Устройство для вычисления расхода жидкости в единицах массы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 005074 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 16.11.81 (21 3357861/18-24с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 15 Ю 383. Бюллетень Но 10Дата опубликования описания 15. 03. 83 1 В 1 М Кд 3 6 06 Г 15/46 .6 01 Г 1/00 Государственный комитет СССР ио ледам изобретений и открытиЯ.22(088,8) ВА. Тройников, И, В, Ситников, Н. Н. Ант нов и В."3:;"Мпмазовг11фуКуйбышевский ордена Трудового Красного Знамени- ,.:-,политехнический институт им, В. В. Куйбышева(54).УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ В ЕДИНИЦАХ МАССЫ Изобретение относится к вычислительной и измерителвной технике.Известно устройство 1.1), содержащее расходомеры и предназначенное для измерения расхода Я в единицах массы, реализующее алгоритм деления сигнала измерителя величины скоростного напора Р потока жидкости на ве- личинУ объемного Расхода Юо, измеряемую при помощи расходомера. Конструктивно совместно с объемным расходом целесообразно измерять не скоростной напор, а осевую силу, ,связаннув со скоростным напором нелинейной зависимостью. При этом связь выходного сигнала датчика осевой силы (частота импульсов Г ) с ве:личиной скоростного напора может быть. представлена при помощи разло-, жения в стенной ряд или, ограничиваясь членами до второго порядка, Р+ . Г +Принимая, что выходной сигнал тахо- метрического расходомера (частота импульсов т.) связан с величиной объемного расхода линейной зависимостьюОч ао+ а 1видим, что получение результата из-. мерения расхода в единицах массы требует вычисления выражения, Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство, содержащее три счетчика импульсов, генератор стабильной частоты, преобразователи десятичного 1 кОда В дВОичнО десятичный; ьлок ВВОдавремени измерения, блока ввода числа, формирователь ийпульса запуска, объемный расходомер, блок индикаций и элементы И, НЕ, с помощью которых формируется интервал измерения и за. Висящее от величины частоты сигналадатчика приращение интервала измерения, заполняемые частотным сигналом этого же датчика, и реализующее квадратичную зависимость 1.21.К недостаткам известного устройства относится то, что, интервал из- мерения в нем в значительной степени определяется величинами коэффициентов аппроксимирующего уравнения (т.е.параметрами датчика), что при существующем их разбросеприводит к недопустимому отличив интервала измерения у различных измерителей, а также то, что функциональная зависимость, вычисляемая известным устрой-.ЬОТ/(Ь+ В,2 Г ), старшие разряды счетчика 26 полностью заполняются, а младшие устананливаются в ноль,По команде "Пуск" срабатывает триггер 30, открывая элементы 5, 11, 14 и 23, и начинается заполнение счетчика 1 импульсами частотой Гон генератора 13, счетчика 21 - импульсами частотой Г датчика 22, счетчиков б и 15 - импульсами датчика 7 частотой Г, Срабатывают также и триггеры 27 и 28, открывая элементы 19 и 24, стопоря делитель 18 и закрывая элемент 25. Через интервал времени Т переполняется счетчик 1 10 и перепад напряжения с его выходаоткрывает элемент 3, расстопориваетделитель 8 й закрывает элементы 2и 5. К этому моменту времени состояние счетчика б равно (ГТ - Г Т) и,таким образом, для сформирования интервала времени дТ 1 достаточно импульсами с частотой (- + Г,) полностьюЬЬг. Овычесть этот код н соответствии с выражениями (2) и (3). Частота (- + Г )Ь,с целью получения простой схемы формируется из опорной частоты Ггенератора 13 делением на одно-двузначное целое число. С другой стороны,соотношение ГоГ позволяет избежать дополнительного ренерсированиясчетчика 15, эквивалентного уменьшению Т. Эти требования выполняютсяпри выборе (- + Г) как ближайшего кЬ 1В о1(-"+ Г;) снизу числа из ряда - ,ГоиВагде- целое число 1 - с 99. 40а Г- одна иэ опорных частот схемы.Таким образом, пропусКая по окончании времени Т на вычитающий входОйсчетчика 21 импульсы частотой45а на вход счетчика 4 - импульсы частотой Г , сформируем дТ и дТ;а следовательно, и числитель, и знаменатель дроби выражения (3) в счетчиках 15 и 21 соответственно. Высокая точность вычисления расхода возможна при таком выборе величины интервала измерения и чувствительности датчиков, при котором числительи знаменатель указанной дроби вычисляются с достаточным (и приблизительно равным) количеством значащих цифр,Соответствующим образом выбираетсяи количество значащих цифр постоянного Коэффициента С, Метод последовательных вычитаний, применяемый 60обычно для ныполнения множительноделительной операции, требует в этихусловиях очень много времени. А выбором вспомогательной константы ЬТвремя вычисления можно значительно 65 уменьшить, Для этого выбираем дТтаким образом, что(ЬаГо + Ь) (Т + дт) иТ щ.оагде е и и - целые числа, 1 в99;д - основание системы счисления (10 или 2), в которой считает счетчик 26. Это позволяет вычислять старшие и младшие разряды результата отдельно и во много раз ускорить вычислениеПри выборе ЬТ следует также помнить, что числитель и знаменатель дроби соотношения (3) должны быть измерены приблизительно за один и тот же интервал времени, т.е. дТ должно быть близким к дТ, например, находиться внутри интервала изменения дТ ЬТ 1 иДттд 1 ахПосле сформирования числителя и знаменателя открывается элемент ИЛИ 10 и импульсы генератора 13 поступают на вход вычитания счетчика 12 и через делитель 17 и элемент 19 - на вход вычитания счетчика 15, Счетчик 12 сразу же переполняется и первым импульсом переполнения через элемент задержки 20. записывает в себя код счетчика 21 и через элемент И 24 добавляет единицу в старшие разряды счетчика 26, т.