Цифровое измерительное устройство расходомера

(22) Залелеио 010374 (23) 2000687/18-10с присоединением заявки Ноосударственный коинте ссср о делаю изобретений м открытий(7 Д) Заявите инский ллинский политехнический институт и Та завод измерительных приборовТРОЙСТВО РАСХОДОИЕРА 54) ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬН Изобретение касается измерениярасхода,в частности, электромагнитным расходомером,Известны циФровые измерительныеустройства расходомеров, содержащиетактовый генератор, источник компенсирующего напряжения, суммирующийузел, синхронный детектор, компаратор, счетчик импульсов (реверсивный)циФро-аналоговый преобразователь иусилитель,Однако они обладают низкой помехоустойчивостью, так как циФровойкод на выходе счетчика соответствует входному сигналу только в моменты наступления равновесия, а скорость слежения определяется частотой импульсов кварцевого генератораи не зависит от величины разбаланса. Кроме того, устройство содержитряд сложных блоков, вносящих дополнительную погрешность измерения.Цель изобретения - повыщениеточности.Для зтого устройство снабженодвумя ключами, один из которыхвключен между тактовым генераторомк суммирующим узлом и содержит вход,подключаемый к первичному преобразователю расходомера, а второй включен между входами источника компенсирующего напряжения и введенного вустройство триггера компенсации, одиниз входов которого подключен черезкомпаратор, введенный в устройствоинтегратор, синхронный детектор ксуммирующему узлу, а другой - ктактовому генератору, и входамисуммирующего узла, причем источниккомпенсирующего напряжения содержитвход, подключаемый к первичномупреобразователю расходомера, и выход,подключенный к синхронному детектору, тактовому генератору, выход которого подключен к компаратору илогическому вентилю, выход которогоподключен к счетчику импульсов, авход - к триггеру компенсации,На Фиг. 1 приведена схема предфложенного устройства; на Фиг. 2временная диаграмма работы устройства,Устройство содержит источник 1компенсирующего напряжения с меандровым выходом 2 сигнальным выходом3, тактовый генератор 4 со входом 5,опросным выходом 6 и выходом цикла307; первый ключ 8 , второй ключ 9, 690298,измерения, Т э - вспомогательное вре.мя, Т - полупериод переменной магнитной индукции преобразователя расхода. Выходы источника компенсирующего напряжения и тактового генератора предназначены: меандровый выход 2 для получения рлмоугольного напря = жения, совпадающего точно по Фазе с магнитной индукцией преобразователя расхода, он соединен со входом 5 тактового генератора 4 и опорным входом синхронного детектора 11, 25сигнальный выход 3 - для получения переменного напряжения, пропорцио" нального мгновенному значению магнитной индукции, он соединен с сит " нальным входом ключа 9. Амплитуданапряжения на сигнальном выходе должиа быть не меньше максиМальной амплитуды измеряемого сигнала на входеустройства, Счетный выход 16 используется длл 35палучения определенного числа коргтких импульсов за каждый полупериод мфгнитной инцукции и соединен через логический вентиль 17 со входом счетчика 15. Опросный выход 6 тактового генератора 5 преднаэначей для получения сигнала опроса в момЕнты р ко гда маг нитная и ндукци я цро хОдит через нуль. дополнительно возможна подача сигнала опроса постоянно в течение вспомогательного времени, т.е в перерывах мещцу временными измерения. Опросный выход 6 соединен а тактовьм (опросным) входом триггера 14 компенсации.Выход цикла 7 тактового тенератора 5 определяет цикл работы и служит для управления работой измерительного устройства в целом, Он соединен с цепью управления ключа 8 и одним входом компаратора, Ос новной выхоц преобразователя рас хода соединен через ключ 8, суммирующий узел 10, синхронный детектор 1 1интегратор 1 2, когпаратоуъ и тактируемый триггер 14 а цепями 60 управления второго ключа 9 и логического вентиля . 17.Кодированный выход устройства совокупность входных и выходных сигналов счетчика 15. 65 В начале каждого цикла работы(эа исключением первого) интегратор 12 разряжен, на выходе триггера14 компенсации сигнал отсутствуети ключ 9 разомкнут,Цикл работы устройства состоитиз двух частей, длительность которыхопределена генератором 4 тактаСначалом первой части цикла (времениизмерения Ти) постоянное напряжениена выходе 7 замыкает ключ 8 и смещает порог срабатывания компаратора13 от нуля (например, в сторону положительных напряжений Пл на диаграмме) . Ключ 8 пропускает входнойсигнал от преобразователя расходачерез суммирующий узел 10 и синхронный детектор 11 на вход интегратора 12. Полярность входного сигналадолжна обеспечить движение выходно,го напряжения Уи интегратора 12 в.торону порога компаратора 13,При этом логический 0 на выходетриггера 14 компенсации сохраняется.Превьпаение выходным напряжением Бипорога Пя вызывает скачкообразноеизменение логических сигналов выходов компаратора 13 на инверсии. Пос"тупление очередного импульса опросаи момент прохода магнитной индук"ции, следовательно и полезной составляющей выходного напряжения преобразователя расхода, через нулевойуровень) инвертирует и состояниетриггера компенсации 14, которыйсвоим выходным сигналом замыкаетключ 9. Компенсирующий сигнал отсигнального выхода 3 вычитается всуммирующем узле 10 от входногосигнала (который пс амплитуде всегда меньше компенсирующего), в результате чего выходное напряжениеинтегратора 12 начинает приближатьсяк порогу компаратора 13 с другойстороны (сверху на диаграмме),Пересечение порога вызывает снов . изменение логического состояниявыхода компаратора 13, которое переносится с поступлением импульса опроса в триггер 14 компенсации,Изменение состояния триггера 14 вызывает размыкание ключа 9 и прекращение действия компенсирующего напряжения с выхода 3, в связи с чемвыходное напряжение интегратора 12опять приближается к порогу компа"ратора 13 и описанный процесс подключения и отключения компенсирующегосигнала будет повторяться до окончания времени измерения, С окончанием времени измерения Т начинается вспомогательное время Т вразикается клич 8, и порог компаратора13 вернется к нулевому уровню, Всвязи с этим выходное напряжение интегратора 12 оказывается вьзае порогакомпаратора 13:независимо от взаимного положения в конце времени из 690298мерения, и. начинается окончательнаякомпенсация ( которая может бытьпродолжением последнего процессакомпенсации внутри времени измерения),Окончательная компенсация происходит интенсивнее предыдущих иэ-заотсутствия входного сигнала, которыйпротиводействует компенсирующему.