УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОЙ СРЕДЫ
DEVICE FOR MEASURING FLOW RATE OF LIQUID MEDIUM

Область техники
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода воды, этилового спирта и других жидких сред.
Предшествующий уровень техники
Известен расходомер жидкости и газа (см. описание к авт.свид. СССР №1296845 А1, МПК G01F 1/56) - аналог предлагаемого устройства для измерения расхода жидкой среды.
Расходомер жидкости и газа содержит корпус с каналом, выполненный из немагнитного материала, например из стеклопластика. На внутренней стенке канала корпуса консольно закреплена упругая пластина из ферромагнитного материала, свободный конец которой снабжен постоянным магнитом. На корпусе в виде участка трубопровода установлен электромагнит таким образом, что упругая пластина находится в его магнитном поле. Катушку электромагнита питает управляемый генератор пилообразного напряжения через блок коммутации. Схема управления генератором включает блок питания, подключенный через магнитоуправляемый контакт к входу триггера.
Магнитоуправляемый контакт установлен на корпусе расходомера таким образом, что ось, проходящая через его контакты, параллельна оси корпуса. Магнитоуправляемый контакт защищен от действия поля электромагнита экраном. Постоянный магнит расположен на пластине параллельно оси магнитоуправляемого контакта, а его северный полюс направлен к входу в канал. Вход триггера посредством магнитоуправляемого контакта соединен с блоком питания. Триггер служит для формирования прямоугольного импульса напряжения и исключения лишних срабатываний схемы управления при «дребезге» контактов элемента. Выход триггера соединен со входом дифференцирующей цепи, которая укорачивает запускающий импульс. Выход дифференцирующей цепи соединен с входом ждущего мультивибратора, который служит для выработки нормированного по амплитуде и длительности импульса, необходимого для устойчивого управления блоком коммутации и генератором пилообразного напряжения. Ждущий мультивибратор соединен также с частотным измерителем.
В расходомере жидкости и газа измерение расхода происходит за счет изменения частоты колебаний упругой пластины с магнитом, которая отображается частотным измерителем расхода.
При большом числе колебаний упругой пластины с магнитом происходит изменение упругих свойств пластины, что снижает точность измерений.
В проточной части трубопровода расходомера жидкости и газа установлены упругая пластина с магнитом, что снижает технологичность изготовления и точность измерений.
Наиболее близким аналогом - прототипом предлагаемого устройства для измерения расхода жидкой среды является способ измерения расхода жидкой среды и устройство для его осуществления (см. описание к патенту на изобретение Российской Федерации №2574321 С2, МПК G01F 1/56).
Устройство для измерения расхода жидкой среды, осуществляющее техническую реализацию указанного способа, содержит жидкую среду, размещенную внутри трубопровода из диэлектрического материала, постоянный магнит, колебательный контур и измерительную схему.
Колебательный контур содержит катушку индуктивности колебательного контура и конденсатор колебательного контура, причем жидкая среда размещена в трубопроводе между полюсными наконечниками постоянного магнита, а также между первой и второй обкладками конденсатора колебательного контура.
Первая и вторая обкладки конденсатора колебательного контура размещены на внешней поверхности трубопровода. В общем случае первая и вторая обкладки конденсатора колебательного контура могут быть размещены на внутренней поверхности трубопровода.
В указанном устройстве для измерения расхода жидкой среды - прототипе при изменении температуры внешней среды или магнитном старении постоянного магнита происходит изменение магнитной индукции постоянного магнита в жидкой среде, что снижает точность измерений.
При этом трудно измерить с высокой точностью длительность первого или второго полупериодов периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура, что снижает точность измерений.
Раскрытие изобретения
Задачей создания изобретения является разработка устройства для измерения расхода жидкой среды, которое имеет более высокие чувствительность и точность измерений.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в независимом пункте формулы изобретения, общих с устройством-прототипом, таких как устройство для измерения расхода жидкой среды, содержащее жидкую среду, размещенную в трубопроводе из диэлектрического материала, колебательный контур, содержащий катушку индуктивности колебательного контура и конденсатор колебательного контура, а жидкая среда размещена в трубопроводе между обкладками конденсатора колебательного контура, и отличительных существенных признаков, таких как, устройство содержит футеровку из кварцевого стекла, размещенную внутри трубопровода, при этом обкладки конденсатора колебательного контура размещены на внешней поверхности футеровки из кварцевого стекла.
Футеровка из кварцевого стекла может быть выполнена из прозрачного кварцевого стекла (предпочтительно) или непрозрачного кварцевого стекла.
В предлагаемом устройстве для измерения расхода жидкой среды обкладки конденсатора колебательного контура размещены на внешней поверхности футеровки из кварцевого стекла, что повышает чувствительность.
При этом футеровка из кварцевого стекла имеет малый температурный коэффициент линейного расширения, что повышает точность измерений.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - повышение чувствительности и точности измерений.
Предлагаемое устройство для измерения расхода жидкой среды иллюстрируется следующими чертежами:
Фиг. 1. Структурная схема устройства для измерения расхода жидкой среды.
Фиг. 2. Поперечный разрез трубопровода устройства для измерения расхода жидкой среды.
Осуществление изобретения
Устройство для измерения расхода жидкой среды содержит жидкую среду, размещенную в трубопроводе 1 из диэлектрического материала, колебательный контур, содержащий катушку индуктивности 2 колебательного контура и конденсатор колебательного контура, футеровку 4 из прозрачного кварцевого стекла, обмотку электромагнита 5 и измерительную схему (см. фиг. 1, 2).
Футеровку 4 из прозрачного кварцевого стекла размещают внутри трубопровода 1.
Обкладки конденсатора 3 колебательного контура размещены на внешней поверхности футеровки 4 из прозрачного кварцевого стекла (на фиг. 2 выделены линиями повышенной толщины). Обкладки конденсатора 3 колебательного контура выполняют функцию конденсатора колебательного контура.
Измерительная схема содержит катушку индуктивности 6 подкачки энергии в колебательный контур, катушку индуктивности 7 считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура, усилитель 8, фильтр 9, компаратор 10 и вычислительное устройство (не показано).
Устройство для измерения расхода жидкой среды работает следующим образом.
Внутри трубопровода из диэлектрического материала помещают жидкую среду.
После включения питания через обмотку электромагнита 5 протекает ток. На катушку индуктивности 6 подкачки энергии в колебательный контур из вычислительного устройства подают импульс напряжения, и через катушку индуктивности 6 подкачки энергии в колебательный контур протекает импульс тока.
Вследствие этого в колебательном контуре возбуждают затухающие резонансные колебания электромагнитного поля.
Частота затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура снимается с катушки индуктивности 7 считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура и поступает последовательно на усилитель 8, фильтр 9 и компаратор 10.
С выхода компаратора 10 частота затухающих резонансных колебаний колебательного контура поступает в вычислительное устройство.
При повышении скорости потока жидкой среды диэлектрическая проницаемость жидкой среды уменьшается. Вследствие этого частота затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура увеличивается.
Изменение частоты затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура является мерой измерения расхода жидкой среды.
Промышленная применимость
Предлагаемое устройство для измерения расхода жидкой среды найдет широкое применение в устройствах измерительной техники, специалистам будут очевидны и другие частные случаи автоматизации измерения расхода жидкой среды.
Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.