УСТРОЙСТВО КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА ДАТЧИКА РАСХОДОМЕРА ВИХРЕВОГО ТИПА

УСТРОЙСТВО КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА ДАТЧИКА РАСХОДОМЕРА ВИХРЕВОГО ТИНА.
Нолезная модель относится к устройствам преобразования выходного сигнала датчика расхода вихревого тина в качественный информационный сигнал для измерительного прибора расходомера при многофакторном отрицательном воздействии на датчик в реальных условиях его эксплуатации.
Известно устройство 1, состоящее из усилителя, регулируемого фильтра, триггера Шмитта с изменяемой шириной петли гистерезиса, узла фазовой автоматической подстройки частоты (ФАНЧ) с фазовым детектором типа II на основе триггеров с входной управляющей логикой, например как в микросхеме CD4046B и блока управления. Устройство обеспечивает выделение основной гармоники сигнала датчика расходомера вихревого типа, путем адаптивной фильтрации сигнала датчика и фазовой автоматической подстройки частоты на выходе устройства к частоте основной гармоники этого сигнала. Регулировка частотных свойств фильтра и ширина петли гистерезиса триггера Шмитта производится в зависимости от амплитуды сигнала формируемого фильтром низкой частоты (НЧ) на выходе фазового детектора, нри этом в качестве регулирующих элементов вышеназванных узлов используются переключаемые резисторы.
М.КЛ. GOlFl/32
Однако известное устройство не в состоянии обеснечить достаточную стенень подавления помех в случае высокой зашумленности сигнала по следующим причинам:
-при регулировании не учитывается зависимость амплитуды входного сигнала от плотности измеряемой среды. Это означает, что при изменении плотности измеряемой среды амплитудно-частотные характеристики схемы не будут оптимальными для входного сигнала. Следовательно, снижается отношение сигнал/шум, точность и устойчивость работы расходомера;
-применение пассивных фильтров не дает возможности в достаточной степени избавиться от кратковременных сбоев вихревой последовательности типа «лишние импульсы которые могут быть вызваны неоднородностью измеряемой среды, внешними воздействиями на датчик и другими причинами. В результате так же снижаются точность и устойчивость работы расходомера;
-фазовый детектор типа II входящий в состав узла ФАПЧ обладает малой помехозащищенностью что ограничивает диапазон измеряемых расходов и приводит к неправильной работе устройства в целом даже при небольшом уровне помех на входе детектора.
Наиболее близким техническим решением - прототипом заявляемому объекту, в части обработки входного сигнала, по совокупности существенных признаков является устройство 2. Устройство состоит из предварительного усилителя, формирователя сигнала, схемы, определяющей кратковременные исчезновения сигнала, ключа и узла ФАПЧ который содержит фазовый детектор типа II, фильтр НЧ, и управляемый напряжением генератор (ГУН). Устройство обеспечивает определение основной гармоники сигнала, датчика расходомера вихревого типа, тем фазовой автоматической подстройки частоты иа выходе устройства
к частоте этого сигнала.
В известном устройстве для восстановления вихревого сигнала на выходе устройства, нри кратковременных исчезновениях входной частоты, применен детектор исчезновения входного сигнала, управляющий электронным ключом. Ключ размыкает связь между выходом фазового детектора и входом фильтра ЫЧ, сохраняя тем самым напряжение на выходе фильтра а, следовательно, и частоту на выходе устройства близкую к частоте сигнала до его исчезновения.
Но это устройство также не лишено недостатков, к основным из которых относятся следующие:
- хотя применение данной схемы и позволяет, в некоторой степени, устранить помеху типа исчезновения сигнала неустранимой остается помеха типа «лишние импульсы, что приводит к недостоверности показаний устройства;
- примененный в узле ФАПЧ фазовый детектор типа II обладает малой помехозащищенностью и, как следствие, устройство имеет ограниченный динамический диапазон, а правильная работа системы и узла ФАПЧ, и устройства в целом, без достаточной фильтрации входного сигнала, даже при небольшом уровне помех выглядит проблематичной.
