УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД

Устройство для измерения расхода жидких и газообразных сред
Полезная модель относится к средствам измерения расхода жидкостей и газов с использованием меток внутри текучей среды и может использоваться в коммунальном хозяйстве, при эксплуатации автомобилей, в химической промышленности и т.д.
Известно устройство для измерения расхода жидких и газообразных фед, описанное в п. Франции № 2623617 по кл. GO IF 1/68, з. 18.11.87г., оп. 26.05.89г. Устройство для измерения расхода жидкости или газа в трубопроводе.
Известное устройство содержит измерительный трубопровод, установленный на нем формирователь метки в виде нагреваемого элемента, соединенного с нагревателем для получения метки, несколько температурных датчиков, расположенных последовательно вдоль трубопровода и соединенных со схемой измерения.
Недостаток известного устройства заключается в том. что его точность невысока, т.к. метка остывает по мере перемещения по Tp j npoводу от одного датчика к другому, и для обеспечения необходимой точности требуется привязка сигнала к определенному уровню, который в данном техническом решении изменяется.
МКИ-6:  1/00, 1/704
Известно устройство для измерения расхода жидких сред, описанное в 3. Франции № 2611269 по кл. GO IF 7/00, 1/00 Комбинированный счетчик для воды, з. 29.08.87г. (з.ФРГ №3705218), оп.26.08.88г.
Известное устройство содержит два измерительных трубопровода основной для больших расходов с установленным в нем основным счетчиком и дополнительный с установленным в нем дополнительным счетчиком для малых расходов, переключающий клапан с запорным элементом, установленный в основном канале за основным счетчиком в трубчатом наконечнике измерительного устройства основного счетчика; при этом запорный элемент снабжен пружиной и имеет возможность перемещения вдоль оси для открывания или закрьшания прохода через основной трубопровод при достижении заданного перепада давлений.
Недостатком известного устройства является его сложность - наличие двух счетчиков - основного и дополнительного в каналах для большого и малого расходов - , обусловленная тем, что иначе констрзтсция не обеспечивает измерения достаточно большого диапазона расхода.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для измерения расхода жидких и газообразных сред, описанное в заявке № 94038133/28/038054 Способ измерения расхода жидких и газообразных сред и устройство для его осуществления по кл. GO IF 1/00, 1/704, по которой вынесено решение о вьщаче патента от
23.01.96г., проплачены соответствующие пошлины , и выбранное в качестве прототипа.
Известное устройство содержит измерительный участок трубопровода, на входе которого установлен формирователь метки в виде нагревателя, а перед ним - опорный датчик, выход которого подключен к одному входу компаратора, ко второму входу которого подсоединен выход датчика регистрации, установленного на выходе измерительного участка трубопровода, выход компаратора подключен к входу формирователя метки и к входу схемы измерения расхода, состоящей из последовательно соединенных делителя частоты и счетчика импульсов.
Недостатком известного устройства являются его неудовлетворительные точность и чувствительность, обусловленные наличием одного измерительного трубопровода и установкой в нем опорного датчика на входе и датчика регистрации на выходе, из-за чего срабатьюание компаратора происходит один раз по переднему фрокпу сигнала метки, а второй раз - по ее заднему фронт  - спаду; причем если передний фронт может задаваться мощным нагревателем и быть достаточно крутым , то спад не регулируем ( он зависит от скорости остывания метки) . Эта разница в уровне сравниваемых сигналов дает в итоге значительную погрещность в измерениях. Размах перепада между сигналами датчиков также невелик, поэтому чувствительность прибора недостаточна.
Целью заявляемой полезной модели является повышение точности измерений и чувствительности прибора.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения расхода жидких и газообразных сред, содержащем измерительный участок трубопровода, на входе которого установлен формирователь метки, а на выходе - датчик регистрации, выход которого соединен с первым входом компаратора, вторым входом подключенного к выходу опорного датчика, а выходом - ко входу формирователя меттси и к входу схемы измерения, включающей счетчик, согласно полезной модели, введен второй, равнозначный с первым и установленный рядом с ниМ в общем потоке среды измерительный трубопровод, на входе которого установлен второй формирователь метки, а на выходе - опорный датчик, при этом вход первого формирователя метки соединен с прямым выходом компаратора, а вход второго формирователя - с инверсным выходом компаратора, первый вход компаратора является инверсным, а второй вход - прямым, выход счетчика соединен со входом индикатора.
При этом датчики введены в компаратор, образуя совместно с ним автогенератор.
При этом формирователями меток являются термоэлементы, а датчики выполнены термочувствительными.
кроме того, число измерительных участков трубопровода может быть больше двух.
Введение в устройство измерения второго , равнозначного с первым измерительного участка трубопровода с установленными в нем вторым формирователем метки и опорным датчиком в совокупности с соединением первого формирователя с прямым, а второго - с инверсным выходами компаратора и выходов датчика регистрации и опорного датчика соответственно с инверсным и прямым входами компаратора позволяет проводить сравнение сигналов датчиков по крутым передним фронтам и существенно снижает погрешность измерения; размах перепада сигналов между датчиками, обеспечиваемый схемой соединения датчиков с компаратором, увеличивается примерно в даа раза, это повышает чувствительность устройства.
