[LT] Išradimas skirtas tekančių skysčių debito ir kiekio matavimui elektromagnetiniu būdu, naudojant žemojo dažnio impulsinį magnetinį lauką.@Siekiant supaprastinti elektromagnetinio debitomačio konstrukciją ir padidinti matavimo tikslumą, į elektromagnetinį debitomatį, kuriame yra daviklis (1), sudarytas iš nemagnetinės medžiagos vamzdžio (2), kurio viduje įtaisyti du izoliuoti nuo vamzdžio sienelių elektrodai, bei elektromagneto, turinčio pirmąją (3) ir antrąją (4) žadinimo apvijas, prie daviklio (1) elektrodų pirmuoju ir antruoju įėjimu prijungtas stiprintuvas (5), žadinimo srovės generatorius (9), demoduliatorius (6), valdančiųjų impulsų generatorius (8), integratorius (10), iš analogo-skaitmeninio keitiklio (17) ir dalijimo bloko (18) sudarytas normavimo blokas (7) ir indikacinis blokas (16), papildomai įjungiant dvipusį diodinį stabilitroną (15) bei pirmąjį (11), antrąjį (13) ir trečiąjį (12) raktus.
[EN] The invention relates to measuring a flow rate and an amount of a flowing liquid by using a low-frequency pulse magnetic field. The invention allows to make simpler a construction of an electromagnetic flowmeter and to increase control accuracy. The electromagnetic flowmeter has a transducer (1) consisting of a tube (2) of nonmagnetic material inside of which electrodes isolated from the walls of the tube are fixed. Also the transducer (1) consists of an electromagnet having the first (3) and the second (4) excited windings. An amplifier (5), a drive-current generator (9), a demodulator (6), a control-pulse generator (8), an integrator (10), a block of normalization (7) comprising a digital and proportional converter (17) and a spacer block (18), a display unit (16) are connected to the electrodes of the transducer (1). The electromagnetic flowmeter is additionally enclosed by a stabilizer diode (15), and the first (11), the second (13) and the third (12) keys.
[0001] Žinomas elektromagnetinis debitomatis, turintis daviklį, žadinimo srovės gene-ratorių ir daviklio signalo matavimo keitiklį.Daviklis sudarytas iš nemagnetinės medžiagos vamzdžio atkarpos su vidiniu izoliuojančiu paviršiumi, kuriame įrengti elektrodai bei ant viršaus įtaisytu magnetinio lauko žadinimo ir indukcijos matavimo ričių. Žadinimo srovės dydis jame reguliuojamas priklausomai nuo indukci-
[0002] jos matavimo ritėje gauto signalo dydžio taip, kad magnetinio lauko indukcijos reikšmė būtų pastovi. Tokiame debitomatyje labai sumažinta daviklio magne-
[0003] tinės grandinės parametrų įtaka debitomačio matavimo tikslumui [Europos patentas EP Nr.0521169, G01F1/60,1993].
[0004] Siūlomo išradimo prototipas yra elektromagnetinis debitomatis sudarytas iš daviklio," žadinimo srovės generatoriaus, stiprintuvo, indikacijos bloko, denio du-liatoriaus, atraminio signalo detektoriaus, integratoriaus, analogo - skaitmeninio keitiklio, skaitmeninio - analoginio keitiklio ir dalijimo bioko. Daviklis sudarytas iš vamzdžio atkarpos, kurio priešingose sienelėse įtaisyti izoliuoti elektrodai, elektromagneto su dviem žadinimo ritėmis, tarp kurio polių Įdėtas daviklio vam-zdis ir atraminio signalo apvijų, įtaisytų tarp elektromagneto polių ir vamzdžio.