Требуемый технический результат заявляемого устройства - сведение к минимуму вышеназванных недостатков известного устройства и получение максимально достоверного информационного сигнала для измерительного прибора расходомера.
Требуемый технический результат обеспечивается тем, что известное устройство, содержащее предусилитель, формирователь сигнала и узел ФАПЧ, снабжено узлом автокоррелятора, узлом блокировки, нормирующим делителем и согласующим выходным каскадом, при этом узел
ФАПЧ состоит из, фазового детектора типа I (элемент «исютючающее ИЛИ), интегратора, генератора управляемого напряжением и двоичного делителя, узел автокоррелятора состоит из сдвигового регистра, многовходового перемножителя на элементах «исключающее ИЛИ, резисторного аналогового сумматора, фильтра НЧ и амплитудного дискриминатора, а узел блокировки содержит определитель значения входного сигнала, перемножитель на элементе «исключающее ИЛИ, фильтр НЧ и компаратор, при этом входом устройства в целом является вход предусилителя, выход которого соединен с входом формирователя сигнала, выход формирователя сигнала соединен с одним из двух входов фазового детектора узла автоматической подстройки частоты, с информационным входом сдвигового регистра, общим входом многовходового перемножителя узла автокоррелятора и информационным входом определителя значения сигнала узла блокировки, выход фазового детектора соединен с одним из двух входов интегратора, а выход интегратора соединен с входом генератора управляемого напряжением, выход которого соединен с входом двоичного делителя, с тактовым входом сдвигового регистра узла автокоррелятора и - через нормирующий делитель - с одним из двух входов согласующего выходного каскада, один из двух выходов двоичного делителя соединен с другим входом фазового детектора и одним из двух входов перемножителя узла блокировки, другой выход двоичного делителя, являющийся предыдущим разрядом, соединен с тактовым входом определителя значения сигнала узла блокировки, выходы сдвигового регистра соединены с входами многовходового перемножителя выходы которого соединены с входами резисторного аналогового сумматора выход которого - через фильтр НЧ и амплитудный дискриминатор - соединен с другим входом интегратора, выход определителя значения входного сигнала соединен с
.
{ другим входом перемножителя выход которого - через фильтр низкой
частоты и компаратор соединен с другим входом согласующего выходного каскада, при этом выход согласующего выходного каскада является выходом устройства в целом.
Отметим, что из общеизвестных источников информации (в том числе и патентных) не выявлены устройства, идентичные предлагаемому, и/или устройства с совокупностью существенных признаков (в том числе и отличительных), эквивалентных совокупности признаков предлагаемого технического решения и проявляющих такие же новые свойства, позволяющие достичь требуемого технического результата при реализации. Это позволяет утверждать, что предлагаемое техническое решение ново, неочевидно, обладает «существенными отличиями (и т.п.), то есть удовлетворяет «критериям полезной модели.
