Пристрій для вимірювання витрати газу або рідини

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (1П (51) 4 Як V * Л G 01 F 1/68, G 01 Р 5/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГННТ СССР 1 (21} 4 2 0 8 3 0 6 / 3 1 - 1 0 • • • : • ' : (22) 10.03.87 (46) 15.10.89. Бюл. № 38 (72) Г. С. Ранчеико, В. И. Охримович и О. П. Корниенко (53) 681.121 (088.8) (56) Патент США № 3992940, ; кл. G 01 F 1/68, !976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, направлено па повышение точности измерения расхода и может найти применение, например, в системах охлаждения радиоэлектронной аппаратуры. При тарнровочной температуре, равной средней температуре диапазона рабочих температур, и среднем давлении при помощи дифференциального усилителя 12 и нагревательного транзистора 1 1 поддерживается постоянный перегрев, определяемый резистором 17. Сигнал с коллектора нагревательного транзистора 11 поступает на нормирующий усилитель 14, а затем на показывающий прибор 18. При отклонении температуры потока от средней изменяется теплообмен интегральной микросхемы 6, что приводит к появлению погрешности измерения. С термочувствительного датчика 7 сигнал об изменении температуры потока поступает на вход суммирующего усилителя ІЗ, а с его выхода — на управляемый источник 15 постоянного тока, увеличивается ток через нагревательный транзистор 11, что приводит к изменению угла наклона выходной характеристики устройства, т. е, к появлению мультипликативной составляющей погрешности. Аддитивная составляющая погрешности компенсируется на нормирующем усилителе 14 путем ' суммирования сигналов с коллектора нагревательного транзистора І і и суммирующего усилители ІЗ. При отклонении давления в потоке от тарировочного сигнал с датчика Ні поступает на суммирующий усилитель 13, на выходе которого появляется сигнал, приводящий к компенсации влияния давления контролируемой среды на выходной сигнал устройства аналогично компенсации влияния температуры. 6 ил. СП Фиг. •чи 1515057 Изобретение относится к измерительной технике, а именно к термоанеметрическим устройствам для измерения расхода (скорости) газов и жидкостей, например, в системах охлаждения радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения -- повышение точности измерения расхода газа или жидкости. На фиг. 1 изображен вариант конструкции погружаемого в трубопровод щупа; 10 на фиг. 2 — структурно-принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг, 3 — зависимость выходного напряжения устройства от расхода при различных температурах потока без компен- 15 сации температурной погрешности; на фиг. 4 — зависимость выходного напряжения устройства от расхода при различных давлениях потока без компенсации барометрической погрешности; на фиг. 5 — теоретическая (кривая 1) и экспериментальная (кривая 2) зависимости относительной погрешности изменения расхода при постоянных расходе и давлении контролируемой среды от температуры контролируемой среды без компенсации температурной 25 погрешности и экспериментальная с компенсацией (кривая 3); на фиг. 6 — теоретическая (кривая 4) и экспериментальная (кривая 5) зависимости относительной погрешности измерения расхода при постоянных расходе и температуре контролируе- 30 мой среды от давления контролируемой среды без компенсации барометрической погрешности и эксприментальная с компенсацией (кривая 6). Устройство содержит корпус с крепежным фланцем 1 (фиг. 1), разъем 2, трубку 3 и теплоизоляционные втулки 4, на которых прикреплены первая 5 и вторая 6 интегральные микросхемы. Структури о-принципиальна я электрическая схема устройства (фиг. 2) содержит два термочувствительных датчика 7 и 8, два источника 9 и 10 постоянного тока, нагревательный транзистор 11, дифференциальный 12, суммирующий 13 и нормирующий 14 усилители, управляемый источник 15, постоянного тока, датчик 16 давления, резистор 17 и показывающий прибор 18. Термочувствительные датчики 7 и 8 своими входами подключены к источникам 9 и 10 постоянного тока, а выходами — к общей шине. База нагревательного транзистора подключена к выходу дифференци- 50 ального усилителя 12, входы которого соединены с источниками 9 и 10 постоянного тока. Термочувствительные датчики 7 и 8 могут быть изготовлены по интегральной