[0005] Prie stiprintuvo įėjimų prijungti daviklio elektrodai, o išėjimas sujungtas per de-moduliatorių su dalijimo bloko pirmuoju įėjimu. Žadinimo srovės generatoriaus išėjimas prijungtas prie nuosekliai sujungtų žadinimo ričių, o nuosekliai sujung-
[0006] tos atraminio signalo apvijos prijungtos prie integratoriaus įėjimo, kurio išėjimas sujungtas su analogo - skaitmeninio keitiklio įėjimu. Pastarojo išėjimas prijungtas prie antrojo dalijimo bloko įėjimo, kurio išėjimas sujungtas su indikacijos bloku. Analogo - skaitmeninis keitiklis su dali jimo bloku sudaro normavimo bloką, pa-laikantį vienodą debitomačio perdavimo koeficientą Iceic. iuntis magnetinėms elektromagneto savybėms. Lyginant su aukščiau aprašytu analogu sis tlebitorna-
[0007] tis paprastesnis ir sunaudoja mažiau elektros energijos, nes žadinimo srovės dydis nereguliuojamas [TSRS patentas Nr.lS30135,G01F 1/58,1991],
[0008] Tačiau toks debitomatis turi esminių trūkumų. Jis sudėtingas, nes reikalingos dvi papildomos ritės, o tai - netechnologiški elektrinių schemų elementai. Šios ritės turi būti įmontuotos tarp žadinimo ričių ir daviklio vamzdžio, kas papildomai didina daviklio konstrukcijos sudėtingumą ir apsunkina jo surinkimą. Be to, jis praktiškai nesumažina galimos paklaidos dėl susidariusių feromagnetinių me-džiagų nuosėdų ant vidinės daviklio vamzdžio sienelės, o jeigu vamzdynas, kuriame įmontuotas debitomatis - plieninis, tai tokios nuosėdos per laiką neišvengia-mai susidaro. Jos iškraipo aktyviojoje daviklio zonoje veikiantį magnetinį lauką ir atsiranda papildoma paklaida.
[0009] Siūlomo išradimo tikslas - elektromagnetinio debitomačio konstrukcijos supa-prastinimas ir matavimo tikslumo padidinimas.
[0010] Šis tikslas siūlomame išradime pasiekiamas taip. Elektromagnetiniame debitomatyje, kuriame yra daviklis, sudarytas iš nemagnetinės medžiagos vamzdžio, kurio viduje įtaisyti du izoliuoti nuo vamzdžio sienelių elektrodai bei elektromagneto,turinčio pirmąją ir antrąją žadinimo apvijas, prie daviklio elektrodų pirmuoju ir antruoju įėjimu prijungtas stiprintuvas,žadinimo srovės generatorius, demoduliatorius, valdančiųjų impulsų generatorius, integratorius, iš analogo - skaitmeninio keitiklio ir dalijimo bloko sudarytas normavimo blokasšrjndikacinis blokas, be to, pirmosios žadinimo ritės pirmasis įėjimas prijungtas prie žadinimo srovės generatoriaus pirmojo išvadoIntegratoriaus išėjimas sujungtas su normavimo
[0011] bloko antruoju signaliniu įėjimu,kurio pirmasis signalinis įėjimas sujungtas su demoduliatoriaus išėjimu, o valdymo įėjimas - su septintuoju valdančiųjų impulsų
[0012] generatoriaus išėjimu, kurio pirmasis išėjimas sujungtas su žadinimo srovės ge-neratoriumi, antrasis, trečiasis ir ketvirtasis išėjimai - su integratoriaus atitinkamai pirmuoju, antruoju ir trečiuoju valdymo įėjimais, o penktasis ir šeštasis išė-jimai - su, atitinkamai, pirmuoju ir antruoju demoduliatoriaus valdymo įėjimais,
[0013] kurio signalinis įėjimas sujungtas su stiprintuvo iš ėjimu ,o dalijimo bloko analoginis įėjimas yra kartu normavimo bloko pirmasis įėjimas, jo antrasis įėji-mas yra kartu analoginio - skaitmeninio keitiklio įėjimas, o pastaro jei išėjimas sujungtas su dalijimo bloko skaitmeniniu įėjimu, kurio išėjimas yra kartu normavimo bloko išėjimas, papildomai įjungti dvipusis įtampos ribotuvas, sudarytas iš rezistoriaus ir dvipusio diodinio stabilitrono, bei pirmasis, antrasis ir trečiasis raitai, pirmojo ir antrojo raktų signaliniai įėjimai sujungti su žadinimo srovės generatoriaus antruoju išėjimu, pirmojo rakto signalinis išėjimas - su antrosios ža-dinimo ritės antruoju išvadų ir - per rezistorių - su integratoriaus antruoju įėji-mu, o pirmosios žadinimo ritės antrasis išvadas ir antrosios žadinimo ritės pirmasis išvadas sujungti su antrojo rakto signaliniu išėjimu ir integratoriaus pirmuoju įėjimu, be to,dvipusis diodinis stabilitronas įjungtas tarp pirmojo ir antrojo integratoriaus įėjimų, trečiojo rakto signalinis įėjimas sujungtas su normavimo bloko išėjimu,.signalinis išėjimas - su indikacijos bloko įėjimu, pirmojo ir trečiojo raktų valdymo įėjimai sujungti su aštuntuoju, o .antrojo - su devintuoju valdan-čiųjų impulsų generatoriaus išėjimais.