В графических материалах представлены:
-на фиг. 1 функциональная схема заявляемого устройства;
-на фиг. 2 функциональная схема узла ФАПЧ 3 из фиг. 1;
-на фиг. 3 функциональная схема узла автокоррелятора 4 из фиг. 1.;
-на фиг. 4 функциональная схема узла блокировки 5 из фиг. 1;
-на фиг. 5 график изменения амплитуды сигнала 54 в зависимости от отношения частоты основной гармоники сигнала 24 (Рвх) и тактовой частоты (FT) сигнал 37;
-на фиг. 6 зависимость амплитуды напряжения на выходе автокоррелятора 4 от отношения частот FBX и FT;
-на фиг. 7 временные соотношения между сигналами 24, 40,41 и50. Устройство (см. фиг. 1) состоит из предусилителя 1, формирователя 2
сигнала, узла 3 ФАПЧ, узла 4 автокоррелятора, узла 5 блокировки, нормируюшего делителя 6 и согласующего выходного каскада 7. В свою очередь, узел ФАПЧ (см. фиг. 2) состоит из фазового детектора типа I
5
8, интегратора 9, генератора 10 управляемого напряжением и двоичного делителя 11. Узел автокоррелятора (см. фиг. 3) состоит из сдвигового регистра 12, многовходового неремножителя 13, на элементах исключающее И.ЛИ, резисторного аналогового сумматора 14, фильтра 15 КГЧ и амплитудного дискриминатора 16. Узел блокировки (см. фиг. 4) состоит из определителя 17 значения входного сигнала, перемножителя 18 на элементе исключающее ИЛИ, фильтра 19 НЧ и компаратора 20. Входом устройства (см. фиг. 1) является вход 21 предусилителя выход 22 которого, соединен с входом 23 формирователя сигнала. Выход 24 формирователя сигнала соединен с одним 25 из двух 25 и 26 входов фазового детектора 8 узла автоматической подстройки частоты, с информационным входом 27 сдвигового регистра 12, общим входом 28 многовходового перемножителя 13 узла автокоррелятора и информационным входом 29 определителя 17 значения входного сигнала узла блокировки. Выход 30 фазового детектора соединен с одним 31 из двух входов 31 и 32 интегратора 9, а выход 33 этого интегратора соединен с входом 34 генератора 10 управляемого напряжением. Выход 35 этого генератора соединен с входом 36 двоичного делителя 11, с тактовым входом 37 сдвигового регистра 12 узла автокоррелятора, и - через нормирующий делитель 6 - с одним 38 из двух 38 и 39 входов согласующего выходного каскада 7. Один 40 из двух 40 и 41 выходов двоичного делителя соединен с другим 26 входом фазового детектора и одним 42 из двух 42 и 43 входов перемножителя 18 узла блокировки, а другой 41 выход двоичного делителя, являющийся предыдущим разрядом, соединен с тактовым входом 44 определителя 17 значения входного сигнала узла блокировки. Выходы 45 сдвигового регистра соединены с входами 46 многовходового перемножителя. Выходы 47 многовходового перемножителя соединены с входами 48 резисторного аналогового сумматоpa, выход 49 которого - через фильтр 15 низкой частоты и амплитудный дискриминатор 16 - соединен с другим 32 входом интегратора 9. Выход 50 определителя значения входного сигнала соединен с другим 43 входом перемножителя 18 выход 51, которого - через фильтр 19 низкой частоты и компаратор 20 - соединен с другим 39 входом согласующего выходного каскада, при этом выход 52 согласующего выходного каскада является выходом устройства в целом.
В графических материалах на фигурах 1 ...4 (для пояснения принципа работы устройства) дополнительными позициями обозначены: 53 -вход фильтра 15 ИЧ узла 4 автокоррелятора; 54 - выход фильтра 15 НЧ узла
4автокоррелятора; 55 - вход амплитудного дискриминатора 16 узла 4 автокоррелятора; 56 - выход амплитудного дискриминатора 16 узла 4 автокоррелятора; 57-вход фильтра 19 НЧ узла 5 блокировки; 58выход фильтра 19 НЧ узла 5 блокировки; 59 - вход компаратора 20 узла
5блокировки; 60 - выход компаратора 20 узла 5 блокировки; 61 - вход нормирующего делителя 6; 62 - выход нормирующего делителя 6.
Устройство работает следующим образом. Датчик вихревого расходомера, изображен на фиг. 1 вверху и отдельной позицией не обозначен, формирует электрический аналоговый сигнал, содержащий полезную (информационную) составляющую, частота которой является функцией скорости потока измеряемой среды, и шумовую составляющую, характер которой определяется неоднородностью измеряемой среды, шероховатостью внутренней поверхности трубопровода, пульсациями давления измеряемой среды, внешними воздействиями на трубопровод и т.п. Сигнал подается на вход устройства.
Неред изложением принципа работы устройства в целом, рассмотрим характеристики и принцип работы отдельных узлов устройства, при этом, для упрощения, нумерация сигналов принята по позициям выходов узлов, которыми они формируются (согласно фигурам 1...4), кроме
сигнала 21, нумерация которого принята по позиции входа предусилителя 1.
