р/вяпв 1, снимаемого либо пропорционачьно току питания преобразователя расхода, либо пропорционально напряжению питания с последующим интегрированием при помощи интегратора;Я - составчяюшая, пропорциональная скорости движения жидкости;а, - коэффициент, учитывающий влияние составляющей остаточного сигнала, не зависящей от частоты питания преобразователя расхода (на.чичие этой составляющей наиболее характерно для трансформаторной помехи);аг - коэффициент, учитывающий влияние составляющей остаточного сигнала, пропорциональной частоте питания преобразователя расхоча (наличие этой составляющей наиболее характерно для емкостной помехи);в- - частота питания преобразователя расхода.Для исключения частотно-зависимых членов, вызывающих аддитивную погрешность, расход измеряется на трех различных частотах питания преобразователя расхода вв, впричем коэффициенты отношения частот про,/в, и ш=ю,/в,(шп 1) фиксированы, Управление частотой осуществляет блок 5 управления при помощи циклической смены кода 15, посттпающего с его выхода на вход управления частотой генератора 1. Периодическая смена кода 15 осуществляется путем подсчета фиксированного для каждой частоты количества периодов сигнала 14, поступающего с выхода генератора 1 на вход блока 5 управления, При этом сигнал на выходе преобразователя 4 отношения последовательно в соответствии с изменением частоты принимает значениягА =0 =а и +а югг гА=0=аг. +апцг г ггА =0 =а в +а в ц (2)г гз зг Эти выражения представляют собойнеопределенную систему уравнений, так как выходной сигнач которого имеет следующуюструктурув нее кроме неизвестных а, и а входят значения расхода ф, Я, и ф, который в общем случае в связи с тем, что они соответствуют различным интервалам времени измерения, между собой не равны. Количество неизвестных в системе уменьшается путем определения усредненных разностей результатов соседних циклов измерения. При некоррелированности расхода с законом изменения частоты усредненные разности от расхода не зависят и определяются выражениямиВ =А -А =и (и)(а +а и (и+1);1 2 1 1 г В =А -А =ц (щ-и)(а +а и (в+и); г з г 1 г Я = А - КфВ О,г звектор действительных где значений расхода, измеренных на частотахйй 1, й, соответсЕннО; Сигналы, пропорциональные этим усредненным разностям, вырабатываются на выходе фильтров 10 и 11 из сигналов 17 и 18, пропорциональных разностям результатов соседних циклов измерения, путем циклической подачи на входы фильтров 10 и 11 с выхода преобразователя 4 отношения прямого или инвертированного инвертором 6 сигнала 16, т.е, на частоте м, на вход фильтра 10 через мультиплексор 7 поступает инвертированный сигнал 16, а вход фильтра 11 через мультиплексор 8 включен на землю, На частоте щ на входы фильтров 10 и 11 через мультиплексоры 7 и 8 соответственно поступает прямой сигнал 16, На частоте а, вход фильтра 10 через мультиплексор 7 включен на землю, а на вход фильтра 11 через мультиплексор 8 поступает инвертированный сигнал 16, Управление мультиплексорами 7 и 8 осуществляется при помощи кода 15, поступающего на их управляющие входы с выхода блока 5 управления. В результате циклического повторения этого алгоритма со временем на выходах фильтров 10 и 11 формируются сигналы, пропорциоВ и В нальные усредненным разностямсоответственно. Система (3) относительно неизвестных а, и а, имеет единственное решение. Подстановка этого решения в выражение (2) позволяет найти действительные значения расхода в соответствии с выражением А 1 А г А з- вектор результатов измерения на частотах в и в, соответственно;К К г К К г К К 1 2 матрица отношениячастот,ищ1 (и)(а)ииК=элементы матрицыотношения частот;ВВ =В- вектор усредненных разностей,Сигнал, пропорциональный действительному значению расхода, формируется при помощи суммирующего усилителя 12 и мультиплексора 9 путем суммирования сигналов, поступающих с выходов преобразователя 4 отношения (сигнал 16), мультиплексора 9 (сигнал 19), фильтра 10 и фильтра 11, причем коэффициенты передачи суммирующего усилителя 12 для этих сигналов соответственно равны +1, +1, -К-К,Мультиплексор 9 изменяет коэффициенты передачи сигналов, поступающих с выходов фильтров 10 и 11 так, что на частоте в, через мультиплексор 9 проходит сигнал с выхода фильтра 10, на частоте в, соответствующий вход суммирующего усилителя 12 через мультиплексор 9 включен на землю, а на частоте и через мультиплексор 9 проходит сигнал с выхода фильтра 11, чем и осуществляется умножение матрицы отношения частот на вектор усредненных разностей, Управление мультиплексором 9 осуществляется при помощи кода 15, поступающего на его управляющий вход с выхода блока 5 управления. Сигнал с выхода суммирующего усилителя 12 поступает на вход отсчетного устройства 13, с которого считываются действительные значения расхода, т,е, значения расхода без составляющих погрешности, вызванных составляющими остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты, чем и достигается цель изобретения,Закон изменения частоты может отличаться от принятого на фиг.2 При этом для правильного получения усредненных разностей на выходах фильтров 10 и 11 время генерирования каждой частоты за период изменения частоты должно быть одинаково.7 1826708 8Точность расходомера зависит только отжидкости, причем коррекция осуществля "тсяточности отношения частот питания, а не отзначений самих частот.постоянно и автоматически без выключенит и ниярасхода.Расходомер корректирует аддитивнуюпогрешность, возникающую при движущейся ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 Электромагнитный расходомер, содержанщии последовательно соединенные управлянемыи по частоте генератор, усилитель и преобразователь расхода, отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены преобразователь отношения сигналов, подключенный к выходу преобразователя расхода, инвертор, блок управления, подключенный к выходу управляемого по частоте генератора, последовательно соединенные первый мультиплексор и первый фильтр нижних частот, второй мультиплексор и второй фильтр нижних частот, третий мультиплексор, суммирующий усилитель, подключенный выходом к отсчетному устнроиству, причем выходы блока управления подключены к адресным входам первого, второго и третьего мультиплексоров и управляющим входам управляемого по частоте генератора, выход преобразователя отношения сигналов подключен к первому входу суммирующего усилителя и первым входам первого и второго мультиплексоров непосредственно, а к вторым входам первого и второго мультиплексоров - через инвертор, выход первого фильтра нижних частот подключен к первому входу третьего мультиплексора и первому инвертируюшему входу суммирующего усилителя, выход второго фильтра нижних частот подключен к второму входу третьего мультиплексора и второму инвертирующему входу суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом третьего мультиплексо д1 при этом третьи входы мультиплексоров соединены с общей шиной.