Тепловой расходомер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 4-10 юл. 9 38институт электрон к, Н.Д.Дубовой в С 54) ТЕПЛ 57) Изоб РАСХОДОМЕР ние может б рения расхо за и позвол сти измерен ть исполь ан изм а потока ет уменьй. Послед жидкости и шить погрешн вательностьдающего гене че енно мпульсов на выходе атора 19 опрецеляе,А, Тепловые расходос. 111-113.идетельство СССР 01 Р 1/00, 972. время цикла измерения и являетсяопорной для формирования сигналовблока 1 управления. Мультивибраторы20 и 21 формируют управляюшие импульсы на переключатель 2 потока и переключатель 9, что приводит к прекращению обдува терморезистора б газовымпотоком, который перекоммутируетсяпереключателем 2 потока с измерительной ветви трубопровода 3 на дополнительную ветвь 4, а также мультивибраторы 20 и 21 формируют сигнал установки начальных условий интегратора 14, Схемы 22 и 23 задержки обеспечивают необходимый сдвиг по времени импульса с выхода ждущего мультивибратора 21 и тем самым формируют игналы управления реверсивн иком 17 и ключом 13 соответ ил.Изобретение относится к приборостроению и может быть использованодля измерения расхода потока жидкости и газа.Цель изобретения - уменьшение погрешности измерений.На Фиг. 1 изображена структурнаясхема расходомера; на Фиг.2 - временные диаграммы его работы,Расходомер содержит блок программного управления 1, переключатель потока 2, измерительную ветвь трубопровода 3, дополнительную ветвь трубопровода 4, мостовую измерительнуюсхему 5 с термочувствительным элемен. 15том 6 в одной из плеч, усилитель разбаланса моста 7, преобразователь напряжение-ток 8, электронный переключатель 9, аналоговое запоминающееустройство 10, компаратор 11, источ Оник опорного напряжения 12. элект"ронный ключ 13, интегратор 14, генератор управляемой частоты 15, Формирователь прямоугольных импульсов 16.реверсивный счетчик "17 и блок индикации 18, при этом выходы блока программного управления 1 соединены соответственно с входом обнуления интегратора 14, с управляющими входами переключателя потока 2, электрон- ЗОного переключателя 9,реверсивногосчетчика 17 и электронного ключа 13,термочувствительный элемент 6, мост 5усилитель 7 и преобразователь 8 образуют автобалансную мостовую схему,выход которой соединен через электронный переключатель 9 с первым вхоцомкомпаратора 11, второй вход которогосоединен с вторым выходом электронного переключателя 9 через аналоговое запоминающее устройство 10, выход компаратора 11 соединен с управляющим входом электронного ключа 13,вход которого соединен с выходом Источника опорного напряжения 12, а выход электронного ключа 13 через последовательно соединенные интегратор 14, генератор управляемой частоты 15.и Формирователь прямоугольных.импульсов 16 связан с диагональю питания моста 5 и с входом реверсивногосчетчика 17, выход которого соединенс входом блока индикации 18.Устройство работает в два этапаследующим образом,55На первом этапе с выхода ждущегомультивибратора 20 блока управления 1на переключатель потока 2 приходит управляющее напряжение Бр, отпирающее переключатель потока 2, т,е.обеспечивающее. коммутацию газовогопотока, поступающего на входной штуцерпереключателя потока 2, с измерительной ветвью трубопровода 3, тем самымобеспечивается воздействие измеряемого потока на терморезистор К - 6(Фиг.2 б),Переключатель потока 2 предназначен для поочередной коммутации посигчалу с блока программного управления 1 газового потока, поступающегона его входной штуцер, с измерительной ветвью трубопровода 3 и дополнительной ветвью 4, которые соединеныс его выходными штуцерами, При этомво втором такте измерительного цикла,когда закрыта измерительная ветвьтрубопровода 3 с термочувствительнымэлементом 6 переключатель потока 2перекоммутирует поток на дополнительную ветвь 4, имеющую такое же гидро"динамическое сопротивление, что и из-,мерительная ветвь трубопровода 3. Засчет этого обеспечивается неразрывность и отсутствие Флуктаций измеряемого потока в трубопроводе,Элементы 5, 6, 7, 8 образуют автобалансную мостовую схему, обеспечивающую постоянство рабочей точки терморезистора (т,е, постоянство еготемпературы), В этом случае удаетсязначительно повысить быстродействиерасходомера, так как для системы собратной связью, которой являетсясамобалансируюшая мостовая схема,быстродействие увеличивается почтив К раз, где К - коэФФициент усиления усилителя разбаланса 5, по сравнению с быстродействием