Предусилитель 1 (см. фиг. 1) выполнен по известной схеме усилителя переменного тока (см. Гутников В. С., «Интегральная электроника в измерительных устройствах, Ленинград, «Энергоатомиздат, 1988, с. 37) и может быть реализован как на основе усилителей заряда, так и усилителей потенциала, в зависимости от типа применяемых чувствительных элементов в датчике расхода и способа съема сигнала. Формирователь 2 сигнала (см. фиг.1) также выполнен по известной схеме триггера Шмитта. (см. П. Хоровиц, У. Хилл, «Искусство схемотехники том 1, Москва, «Мир, 1983, с. 215)
Узел 3 ФАПЧ (см. фиг. 1) также известен и выполнен по схеме (см. П. Хоровиц, У. Хилл, «Искусство схемотехники том 2, Москва, «Мир, 1983, с. 80) с фазовым детектором типа I и с промежуточным умножением частоты. Функциональная схема узла ФАПЧ приведена на фиг. 2. Однако необходимо отметить, что вместо фильтра НЧ в данной схеме применен двухвходовый интегратор 9 выполненный, например, по известной схеме (см. Гутников В. С., «Интегральная электроника в измерительных устройствах, Ленинград, «Энергоатомиздат, 1988, с. 98) при этом наличие второго входа позволяет выполнять дополнительную регулировку в петле ФАПЧ. Кроме того, применение интегратора в цепи обратной связи делает систему ФАПЧ астатической, что позволяет поддерживать, в установившемся режиме, постоянный сдвиг фаз между сигналами на входах фазового детектора 8 во всем рабочем диапазоне.
Узел 4 автокоррелятора выполнен по известной схеме многоканального коррелятора (см. Галушкин А. И., Зотов Ю. Я., Шикунов Ю. А. «Оперативная обработка экспериментальной информации Москва,
«Энергия, 1972, с. 158) и выполняет в данном устройстве функцию
частотного дискриминатора.
Так как обрабатываемый входной сигнал принимает всего два значения с уровнями «лог.О и «ЛОГ.1 то в качестве линии задержки входного сигнала FBX можно использовать простой сдвиговый регистр 12, а в качестве многовходового перемножителя 13 сигналов двухвходовые элементы «исключающее ИЛИ. Первые входы этих элементов объединены в общий вход 28 и на них подан обрабатываемый входной сигнал 24 (FBX). Иа другие 46 входы многовходового перемножителя поступают задержанные, в сдвиговом регистре 12 на время кратное периоду тактовой частоты FT (сигнал 35), сигналы 45 с соответствующих выходов сдвигового регистра. Образующиеся сигналы корреляции 47 с выходов многовходового перемножителя 13 складываются при помощи резисторного аналогового сумматора 14 и усредняются во времени с помощью фильтра 15 НЧ. Отметим, что с изменением тактовой частоты FT меняется и временной сдвиг между задержанными в регистре входными сигналами (сигналы 45) в долях периода частоты входного сигнала FBX, кроме того, при частотах FT сравнимых с частотой входного сигнала сказывается дискретизация входного сигнала по времени. В результате сигнал 54 (корреляционная функция) на выходе фильтра 15 НЧ при соответствующем выборе параметров резисторного аналогового сумматора 14 и в зависимости от отношения входной FBX и тактовой FT частот принимает вид (см. фиг.5). Локальные максимумы на этом графике обусловлены максимумами корреляционной функции при временных задержках в сдвиговом регистре 12 кратных периоду основной гармоники входного сигнала FBX. Необходимо отметить, что данный вид корреляционной функции сохраняется даже при большом уровне помех во входном сигнале FBX.
9 Амплитудный дискриминатор 16 может быть вынолнен, например,
но схеме с двумя комнараторами, имеющими различные пороги срабатывания, и имеет выходную амплитудную характеристику в зависимости от напряжения на входе такую как показано на фигуре 6. Для получения «однозначной связи между отношением частот на входах 27 и 37 коррелятора и состоянием его выхода 56 зона нечувствительности «А-В (см. фиг. 5, 6) амплитудного дискриминатора 16 выбрана выше локальных максимумов на графике корреляционной функции.