После полной компенсации компенсирующий сигнал выключается окончательно, и устройство готово к новомуциклу измерения.Трансформаторная помеха не влияет на работу устройства, так какее интеграл через полупериод равняется нулю, а компаратор 13 опрашивается (состояние его выхода переводится в триггер 14 компенсации )только в моменты прохода магнитнойиндукции через нуль. Отсутствиевходного сигнала (следовательно, и 20трансформаторной помехи) после окончания времени измерения позволяет,в течение вспомогательного временииспользовать режим постоянного опроса (постоянное напряжение на тактовом входе триггера 14 компенсации). Этим обеспечивается выключение компенсирующего сигнала сразупосле полной разрядки интегратора12, следовательно, нет необходимости 30дополнительно разряжать интегратор 12 до начала нового циклаРежим постоянного опроса в течение вспомогательного временипозволяет при необходимости сни.эить частоту опроса внутри времениизмерения в любое целое число раз путем запрета части импульсов опроса.Снижение частоты опроса полезно сточки зрения уменьшения погрешнос" 40ти, вызванной запаздыванием переключения ключа 9. Возможное снижение частоты опроса ограничено величиной сдвига порога компаратора отнулевого уровня во время измерения, так как амплитуда колебанийвыходного напряжения интегратора12 при низкой частоте опроса растет.При увеличенной амплитуде появляется опасность захода выходногонапряжения интегратора 12 ниже нуля, откуда компенсирующее напряжение не может его вернуть.Вход 5 тактового генератора 4управляется меандровым выходом 2 55и поэтому время измерения и вспомогательное время содержат целое число полупериодов магнитной индукции.Для уменьшения погрешности, вызванной дискретностью, следует увеличить число импульсов, соответствующее полному пределу измерения. Приограниченной частоте магнитного поляи ограниченном времени измеренияполупериод магнитного поля разбива- у ет ся на более мелкие отре э ки времени.Последовательность импульсов, снимаемая с дополнительного счетного выхода 16 источника 1 компенсационного напряжения,пропускается через логический вентиль 17, который управляется триггером 14. Счетные импульсы должны быть рас- положены во времени неравномерно таким образом, что интервалу времени между любыми соседними импульсами соответствует одинаковая вольтг секундная площадь под кривой компенсирующего напряжения на сигнальном выходе 3 опроса.Снижение частоты опроса полезно с точки зрения уменьшения погрешности, вызванной запаздыванием,. переключения ключа 9. Возможное снижение частоты опроса ограничено величиной сдвига порога компаратора от нулевого уровня во время измерения, так как амплитуда колебаний выходного напряжения интегратора 12 при низкой частоте опроса растет.При увеличенной амплитуде появляется опасность захода выходного напряжения интегратора 12 ниже нуля, откуда компенсирующее напряжение не может его вернуть.Вход 5 тактового генератора 4 управляется меандровым выходом 2 и поэтому время измерения и вспомогательное время содержит целое число полупериодов магнитной индукции,Для уменьшения погрешности, вызванной дискретностью, следует увеличить число импульсов, соответствующее полному пределу измерения. При ограниченной частоте магнитного поля и ограниченном времени измерения полупериод магнитного поля разбивается на более мелкие отрезки времениПоследовательность импульсов, снимаемая с дополнительного счетного выхода 16 источника компенсационного напряжения 1, пропускается через логический вентиль 17, который управляется триггером 14 на счетчик. Счетные импульсы должны быть расположены во времени неравномерно таким образом, что интервалу времени между любыми соседними импульсами соответствуют одинаковая вольтсекундная площадь под кривой компенсирующего напряжения на сигнальном выходе 3. Формула изобретенияЦифровое измерительноеустройство расходомера, в частности электромагнитного, содержащее тактовый генератор, источник компенсирующегоТираж 8 бб Государственного коми делам изобретении и от сква, Ж, Раущская н Лодпнсноета СССРрытнйб.,д.4/5 лиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4 напряжения, суммирующий узел, синхронный детекто, компаратор и счетчик импульсов, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности, оно снабжено двумя ключамнодин из которых включен междутактовым генератором и суюирующимузлом и содержит вход, подключаемыйк первичному преобразователю расходомера, а второй включен между выходами источчика компенсирующего напряжения и введенного в устройствотриггера компенсации, один иэ выходов которого подключен через компаратор, введенный в устройствоинтегратор, синхронный детЕктор ксуммирующему узлу, а другой - к так-товому генератору,и входамй суммирующего узла, причем источник компенсирующего напряжения содержит вход,подключаемый к первичному преобразователю расходомера, и выход, подключенный к синхронному детектору,тактовому генератору, выход которого подключен к компаратору, и логи"ческому вентилю, выход которого подключен к счетчику импульсов, а вход -к триггеру компенсации.