СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
METHOD OF MEASURING FLOW RATE OF ELECTROCONDUCTIVE LIQUIDS

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода электропроводных жидкостей с помощью электромагнитных расходомеров.
Известен электромагнитный расходомер (а.с. №1656328, кл. G01F 1/58, опубл. 1991 г.), содержащий в измерительной цепи первичный преобразователь расхода, коммутатор, преобразователь сигнала, регулятор коэффициента передачи, имеющий в режиме измерения постоянный коэффициент передачи, два устройства выборки и хранения аналоговых сигналов, схему сравнения, источник образцового напряжения и индикатор, в котором для уменьшения погрешности измерения расхода из-за нестабильности тока возбуждения происходит периодическая калибровка регулятора коэффициента передачи с использованием контрольного сигнала, в результате выходное напряжение схемы сравнения через второе устройство выборки-хранения изменяет коэффициент передачи до равенства выходного напряжения образцовому. Недостатком данного расходомера является коррекция тока питания обмоток возбуждения по источнику стабилизированного напряжения, в связи с чем не учитываются параметры измеряемой среды и магнитной системы, что уменьшает точность измерения расхода.
Известен расходомер (а.с. №1826708, кл. G01F 1/60, опубл. 1996 г.), содержащий электромагнитный преобразователь расхода, блок управления, генератор, усилители сигналов, мультиплексоры, преобразователь отношений сигналов, суммирующий усилитель, отсчетное устройство, который позволяет повысить точность измерения за счет коррекции аддитивной погрешности, возникающей при движении жидкости через электромагнитный преобразователь расхода, путем сравнения отношений преобразованных сигналов. Недостатком этого устройства является невозможность коррекции мультипликативной погрешности измерения расхода и отсутствие коррекции зависимости свойств магнитной системы от свойств окружающей и измеряемой среды, что снижает точность измерения расхода.
Известен способ измерения расхода (авторское свидетельство СССР №1649279, кл. G01F 1/56, опубл. 1991), в котором в процессе измерения расхода среды измеряют напряжение, пропорциональное вихревым токам в среде, и напряжение, пропорциональное скорости движения среды. Напряжение, пропорциональное вихревым токам в среде, сравнивают с эталонным напряжением от источника напряжения и разность между ними поддерживают равной нулю путем регулирования тока питания магнитной системы преобразователя. О расходе судят по величине напряжения, пропорционального средней скорости движения измеряемой среды в измерительном канале. В данном способе в тракт питания током обмоток магнитной системы введена отрицательная обратная связь по усиленному вихревому сигналу для регулирования тока питания магнитной системы преобразователя. Недостатком является коррекция погрешности по косвенной характеристике, по вихревым токам пропорциональным величине и распределению магнитной индукции, а не по конечному результату, т.е. по расходу, что снижает точность измерения.
Наиболее близким является способ измерения расхода (патент РФ №2247329, кл. G01F 1/56, 2005 г.) и схема, реализующая способ измерения, которая содержит магнитную систему, основной и дополнительный каналы с электродами, усилитель мощности, генератор прямоугольных сигналов, предварительный усилитель, суммирующий усилитель, компаратор, схему выборки и хранения аналогового сигнала, источник опорного напряжения, индикатор. В дополнительном измерительном канале поддерживается постоянный расход. Недостатком данного способа измерения является использование аналоговых элементов, что снижает возможность реализации автоматической коррекции погрешности измерения вследствие искажения аналогового сигнала в элементах схемы при его сравнении и усилении из-за несовершенства элементов. Конструкция сложная и дорогостоящая.
Задачей изобретения является повышение точности измерения вследствие независимости способа от электрохимических процессов на электродах и возможности расширить диапазон измерения расхода.
Технический результат достигается тем, что способ измерения расхода электропроводных жидкостей, заключающийся в измерении электрического сигнала, пропорционального скорости движения жидкости, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения расхода, которая зависит в частности от электрохимических процессов на электродах первичного преобразователя расхода, вводится отрицательная обратная связь, состоящая из процессора 4, регулятора 5, посредством которой при изменении расхода жидкости Q по сигналам с электродов Э1, Э2, по определенному алгоритму процессора 4 управляется источник тока запитки 6 обмоток возбуждения OB1, ОВ2 магнитной системы. Сигнал, пропорциональный расходу Q, снимается с резистора R, включенного в схему запитки последовательно с обмотками возбуждения OB1, ОВ2. Величина сигнала имеет значение, достаточное для цифровой обработки, и не зависит от электрохимических процессов на электродах Э1, Э2.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 предоставлена функциональная схема, где реализуется предлагаемый способ измерения расхода электропроводных жидкостей; на фиг. 2 предоставлена диаграмма зависимости сигналов с электродов Э1, Э2, преобразованных в код АЦП от расхода; на фиг. 3 предоставлена диаграмма зависимости тока запитки обмоток возбуждения, пропорционального расходу, от расхода Q.
Трубопровод 1, на котором установлена магнитная система с обмотками возбуждения OB1, ОВ2. В трубопроводе установлены два диаметрально противоположно расположенных электрода Э1, Э2. Запитка обмоток возбуждения OB1, ОВ2 осуществляется от программно-управляемого источника двухполярного импульсного тока 6. Сигнал с электродов Э1, Э2, пропорциональный расходу, поступает на измерительный усилитель 2, преобразуется в цифровой код в АЦП 3 и подается в процессор 4. Процессор 4 по определенному алгоритму, посредством регулятора 5, управляет источником тока запитки 6. Выходной сигнал, пропорциональный расходу Q, снимается с резистора R, преобразуется в цифровой код в АЦП 7 и поступает в процессор 4. Процессор 4, формирует выходной сигнал, пропорциональный расходу в цифровом виде.
В режиме измерения расхода обмотки возбуждения OB1, ОВ2 запитываются от источника стабилизированного двухполярного импульсного тока 6. На электродах Э1, Э2 при движении жидкости в трубопроводе наводится ЭДС.
где:
В - индукция магнитного поля;
Ду - диаметр условного прохода трубопровода;
Vc - скорость движения жидкости (расход Q).
Сигнал с электродов Э1, Э2 поступает на измерительный усилитель 2, преобразуется в цифровой код в АЦП 3 и поступает в процессор 4, который по определенному алгоритму посредством регулятора 5 управляет источником тока запитки 6 обмоток возбуждения OB1, ОВ2. С резистора R, включенного последовательно в цепь запитки, снимается сигнал, пропорциональный установленному расходу и току запитки, преобразуется в цифровой код в АЦП 7 и подается на процессор 4.
При изменении расхода (уменьшении скорости движения жидкости), согласно формуле (1), уменьшается сигнал с электродов Э1, Э2. Процессор 4 анализирует коды АЦП 3 и выдает команду на увеличение тока запитки обмоток возбуждения OB1, ОВ2 посредством регулятора 5. С резистора R снимается сигнал, пропорциональный току запитки и новому значению расхода жидкости Q.
В результате, при изменении расхода в сторону увеличения или уменьшения, алгоритм работы процессора 4 обеспечивает формирование на резисторе R сигнала, зависящего от тока запитки, пропорционального установленному расходу, не зависящего от электрохимических процессов на электродах Э1, Э2 и имеющего большое значение отношения сигнал/шум.
Таким образом, предложенный способ измерения расхода жидкости позволяет создавать электромагнитные расходы с повышенной точностью в широком диапазоне измерения расхода.