Функциональная схема узла 5 блокировки выходного сигнала показана на фигуре 4. С помош;ью определителя 17 значения входного сигнала, который представляет собой D-триггер с записью по фронту, формируется сигнал 50. При этом на информационный вход 29 триггера подается обрабатываемый входной сигнал 24, а на вход 44 заниси сигнал 41 формируемый двоичным делителем И, при этом триггер на инвертируюшем выходе формирует сигнал 50 в соответствии со значениями входного сигнала 24 в моменты времени совпадаюш;ими с задним фронтом сигнала 41 (см. фиг 7). Отметим, что сигналы 41 и 40 берутся с двух последовательных разрядов двоичного делителя 11.
Узел 5 блокировки определяет среднее значение корреляции между сигналами 40 и 50 подающимися на вход перемножителя 18 выполненном на элементе исключающее ИЛИ. Сигнал 51с выхода перемножителя 18 усредняется с помощью фильтра 19 НЧ и подается на вход 59 компаратора 20, выполненного, например, по схеме триггера Шмитта, который сравнивает это значение с заданными уставками (порогами) которые выбираются в зависимости от уровня номех во входном сигнале и, по результатам сравнения, формирует сигнал блокировки 60.
10
фициентом деления и производит нормирование «цены импульса сигнала 62 по формуле:
F62, F35 - частоты сигналов 62 и 35 соответственно; Кпр, - коэффициент преобразования, определяемый при тарировке расходомера.
Выходной согласующий каскад 7 нредназначен для согласования выходного сигнала устройства с вторичным прибором (средством индикации). Оптимальным вариантом выходного каскада является оптронный ключ, способный согласовать сигнал практически с любым средством индикации.
Работа устройства в целом основана на принципе корреляционной обработки сигнала при использовании перемножителя (фазовый детектор типа I) в качестве фазового детектора 8 в узле 3 ФАПЧ, при этом устройством осуществляются следующие функции: ввод сигнала датчика расхода;
ограничение амплитуды входного сигнала для согласования с логическими уровнями;
определение частоты основной гармоники входного сигнала; блокировку выходного сигнала устройства при невозможности определения частоты основной гармоники во входном сигнале; нормирование «цены импульса выходного сигнала; согласование выходного сигнала устройства с измерительным прибором расходомера;
синусоиде, может иметь короткие пропуски, выбросы, перевороты фазы, значительную шумовую составляющую. Частота основной гармоники сигнала 22 однозначно связана со скоростью потока измеряемой среды. Затем этот сигнал формируется с помощью формирователя 2 сигнала для согласования с логическими уровнями. Характерный вид сигнала, который используется для дальнейщей обработки, показан на фигуре 7, сигнал 24.
С выхода формирователя 2 сигнал 24 подается на вход 25 фазового детектора 8 узла 3 ФАПЧ. Работа ФАПЧ общеизвестна и описана во многих источниках, например (см. П. Хоровиц, У. Хилл, «Искусство схемотехники том 2, Москва, «Мир, 1983, стр.78), поэтому отметим только то, что когда узел 3 ФАПЧ находится в состоянии синхронизации с входным сигналом частота сигнала 35, на выходе генератора 10 управляемого напряжением, прямо пропорциональна частоте основной гармоники входного сигнала 24, а отнощение частот FBX и FT равно:
N - коэффициент деления двоичного делителя 11;
FBX, - частота основной гармоники входного сигнала 24;
FT - частота сигнала 35, на выходе генератора 10 управляемого напряжением.
Для простоты дальнейщего изложения будем полагать уровень «лог. 1 равным +U, уровень «лог. О равным -U, а уровень соответствующий половине логического (0,5Unor.) равным OU.