е. обнуляет его. Далее счетчик 26 производит счет числа переполнения счетчика 12 до появления на выходе переполнения вычитанием счетчика 15 импульса, который опрокинет триггер 28 сразу же, а триггер 27 - н момент прихода первого последующего (флишнего") импульса переполнения счетчика 12. Таким образом, если численное значение выражения (3,) представить в виде (и 99+ и 4), где и - количество младших разрядов счетчика 26, то после. опрокидывания триггера 27 в счетчике 26 будет записано число (и 5+ 1)9", а в счетчике 15(па+ 1) и 1где М - численное значение числите 4 М - знаменателя дроби выражения (3), а фигурные скобки обозначают целую часть числа.После срабатывания триггера 27 закрываются элементы 19 и 24, открывается элемент И 25 и переводится в рабочее состояние делитель 18 с коэффициентом деления 9", импульсы с выхода которого поступают на вход суммирования счетчика 15, через элемент И 16 до переполнения счетчика по входу суммирования. За это время счетчик 12 переполнитсяраз, сжлько же импульсов поступити на вход вычитания младших разрядовсчетчика 26,Ошибка выполнения множительноформула изобретения Устройство для вычисления расхода жидкости в единицах массы, содержащее первый счетчик, выход которого подключен к первым входам первого элемента И и первого элемента И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входом первого счетчика и с первым входом второго счетчика, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, выход второго счетчика соединен с первыми входами второго элемента И и второго элемента И-НЕ, второй вход которого и второй вход первого элемента И-НЕ 55 содержит две составляющие, перваяиз которых не превышает единицы млад- щшего разряда результата (дискретностьрезультата), вторую удобнее оценитьотносительным значением, которое не1превышает - (дискретность числителя).15Импульс переполнения с выходасчетчика 15 опрокидывает триггер 30,.который прекращает вычисление.Таким образом, точность вычислениячислителя, знаменателя и их отношения с умножением на постоянный коэффициент ограничивается соответствующими погрешностями от дискретности,величины которых благодаря свободевыбора интервала измерения Т уменьшаются до требуемых значений,Использование предлагаемого устройства позволяет с высокой точностьюпроизводить измерение расхода жидкости в единицах массы, минуя непосредственное измерение плотности жидкости, что дает весомый выигрыш в простоте конструкции. На выбор интервала измерения не влияет разброс параметров датчиков, что позволяет выбират- величину интервала более обо- З 5снованно и одинаковой для различныхдатчиков. Устройство постоянно хранит в своей памяти все параметрыдатчиков, допуская их корректировкупо результатам проверки. Реализуя 40довольно сложную вычислительную процедуру, устройство повышает точностьизмерения или расширяет диапазон работы и одновременно автоматизируетпроцесс измерения, что повышает производительность труда и позволяетизбежать субъективных ошибок измерений, т,е. повысить их достоверность. соединены с первым информационным входом; устройства, генератор талонной частоты и третий счетчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повиаения точности измерения параметров датчиков, в него введены четыре счетчика, три делителя, три триггера, элемент задержки, элементы И, ИЛИ, причем первый вход третьего элемента И является вторым информационным входом устройства, выход первого триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, к второму входу третьего элемента И и к третьим входам первого и второго элементов И-НЕ, третий вход третьего элемента И и первые входы пятого элемента И и элемента ИЛИ соединены .с выходом четвертого счетчика, вход ,которого подключен к выходу пятого элемента И, второй вход которого и первый вход первого делителя соединены .с выходом первого счетчика, третий вход пятого элемента И и вторые входы элемента ИЛИ, первого делителя ипервого элемента И подключенй к выходу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, выход третьего элемента И подключен к входу пятого счетчика, выход которого соединен с первым входом шестого счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, выход шестого счетчика соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, второго триггера и с входом элементазадержки третий вход шестого счетчика и вход второго делителя подключены к выходу элемента ИЛИ, третийвход которого соединен с выходом второго счетчика, выход второго делителя подключен к первым входам третьего делителя и восьмого элемента И, второй вход которого и второй вход шестого элемента И сЬединены с первым выходом второго триггера, второй выход которого подключен к вторым входам седьмого элемента И и третьего делителя, выход которого соединен с первым входом девятого элемента И, второй вход которого подключен.к выходу второго элемента И-НЕ, а выход - к первому входу третьего счетчика, второй вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, первый выход третьего счетчика соединен с первым входом третьего триггера, выход которого подключен к второму входу второго триггера, второйвыход третьего счетчика соединен спервым входом первого триггера, вторые входы первого и третьего триггеров соединены с управляющим входомустройства, первый и второй входыседьмого счетчика соединены соответственно с выходами шестого и седьмоа пис е с филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна го элементов И, выход первого делителя подключен к второму входу второгоэлемента И. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1901(65 Тираж 704 ВНИИНИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раув1. Бханяк Л. Л, и др. Тахометрические расходомеры. Л ., "Машиностроение", 1968, с197.2. Авторское свидетельство СССР 9 858005, кл . С 06 Р 15/4 б, 1979 (прототип),П тета СССР крытнй наб.,