[0014] Autorių pasiūlytas elektromagnetinis debitomatis paprastesnis, nes jame. nėra papildomų ričių, kurias sudėtinga pagaminti ir sudėtinga sumontuoti. Išmatuoti magnetinio lauko pokytį daviklio aktyviojoje zonoje galima ir matuojant abipusį induktyvumą tarp abiejų žadinimo ričių, kas ir atliekama siūlomajame debitomatyje. Kadangi žadinimo ritės yra skirtingose daviklio vamzdžio pusėse, tai abipusio induktyvumo tarp abiejų žadinimo ričių matavimas, tiksliau atspindi magnetinio lauko pokytį vamzdžio viduje negu abipusis induktyvumas tarp žadinimo ritės ir atraminės įtampos ritės,esančių vienoje vamzdžio pusėje,o taip yra matuojama prototipe. Be to, abipusis induktyvumas tarp žadinimo ričių ir atraminės įtampos ričių, taigi ir šio abipusio induktyvumo EVJ praktiškai nejautrūs magnetinio lau-
[0015] ko iškraipymui atsirandančiam dėl feromagnetinių nuosėdų ant vamzdžio siene-lių. Pasiūlytame išradime savitarpio induktyvumo tarp abiejų žadinimo ričių EVJ jautriai reaguoja į tokias nuosėdas, o tai įgalina išvengti matavimo paklaidos dėl šios priežasties. Matavimo tikslumas išauga. Siūlomo išradimo elementų visuma autoriams nežinoma, taigi galima teigti, kad techninis sprendimas yra naujas ir atitinka išradimui keliamus reikalavimus.
[0016] Siūlomo elektromagnetinio debitomačio blokinė schema parodyta 1 brėž.. Elekromagnetinis debitomatis turi daviklį 1, sudarytą iš vamzdžio 2 su elektrodais, bei pirmosios 3 ir antrosios 4 žadinimo ričių. Stiprintuvo 5 pirmasis ir antrasis įėjimai sujungti su daviklio elektrodais, o išėjimas - su demoduliatoriaus 6 įėjimu, kurio išėjimas sujungtas su normavimo bloko 7 pirmuoju signaliniu įėji-mu, o pirmasis ir antrasis valdymo įėjimai - su valdančiųjų impulsų generatoriaus 8,atitinkamai, perlietuoju ir šeštuoju išėjimais, kurio pirmasis išėjimas sujungtas su žadinimo srovės generatoriaus 9 įėjimu, antrasis, trečiasis ir ketvirtasis išėji-mai - su integratoriaus 10, atitinkamai, pirmuoju, antruoju ir trečiuoju valdymo įėjimais, septintasis išėjimas - su normavimo bloko 7 valdančiuoju įėjimu, aštun-tasis išėjimas - su pirmojo 11 ir trečiojo 12 raitų valdymo įėjimais, o devintasis išėjimas - su antrojo 13 ralcto valdymo įėjimu. Pirmosios žadinimo ritės 3 pirmasis išvadas sujungtas su pirmuoju žadinimo srovės generatoriaus 9 išėjimu, antrasis išvadas - su pirmuoju antrosios žadinimo ritės 4 išvadų, pirmuoju integratoriaus 10 įėjimu ir - per antrąjį ralctą 13 - su antruoju generatoriaus 9 išėjimu, kuris - per pirmąjį raktą 11 -sujungtas su antruoju antrosios žadinimo ritės 4 išvadų ir - per rezistorių 14 - su integratoriaus 10 antruoju įėjimu, kurio išėjimas sujungtas su antruoju normavimo bloko 7 signaliniu įėjimu, be to, tarp pirmojo ir antrojo integratoriaus įėjimų įjungtas dvipusis diodinis stabilitronas 15. Normavimo blokas 7,kuris išėjimu per trečiąjį raktą 12 sujungtas su indikacinio bloko 16 įėji-mu, yra sudarytas iš' analoginio skaitmeninio keitiklio 17 ir dalijimo bloko 18. Keitiklio 17 įėjimas yra kartu antrasis normavimo bloko 7 signalinis įėjimas, o dalijimo bloko 18 analoginis įėjimas - normavimo bloko 7 pirmasis signalinis įėji-mas. Keitiklio 17 išėjimas sujungtas su dalijimo bloko 1S skaitmeniniu įėjimu, kurio išėjimas yra kartu normavimo bloko 7 išėjimas. Rezis torius 14 ir dvipusis cliodinis stabiiitronas 15 sudaro dvipusį įtampos ribotuvą 19.