Рассмотрим работу узла 3 ФАПЧ при разомкнутой цепи обратной связи между выходом 40 двоичного делителя и входом 26 фазового детектора. Пусть на входе 27 узла автокоррелятора и 25 узла ФАПЧ
м F /F
-1- -ТЕХ  сутствует входной сигнал 24 с частотой равной FBX, а на выходе 35 узла
ФАПЧ частота РтНронорциональная:
К- коэффициент нропорциональности с размерностью Гц/В;
UH- напряжение на выходе интегратора 9;
FO- начальная частота генератора 10 управляемого напряжением.
При этом средний уровень постоянной составляющей сигнала на выходе 30 фазового детектора близок к уровню OU, что характерно для сигнала вихревого расходомера, и на работу интегратора не влияет. Тогда, если отношение частот FBX и FT лежит в пределах от О до «А (см. фиг. 5) на выходе 56 узла автокоррелятора присутствует напряжение +U (см. фиг. 6). В этом случае напряжение на выходе 33 интегратора уменьшается, что приводит к уменьшению частоты FT и, следовательно, к росту отношения FBX/ FT до тех пор, пока не будет достигнуто отношение между частотами соответствуюш;ее точке «А на фиг. 5. В этой точке уровень напряжения на входе 32 интегратора становится равным OU и напряжение на его выходе фиксируется. При отношениях частот на участке от точки «Б на фиг.5 и выше наблюдается обратная картина. Таким образом, на выходе 35 узла ФАПЧ поддерживается частота соответствующая входной, и отношения частот FBX и FT не выходят за пределы значений соответствующих участку «А-Б на фиг. 5. Ширина участка «А-Б определяется уровнями амплитудного дискриминатора, и выбирается такой, что частота на выходе 40 узла ФАПЧ, при соответствующем выборе коэффициента деления N, двоичного делителя 11, всегда лежит внутри диапазона захвата петли ФАПЧ. При замкнутой петле обратной связи картина будет аналогична описанной выше за исключением того, что когда частоты входного сигнала и сигнала с выхода 40 узла
.
13
F,K UH+FO, ФАПЧ становятся близкими, начинает сказываться влияние фазового
детектора. В результате на выходе 40 узла ФАПЧ устанавливается частота равная частоте основной гармоники входного сигнала 24, а отношение FBX/ FT становится равным коэффициенту деления N, в разряде соответствующем выходу 40, двоичного делителя, т.е. узел ФАПЧ приходит в состояние синхронизации. При этом на обоих входах интегратора устанавливаются уровни напряжения OU, а фазовый сдвиг между сигналами 24 и 40 на входах 25 и 26 фазового детектора равен 90.
Пеобходимо отметить тот факт, что когда система ФАПЧ с фазовым детектором типа I находится в состоянии синхронизации с входным сигналом, то она близка корреляционному приемнику (см. Е. И. Манаев, «Основы радиоэлектроники, Москва, «Радио и связь, 1985, стр. 479). В свою очередь корреляционный приемник эквивалентен приемнику с согласованным фильтром, что вытекает из эквивалентности оптимальной фильтрации и вычисления взаимно-корреляционной функции. Этим объясняется высокая помехоустойчивость заявляемого устройства и высокая достоверность определения частоты основной гармоники входного сигнала 24.
Работа узла 5 блокировки сводится к определению моментов, когда узел ФАПЧ находится в состоянии синхронизации, т.е. моментов, когда на выходе 35 узла ФАПЧ присутствует достоверный сигнал. Это происходит следующим образом, с помощью определителя значений входного сигнала 17 формируется сигнал 50 в соответствии со значениями входного сигнала 24 в моменты времени tl и t2 (см. фиг.7). При этом если узел ФАПЧ находится в состоянии синхронизации с входным сигналом то, как было отмечено фазовый сдвиг между сигналами 24 и 40 близок к 90, и моменты времени tl, t2 соответствуют максимумам основной гармоники входного сигнала. В этом случае вероятность того.
lc /iJK9O
14 что сигнал 24 принимает истинное значение «О или «1 максимальна.