полупроводниковой технологии, причем 55 датчик 7 расположен на первой интегральной микросхеме 5 и может представлять собой один или несколько соединенных последовательно диодов или транзисторов с закороченным переходом эмиттер- база. Второй термочувствительный датчик 8 расположен на второй интегральной микро0 между первым 7 и вторым 8 термочувствительными датчиками при помощи дифференциального усилителя 12 и нагревательного транзистора 11 поддерживается постоянный перегрев, определяемый резистором 17. Сигнал с коллектора нагревательного транзистора 11 поступает на нормирующий усилитель 14, а затем — на пока зывающий прибор 18. Ни выходе суммирующего усилителя 13 выходной сигнал равен нулю, Зависимость выходного напряжения устройства от расхода контролируемого пото ка близка к линейной (фиг. 3 и фиг 4). При отклонении температуры потока от тарировочной изменяется теплообмен и live тральной микросхемы 6, что приводит к появлению мультипликативной и аддитивной составляющих погрешности изменения расхода: аддитивная связана со смещением зависимости входного напряжения от расхода вниз или вверх, а мультипликативная! - с изменением угла наклона .этой зависимости (фиг. 3). Допустим, что температура потока повысилась с 20 до 40°С. В =том случае с термочувствительного датчика 7 сигнал об изменении температуры потока поступает па вход суммирующего усилителя 13. на выходе которого появляется сигнал отличный от нуля. Сигнал с суммирующего усилителя 13 поступает на управляемый источник 15 постоянного тока, при этом увеличивается ток через нагревательный транзистор 1 I, что приводит к изменению угла наклона зависимости выходного напряжения от расхода до значения угла наклона при тарировочной температуре, т. е компенсации мультипликативной составляющей Погрешности. Аддитивная составляющая погрешности компенсируется на нормирующем усилителе S4 путем сумми 1515057 рования сигналов с коллектора нагревательного транзистора 11 и суммирующего усилителя 13. Погрешность измерения расхода при этом существенно уменьшается (фиг. 5). При отклонении давления потока от тарировочного также изменяется теплообмен интегральной микросхемы б, что приводит к появлению мультипликативной и аддитивной составляющих погрешности измере- 10 ния расхода (фиг 4) Сигнал об изменении давления с датчика 16 давления поступает на суммирую* щий усилитель 13, на выходе которого появляется сигнал отличный от нуля, 15 приводящий к компенсации влияния давления контролируемой среды на выходной сигнал устройства аналогично компенсации влияния температуры. Погрешность измерения расхода при этом существенно умень20 шается (фиг 6). Формула изобретения Устройство для измерения расхода газа или жидкости, содержащее щуп, погружен- 25 ный в трубопровод, на котором размещены первый термочувствительный датчик, интегральная микросхема с нагревательным транзистором и вторым термочувствительным датчиком, подключенные к источникам постоянного тока, дифференциальный усилитель, включенный своими входами с входами термочувствительных датчиков, а выходом — к базе нагревательного транзистора, и показывающий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено датчиком давления, суммирующим и нормирующим усилителями, а источник постоянного тока, подключенный к нагревательному транзистору, выполнен управляемым и своим входом соединен с выходом суммирующего усилителя, первый вход которого соединен с датчиком давления, а второй — с выходом источника постоянного тока термочувствительных датчиков, нормирующий усилитель своим первым входом подключен к выходу управляемого источника постоянного тока и к коллектору нагревательного транзистора, вторым входом — к входу управляемого источника постоянного тока, а своим выходом — к показывающему прибору, эмиттер нагревательного транзистора подключен через резистор к общей шине, к которой также подключены выходы термочувствительных датчиков. 1515057 1515057 '\ ч 7Q £t%% 1 V TO 0 -20 / ft / 7 ГС 20 0 60 -20 Фиг. 5 Составитель Б. Кузнецов Редактор А. Ревин , Техред И. Верес " Корректор Н. Король Заказ 6267/41 Тираж 660 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж—35, Раушская наб., д. 4/5 Пронзнодственно-излательскнй комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина,. 101