Введение датчиков в схем} компаратора для образования в совокупности с ним автогенератора дает возможность обеспечения высокой чувствительности датчика к меткам и подключения автогенератора непосредственно к схемам цифровой индикации.
Использование в качестве формирователей меток термоэлементов и выполнение датчиков термоч гвствительными упрошает реализацию устройства.
Число измерительных участков больше двух дает многофазную систему, где убирается разброс параметров и технологических допусков измерения, что увеличивает точность.
Заявляемое устройство обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием второго измерительного участка трубопровода с установленными в нем вторым формирователем метки и опорным датчиком, а также связями формирователей метки и датчиков с компаратором.
Кроме того, новым может быть включение датчиков в схему компаратора для образования автогенератора и использование числа измерительных участков больше двух.
Заявляемое устройство может найти широкое применение в коммунальном хозяйстве, при эксплуатации автомобилей, в химической промышленности и т.п. , и поэтому соответствует критерию промышленная применимость . Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на;
-фиг. 1 - схема устройства измерения расхода;
-фиг. 2 - диаграммы, иллюстрир тощие работу устройства.
Устройство для измерения расхода жидких и газообразных сред содержит два равнозначных измерительных участка 1, 2 трубопровода, установленных рядом в обшем потоке феды, на входе каждого из которых установлен формирователь 3, 4 метки. На выходе первого
участка 1 установлен датчик 5 регистрации, а на выходе второго участка 2 - опорный датчик 6 , при этом выход датчика 5 соединен с инверсным входом компаратора 7 ,а выход опорного датчика 6 - с прямым входом компаратора 7. Инверсный выход компаратора 7 подключен к входу второго формирователя 4 метки , а его прямой выход соединен с со входом формирователя 3 метки и с входом схемы 8 измерения, состоящей из последовательно соединенных счетчика 9 и индикатора 10.
Назначение и выполнение узлов и элементов устройства следующее. Измерительные з астки I и 2 трубопровода служат для проведения измерений.
Формирователи 3, 4 меток предназначены для создания на входе измерительных участков 1, 2 меток в виде аномальной, например , тепловой области и выполнены , в частности виде нихромовых спиралей.
Датчик 5 регистрации и опорный датчик 6 сл5жаг ля1 измерения температуры феды, являются термочувствительными и выполнены каждый на микротранзисторе КТ625. (см. Справочник Транзисторы средней и большой мощности .под ред. А.В. Голомедова, изд. 2-е Радио и связь, М. 1994г. стр. 271).
Компаратор 7 предназначен ддя выдачи сигнала на выходе при поступлении на него сигнала о приходе метки на датчик 5 или 6. Он выполнен на микросхеме 544САЗ с двумя эмиттерными повторителями и
yjgajux yy jt vu {шдрал&диш,2а-б5Ус е,
одним инвертором на транзисторе КТ817 (см. вышеназванный справочник).
Схема 8 измерения служит для выдачи результата измерения и состоит из счетчика 9 и индикатора 10.
Счетчик 9 частоты импульсов подсчитывает число импульсов с выхода компаратора 7 и выполнен на Р1С-контроллере типа PIC16F84 ( см. Каталог фирмы MICROCHIP).
Индикатор 10 предназначен для отображения величины расхода в единицах объема , например , в литрах и градуирован по формуле:
I VHSM  Vpacx/ceK
где f - частота следования метки, V - объем.
Индикатор выполнен на ЖIiДкиx кристаллах.
Устройство работает следующим образом.( см. фиг 1 и 2 ).
Среда, расход которой измеряется, подается оператором на вход измерительных участков 1, 2 трз опровода. В первый момент времени сигналы на выходах датчика 5 регистрации и опорного датчика 6 примерно одинаковы и равны нулю. Однако сигналы на выходах компаратора 7 из-за естественного разбаланса - разные, например, нулевой (логический О) на прямом и  единичный (логическая 1 ) на инверсном выходе; последний поступает на второй формирователь 4 метки и включает его. Формируется тепловая метка (см. фиг 2-а) , которая начинает перемещаться по второму измерительному участку 2; когда
она достигает опорного датчика 6 , сигнал на его выходе меняется на единичный и , поступая на компаратор 7, меняет сигналы на его выходах - на прямом выходе появляется единичный сигнал, а на инверсном - нулевой. Теперь единичный  сигнал поступает на вход формирователя 3 метки и включает его. тепловая метка начинает перемещаться по измерительному участку 1 трубопровода и достигает датчика 5 регистрации. Единичный сигнал поступает с выхода датчика 5 на вход компаратора 7 и по его переднему фронту на выходе компаратора 7 сигналы снова меняются на противоположные : опять включается формирователь 4 метки и процесс повторяется. Перепады напряжения на выходе компаратора 7 в виде импульсов со скважностью примерно 2 просчитываются счетчиком 9 частоты схемы 8 измерения и частота их следования, индицируемая на индикаторе 10, прямо пропорциональна расходу.
В сравнении с прототипом заявляемое устройство измерения расхода является более точным и чувствительным.
Автор г- Наговицын АЛ.