Пристрій для вимірювання витрати рідини, пари, газу та газоподібних сумішей

Устройство для измерения расхода жид кости, пара, газа и газообразных смесей, содержащее источник опорного напряже ния, соединенный через последовательно соединенные генератор тока, дифференци ально-трансформаторный датчик с входом преобразователя амплитуды прямоуголь Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для преобразования выходного сигнала дифференциально-трансформаторного датчика дифманометра-расходомера в выходной унифицированный сигнал для измерения, контроля и управления. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является устройство, содержащее источник опорного напряжения, генератор тока треугольной формы питания первичной обмотки, включающий модулятор, интегратор и преобразователь напряжения в ток, вторичная обмотка которого подключена к преобразо ных импульсов в напряжение, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора тока треугольной формы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены два переключающихся бесконтактных ключа, два активных фильтра низкой частоты и компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение, инвертирующий вход через последовательно соединенные первый переключающийся бесконтактный ключ, первый активный фильтр низкой частоты, второй переключающийся бесконтактный ключ и второй активный фильтр низкой частоты - с выходом источника опорного напряжения, а выход с управляющими входами первого и второго переключающихся бесконтактных ключей. вателю амплитуды прямоугольных импульсов в постоянное напряжение, включающий усилитель переменного тока, синхронный детектор и устройство управления [1]. Отсутствие функционального преобразования сигнала в данном устройстве не позволяет получить высокую точность измерения при обеспечении линейной зависимости выходного сигнала от измеряемого физического параметра. Цель изобретения - повышения точности измерения. Предложенное устройство повышает точность измерения при одновременном обеспечении линейной зависимости выходного сигнала от измеряемого параметра С > ел ел о о О 15560 вследствие того, что точность измерения зависит только от стабильности параметров компаратора. При поступлении сигнала, который связан с измеряемым параметром квадратичной зависимостью на неинвертирующий вход компаратора, последний вырабатывает прямоугольные импульсы управления переключающимися ключами такой относительной длительности, чтобы среднее значение напряжения на выходе второго фильтра низкой частоты, который поступает на неинвертирующий вход компаратора, было равно входному сигналу. При одинаковых параметрах обоих фильтров низкой частоты выходной сигнал первого фильтра будет линейно зависеть от измеряемого параметра. „ При этом точность измерения параметров будет определяться только стабильностью параметров компаратора. Поставленная задача решается тем, что в известное устройство для измерения расхода, содержащее источник опорного напряжения, соединенный через последовательно соединенные генератор тока, дифференциально-трансформаторный датчик с входом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора тока треугольной формы, согласно изобретению введены два переключающихся бесконтактных ключа, два активных фильтра низкой частоты и компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение, инвертирующий вход через последовательно соединенные первый переключающийся бесконтактный ключ, первый активный фильтр низкой частоты, второй переключающийся бесконтактный ключ и второй активный фильтр низкой частоты соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с управляющими входами первого и второго переключающихся бесконтактных ключей. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство для измерения расхода содержит источник опорного напряжения 1, соединенный последовательно через генератор тока треугольной формы 2 и дифференциально-трансформаторный датчик 3 со входом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение 4. Управляющий вход преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение 4 соединен с первым выходом блока управле-• ния 5, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора тока треугольной формы 2. 5 В устройство для измерения расхода дополнительно введены два переключающихся бесконтактных ключа 6 и 8, два активных фильтра низкой частоты 7 и 9 и компаратор 10. Неинвертирующий вход 10 компаратора 10 соединен с выходом преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в напряжение 4. Инвертирующий вход компаратора 10 соединен с выходом источника опорного напряжения 1 через 15 первый переключающийся бесконтактный ключ 6, первый активный фильтр низкой частоты 7, второй переключающийся бесконтактный ключ 8, второй активный фильтр низкой частоты 9. Выход компаратора 10 20 соединен с управляющими входами первого переключающегося бесконтактного ключа 6 и второго переключающегося бесконтактного ключа 8. Устройство работает следующим обра25 зом. Первичная обмотка дифференциальнотрансформаторного датчика 3 питается током треуголь ной формы со стабилизированной скоростью наростання 30 (спада), вырабатываемого генератором тока треугольной формы 2. Выходное напряжение датчика 3, снимаемое с его вторичной обмотки, имеет форму прямоугольных импульсов с амплитудой 35 U3m=AUi • М. (1) где А - коэффициент пропорциональности, определяемый пассивными параметрами генератора тока треугольной формы 2; Ui - выходное напряжение источника 40 опорного напряжения 1; М - измеряемая величина взаимной индуктивности. Измеряемый расход X связан с величиной взаимной индуктивности соотношени45 ем М=В • Х2, (2) где В - коэффициент пропорциональности. Выходное напряжение преобразователя амплитуды прямоугольных импульсов в 50 напряжение 4 с учетом (1) и (2) равно (3) где К4 - коэффициент передачи преобразователя 4. 55 Напряжение U4 поступает на неинвертирующий вход компаратора 10. на инвертирующий вход которого поступает сигнал с выхода канала обратной связи, образованного последовательно соединенными ис 15560 точником опорного напряжения 1, первым переключающимся бесконтактным ключом 6, первым фильтром низкой частоты 7, вторым переключающимся бесконтактным ключом 8 и вторым фильтром низкой частоты 9. Канал обратной связи с компаратором 10 образует автогенераторный широтноимпульсный преобразователь. Частота генерации определяется параметрами фильтров низкой частоты 7 и 9, а относительная дли- 10 тельность прямоугольных импульсов на выходе компаратора 10 0 зависит от величины напряжения U4. Выходное напряжение канала обратной связи равно: 15 Ug-Ut -К7 -Kg ^, (4) где К7, Kg - коэффициенты передачи активных фильтров низкой частоты 7 и 9; Ug - выходное напряжение фильтра 9. В установившемся режиме компаратор 20 10 с точностью до напряжения статизма поддерживает равенство напряжений на его входах U4=Ug. (5) Из равенства (5) и с учетом 3 и 4 следует, что 0= V К4 А • В -X. (6) К? • Kg Выходное напряжение устройства, снимаемое с выхода первого фильтра низкой частоты 7 равно Ur=Ui -К7 • 0, (7) а с учетом выражения (6) окончательно примет вид U7=Ui V К4 • К? АВ " • X , Kg (8) Из выражения (8) следует, что выходной сигнал устройства линейно связан с измеряемым параметром. Устройство для измерения расхода имеет улучшенные эксплуатационные характеристики за счет упрощения наладки при изготовлении прибора и высокие экономические показатели за счет более точного учета контролируемого параметра. 25 Упорядник Замовлення Техред М.Моргентал Коректор Л. Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП. КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101