[0017] Debitomatis turi du darbo režimus: kalibravimo ir matavimo. Kalibravimo reži-me S generatoriaus aštuntajame išėjime suformuojamas impulsas, atjungiantis
[0018] pirmąjį 11 ir trečiąjį 12 raitus, o devintajame 8 generatoriaus išėjime - impulsas, sujungiantis antrąjį raktą 13. Šio režimo pradžioje iš antrojo 8 generatoriaus išė-jimo paduodamas impulsas į pirmąjį 10 integratoriaus valdymo įėjimą, iškraunan-tis integratoriaus kondensatorių, po to paduodamas impulsas iš trečiojo 8 generatoriaus išėjimo j antrąjį 10 integratoriaus įėjimą užfiksuojantis įtampos reikšmę integratoriaus išėjime prieš integravimo pradžią U®. Po to suformuojamas impulsas pirmajame 8 generatoriaus išėjime .pradedantis 9 žadinimo srovės gene-ratoriuje žinomos amplitudės Io žadinimo srovės impulso generavimą. Dėl ritės induktyvumo srovė ne iš karto pasiekia nusistojusią reikšme Io. Kintant srovei pirmojoje žadinimo ritėje 3, antrojoje, žadinimo ritėje 4 indukuojama EVJ E >, r, proporcinga magnetinio lauko indukcijos B? an trojoje ritėje kitimo greičiui, o indukcijos B2 .reikšmė proporcinga indukcijos B aktyviojoje daviklio zonoje reikšmei.
[0019] Taigi
[0020]
[0021] • proporcingumo koeficientas. Integratoriuje 10 integ-
[0022] ruojame šią įtampą tol, kol žadinimo srovė nusistoja (ir nustoja, kisti B). Jo išėji-me gauname įtampą Uį=KoB + lJin, čia - Ko=KN>S, Ulo - įtampa, buvusi ituegra-
[0023] toriaus išėjime prieš prasidedant jtampos Em integravimui. Integratorius čia naudojamas toks pat, kaip [2], jame yia atėmimo įrenginys, kuriame gaunama atraminė įtampa Uq=Ul - Uį0=KoBo. Kai integratoriaus išėjime atsiranda ši įtampa, iš generatoriaus 8 septintojo išėjimo į analoginio -skaitmeninio keitiklio 15 valdymo įėjimą paduodamas jo paleidimo impulsas ir keitiklio 15 išėjime atsiranda skaičius N0) proporcingas įtampai U0, o tuo pačiu ir indukcijai B aktyviojoje daviklio zonoje.
[0024] Suformavus skaičių No, pirmasis 11 ir trečiasis 12 raktai sujungiam, o antrasis raktas 13 atjungiamas ii prasideda debitomačio darbo režimas. Darbo režime
[0025] debitomatis veikia taip pat kaip ir [2] aprašytas debitomatis. Veikiant impulsui 8 generatoriaus pirmajame išėjime, 6 generatoriaus išėjime atsiranda To trukmės stačiakampis srovės impulsas Jam veikiant daviklio elektroduose atsiranda nau-dingas signalas, proporcingas tekančio daviklio vamzdžiu skysčio debitui. 5 stiprintuvo išėjime veikia signalas proporcingas tarp daviklio elektrodų esančiai įtampai. 6 demoduliatoriuje veikiant impulsui penktajame 8 generatoriaus išėji-me atsimenama 5 stiprintuvo išėjime įtampa U0, kai daviklyje nėra magnetinio lauko, o veikiant impulsui šeštajame 8 generatoriaus išėjime atsimenama 5 stiprintuvo išėjimo įtampa Um, kai daviklyje veikia magnetinis laukas, o žadinimo srovės pereinamasis procesas jau pasibaigęs. Demoduliatoriaus išėjimo įtampa Us lygi šių dviejų įtampų skirtumui. Ji proporcinga skysčio debitui: U6=Um-Uo= =KsBQ. ČiaKs=const. 18 dalijimo bloke ši įtampa padalijama iš skaičiaus No,
[0026] atsiradusio 17 keitiklio išėjime kalibravimo režimo metu. 18 bloko išėjime gauname įtampą Uia, nepriklausančią nuo magnetinio lauko indukcijos aktyviojoje da-
[0027] viklio zonoje:
[0028]
[0029] Čia Ki8=const, Ko=KižJv6/Ki=const. Ši
[0030] įtampa paduodama į indikacijos bloką 16.14 rezistorius ir 15 dvipusis diodinis stabilitronas apriboja įtampą, veikiančią 10 integratoriaus išėjime darbo režimu.