Таким образом, сигнал 40 совпадает с сигналом 50, но сдвинут относительно его на 180 (см. фиг.7) при этом считается, что сигналы 40 и 50 полностью коррелированны. В этом случае на выходе 51 перемножителя 18 и на выходе 60 узла блокировки присутствует уровень «лог.О который разрешает прохождение сигнала 62 через выходной согласующий каскад 7.
При большом уровне помех во входном сигнале возможно срабатывание определителя 17 по помехе, однако к значительному изменению уровня напряжения на выходе фильтра 19 НЧ это не приводит т.к. значение корреляции между сигналами 50 и 40 определяется в каждом периоде входного сигнала. В этом случае на выходе 60 узла блокировки так же «лог.О и прохождение сигнала 62 через выходной каскад 7 разрешено.
Когда уровень корреляции между сигналами 50 и 40 снижается, до некоторого значения определяемого порогом срабатывания компаратора 20, сигнал 60 принимает значение «лог.1. Это означает, что сигнал 62 не достоверный и прохождение сигнала 62 через выходной согласуюш;ий каскад 7 блокируется.
При отсутствии входного сигнала 24, на входе 42 коррелятора действует сигнал 40 соответствующий начальной частоте FO генератора 10 управляемого напряжением. В этом случае напряжение на выходе 58 фильтра 19 ПЧ также превышает порог срабатывания компаратора 20, т.е. сигнал 60 имеет значение «лог.1 и частотный сигнал на выходе 52 согласующего каскада 7 отсутствует.
Пормирующий делитель 6 производит нормирование «цены импульса сигнала 62 по формуле:
15
.
16
F62, F35 - частоты сигналов 62 и 35 соответственно;
Кпр, - коэффициент преобразования, определяемый нри тарировке расходомера.
Коэффициент КПР задает «крутизну преобразования и выбирается таким образом, чтобы «цена импульса выходного сигнала имела удобное значение (например, 0,1л/имп, 1л/имп, 10л/имп и т.д.).
Сигнал 62 через выходной согласующий каскад 7 (см. фиг. 1) подается на выход устройства.
Настройка устройства заключается в установке выходной характеристики узла автокоррелятора 4, в установке границ изменения выходной частоты генератора 10 управляемого напряжением в соответствии с диапазоном изменения частоты входного сигнала FBX и в установке коэффициента преобразования Кпр путем тарировки на образцовом расходомерном стенде. Разброс параметров (номиналов) нрименяемых компонентов не оказывает влияния на эксплуатационную характеристику устройства в целом.
Основными достоинствами устройства в применении его с вихревым датчиком расхода являются:
широкий диапазон измеряемых расходов (до 1:1000) при сохранении точности измерений;
возможность работы при изменении плотности измеряемой среды в 1000 и более раз, т.е. возможность работы на жидкости и газе без перестройки устройства;
возможность безотказной работы с малыми нрямолинейными участками трубопровода перед и после датчика расхода без установки струевыпрямителя;
возможность безотказной работы на средах с большим содержанием неоднородных включений;
возможность безотказной работы на быстропеременных и пульсирующих потоках без потери точности измерений;
высокая степень достоверности выходного сигнала, т.е. если определение скорости потока измеряемой среды возможно, то выходной сигнал соответствует действительности. Если же скорость потока ниже предела измерения или уровень шумов чрезмерно высок, выходной сигнал отсутствует. Другими словами, устройство может находиться в двух состояниях: либо показывает правильно, либо не показывает вообще.
Таким образом, совокупность существенных признаков (в том числе и отличительных) предлагаемого устройства обеспечивает достижение требуемого технического результата, соответствует критериям «полезной модели и подлежит защите охранным документом (патентом) РФ в соответствии с просьбой заявителя.
Источники информации, принятые во внимание нри составлении описания по заявляемой полезной модели:
1.CIIIA, патент № 4270391, М.Кл О01Р1/32, 1981;
2.CIIIA, патент № 4463612, М. IOi G01Fl/32, 1984, прототип.