разомкнутойсистемы,Поэтому для терморезистора 6 можнозаписать уравнение баланса мощностей, воздействуюших на него Ра Рпос 1 + РкрпРя = Ртгде Р - мощность, соответствующая,. выбранной рабочей точке терморезистора 6 (т,е, обеспечивающей сопротивление Й, равное сопротивлениям плеч моста) при нормальной темперагуре окружающей среды (20 С);Р - мощность, отбираемая от К, обдуваемым его потоком и пропорциональная скорости потока;Рт - мощность, эквивалентная воздействию на К отклонения температу3 1264003 Уравнение баланса мощностей при си этом имеет вид випоскольку при отсутствии расходагаза Р = О,Принимая во внимание, что выходное напряжение усилителя разбалансамоста 7 для отрезка времени С =-1,ь 10которому соответствует выражение (2),равно значению выходного напряженияэтого усилителя для отрезка времеьни й = , - О, которому соответствует (1), следует вывод, что мощность 15постоянного тока Рв уравнениях(1) и (2) имеет одно и то же значение, Учитывая также, что отрезоквремени 1 = ь - С, в течение ко(торого осуществляется операция замещения мощности Р мощностью импульсного сигнала Рм, невелик и за этовремя температура окружающей средыпрактически не изменится, следует вывод, что величина Р в уравнениях 25(1), получим: ЮР -Р -Р -с 0 (Р Р )-а(Р Р ).ц имп нмп Поскольку значение мощности Р является функцией расхода газа Ц, то разькостная частота дР = Р - Р однозначно5определяет расход газовой среды в магистрали,Для получения числа, пропорциональногс значению 6 Г, реверсивный счетчик17 по сигналу с блока управления 1переводится в режим вычитания и из1записанной ранее частоты Г осущестьвляется вычитание частоты Г(фиг.2 д),Результирующее число, накопленное вреверсивном счетчике 17, заносится вблок индикации 18, По окончании процесса измерения в моментпроисходит подача на терморезистор 6 газового потока, в интегратор 14 заносятся начальные условия к устройствоготово к проведению повторных измерений,Блок управления 1 работает следующим образом,Послецовательность на выходе за 55дающего генератора 19 (фиг.2 а) определяет время цикла измерения иявляется опорной для формирования Ьгналов блока управления 1, мульт:. - браторы 20 и 21 формируют управляющие импульсы на переключательпотока 2 и переключатель 9, а также сигнал установки начальных условий интегратора 14 соответственно (фиг.2 б,в) . Схемы задержки 22 и 23 обеспечивают необходимый сдвиг по времени импульса с выхода ждущего мультивибратора 21 и тем самым формируют сигналы управления реверсив.ным счетчиком 17 и ключом 13 соответственно (фиг,2 д и 2 г). Формула изобретения Тепловой расходомер, содержащий трубопровод с термочувствительным элементом, включенным в плечо электрического моста, усилитель разбаланса моста и блок индикации, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений, в него дополнительно введены блок програмного управления, переключатель потока, электронный переключатель, запоминающее устройство, компаратор, источник опорного напряжения, электронный ключ, интегратор, преобразователь напряжение-частота и реверсивный счетчик, при этом переключатель потока включен своим входом в трубопровод, причем трубопровод за переключателем потока выполнен из двух одинаковых по сечению ветвей, подклю" ченных соответственно к выходам переключателя потока, и термочувствительный элемент установлен в одной из ветвей, выходы блока программного управления соединены соответственно с входом обнуления интегратора, с управляющими входами переключателя потока, электронного переключателя, реверсивного счетчика и электронного ключа., термочувствительный элемент, мост и усилитель образуют автобалансную мостовую схему, выход которой соединен через электронный переключатель с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом запоминающего устройства, вход которого соединен с вторым выходом электронного переключателя, выход кокпаратора соединен с управляющим входом электронного ключа, вход которого соединен с выходом источникаопорного напряжения, а выход электронного ключа через последовательносоединенные интегратор и преобразователь напряжение-частота связан сдиагональю питания моста и с входом Ьых Йьф г Составитель С,КовыршиТехред В,Кадар едактор В,К орректор В,Синицкая Заказ 5549/40 05ого комитета СССРний и открытийаушская наб., д, 4 П ое Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 035, Москва, Ж, 12 б 4003 8реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом блока индикации,