[0031] Priklausomai nuo daviklio daibo sąlygų kalibravimo režimas gali būti kartojamas kiekvieną kartą išmatavus įtampą arba praėjus tam tikram laikui.
[0032] Proporcingo debitui signalo 18 bloko išėjime invariantiškumas magnetinio lauko indukcijos dydžio atžvilgiu gaunamas paprastesnėmis priemonėmis negu prototipe. Be to, šis invariantiškumas išlieka ir tuo atveju, jeigu ant daviklio vidinių sienelių atsiranda feromagnetinių nuosėdų. Taigi šiuo atveju išauga matavimo tikslumas. Ypač tai aktualu Jeigu magnetinio lauko žadinimo ritės neturi šerdies, nes tada fero magnetinės nuosėdos labiau iškraipo magnetini lauką aktyviojoje daviklio zonoje.
Elektromagnetinis debitomatis, kuriame yra daviklis, sudarytas iš nemagneti-nės medžiagos vamzdžio, kurio viduje įtaisyti du izoliuoti nuo vamzdžio sienelių elektrodai bei elektromagneto, turinčio pirmąją ir antrąją žadinimo apvijas, prie daviklio elektrodų pirmuoju ir antruoju įėjimu prijungtas stiprintuvas, žadinimo srovės generatorius, demoduliatorius, valdančiųjų impulsų generatorius, integratorius, iš analogo - skaitmeninio keitiklio ir dalijimo bloko sudarytas normavimo blokas ir indikacinis blokas, be to, pirmosios žadinimo ritės pirmasis įėjimas prijungtas prie žadinimo srovės generatoriaus pirmojo išvado, integratoriaus iš-ėjimas sujungtas su normavimo bloko antruoju signaliniu įėjimu,kurio pirmasis signalinis įėjimas sujungtas su demoduliatoriaus išėjimu, o valdymo įėjimas- su septintuoju valdančiųjų impulsų generatoriaus išėjimu,kurio pirmasis išėjimas sujungtas su žadinimo srovės generatoriaus įėjimu,antrasis,trečiasis ir ketvirtasis išėjimai - su integratoriaus atitinkamai pirmuoju, antruoju ir trečiuoju valdymo įėjimais, o penktasis ir šeštasis išėjimai - su atitinkamai pirmuoju ir antruoju demoduliatoriaus valdymo įėjimais, kurio signalinis jėjimas sujungtas su stiprintuvo išėjimu,o dalijimo bloko analoginis įėjimas yra kartu normavimo bloko pirmasis įėjimas, jo antrasis jėjimas yra kartu analoginio - skaitmeninio keitiklio jėji-mas, o pastarojo išėjimas sujungtas su dalijimo bloko skaitmeniniu įėjimu, kurio išėjimas yra kartu normavimo bloko išėjimas, besiskiriantis tuo,kad į jį papildomai įjungti dvipusis įtampos ribotuvas, sudarytas iš rezistoriaus ir dvipusio diocli-nio stabilitrono, bei pirmasis, antrasis ir trečiasis raktai, pirmojo ir antrojo raktų signaliniai įėjimai su jungti su žadinimo srovės generatoriaus antruoju išėjimu, pirmojo rakto signalinis išėjimas - su antrosios Žadinimo ritės antruoju išvadų ir - per rezistorių - su integratoriaus antruoju įėjimu, o pirmosios žadinimo ritės antrasis išvadas ir antrosios žadinimo ritės pirmasis išvadas sujungti su antrojo rakto signaliniu išėjimu ii integratoriaus pirmuoju įėjimu, be to, dvipusis cliodinis stabilitronas įjungtas tarp pirmojo ir antrojo integratoriaus įėjimų, trečiojo rakto signalinis Įėjimas sujungtas su normavimo bloko išėjimu, signalinis išėjimas - su indikacijos bloko įėjimu, pirmojo ir trečiojo raktų valdymo Įėjimai sujungti su aš-tuntuoju, o antrojo - su devintuoju valdančiųjų impulsų generatoriaus išėjimais.