2. Меточные расходомеры

Меточными называют расходомеры, основанные на измерении времени перемещения какой-либо характерной части (метки) по­тока на контрольном участке пути.

Метку в потоке создают, как правило, искусственным путем. Метки могут быть самые разнообразные: ионизационные, радио­активные, физико-химические, тепловые, оптические, ядерно-магнитные и др. Соответственно различны будут устройства для создания метки и ее детектирования при прохождении ею конт­рольного участка пути. Радиоактивные, физико-химические и некоторые оптические метки создают путем ввода в поток по­стороннего вещества-индикатора. В большинстве остальных слу­чаев метка образуется в самом потоке без ввода постороннего ве­щества. Меточные расходомеры — приборы не непрерывного, а дискретного действия, но при высокой частоте образования ме­ток можно практически говорить о непрерывном измерении расхо­да. Значительно чаще меточные расходомеры применяют не в ка­честве эксплуатационных приборов для непрерывного измерения, а для различных лабораторных и исследовательских работ, и в частности при градуировке и поверке других расходомеров.

Погрешность измерения расхода у меточных расходомеров колеблется от плюс минус (0,1÷0,2) до (2-3) процентов в зависимости от рода метки, измерительной аппаратуры, способа детектирования и соответ­ствия скорости перемещения метки средней скорости потока. Наибольшая точность достигается при отсутствии необходимости в отборе проб в контрольных сечениях. Длина контрольного уча­стка, в зависимости от рода метки, может быть от нескольких миллиметров до нескольких километров.

Меточные расходомеры могут быть с одним или двумя детек­торами метки. В первом случае рисунок 1.2(а) контрольное расстоя­ние L считается от места ввода метки 1 до детектора 2, во втором рисунок 1.2(б) — между двумя детекторами 2 к 3.

Рисунок 1.2 - Принципиальные схемы меточных расходомеров

Обычно у меточных расходо­меров расстояние L в процес­се измерения остается неизмен­ным, но были разработаны рас­ходомеры, у которых время Дт поддерживалось постоянным пу­тем автоматического перемещения одного из детекторов и изме­нения таким образом расстояния L, которое в этом случае будет измеряемой величиной. В этом случае достигается линейность шкалы, но усложняется устройство. Такие расходомеры не полу­чили распространения.

3. Приборы с электромагнитными метками.

1.3.1 Принцип действия

В рассматриваемых приборах имеется катушка-отметчик, расположенная рядом с трубопроводом или намотанная на него, которая в зависимости от свойств измеряемого вещества создает токовую или магнитную метку. При проходе метки через контрольное сечение, где расположена вторая катушка, в последней возникает импульс тока. Время перемещения метки на контрольном участке определяется по разности между временем появления импульса во второй катушке и временем подачи возбуждающего импульса в первую катушку.

На рисунке 1.3 показана схема прибора с токовыми метками для измерения расхода электропроводной жидкости, движущейся по прямоугольному каналу А.

Рисунок 1.3 - Схема расходомера с токовыми метками

Токовая метка создается прямоугольной катушкой Б, расположенной параллельно плоскости канала, при подаче в нее прямоугольного импульса тока от генератора 5. Возникающий при этом в жидкости ток перемещается вместе с ней. Когда он проходит мимо приемной катушки В, установленной на расстоянии х от первой катушки с другой стороны канала перпендикулярно к его плоскости, в ней возникает ЭДС. В момент пересечения токовой меткой плоскости катушки. В ЭДС в ней переходит от положительного к отрицательному значению. Поэтому время Δτ перемещения метки по контрольному участку длиной х равно разности времен между моментом, когда ЭДС в катушке. В становится равной нулю, и моментом подачи возбуждающего импульса в катушку Б. Сигнал от катушки В поступает на умилительно-амплитудный ограничитель 1. Последний, связанный через ключ Г с генератором 5, включает его в момент перехода через нуль напряжения на выходе усилителя 1. На селектор полярности 2 одновременно поступают сигналы от усилителя 1 и генератора 5 после дифференцирования вырабатывае­мых им прямоугольных импульсов тока. Выходной сигнал селектора 2 имеет сложную форму. Его передний фронт переключает триггер 3, на выходе которого образуется прямоугольный импульс. Частота этих импульсов, равная частоте импульсов генератора 5, и, следовательно, обратно пропорциональная расходу, измеряется частотомером 4. [17]