руемому в виде Ар = р + рвак = yh - рвак + рвак = yh, где Лак — разрежение, создаваемое в емкости ME при ее наполнении (Z3 = 1 и газовая полость емкости ME сообщается с вакуум-насосом), у — удельный вес жидкости, р =yh —/?вак — выходной сигнал барботажного измерителя веса дозы.
Таким образом, вес дозы равен весу жидкости, заключенному в емкости ME между положениями верхнего и нижнего уровней, соответствующими моментам срабатывания элементов сравнения. Для ME цилиндрической формы с площадью зеркала S вес дозы G определяется равенством G = S у (h\ — hj) = S (р31 — р3\) и при р32 = const однозначно зависит от давления задания дозы />з1 = Sy h\.
Разработанная система весового дозирования обладает рядом преимуществ перед известными системами аналогичного назначения [3]. Основными из них являются:
• высокая надежность, обусловленная отсутствием сложных по конструкции весоизмерительных узлов;
• высокая точность дозирования (до 0,5 %) от заданного значения веса дозы);
• возможность тарировки ДУ на любой неагрессивной жидкости, например, на водопроводной воде.
ЛИТЕРАТУРА
1. Безменов B.C., Ефремова Т.К., Тагаевская A.A., Шубин А.Н. Универсальные системы многокомпонентного дозирования // Автоматика и телемеханика. 1999. N° 6.
2. Безменов B.C., Ефремова Т.К., Тагаевская A.A., Шубин А.Н. Проточный преобразователь расхода — элемент для создания универсальных пневматических систем автоматического дозирования жидкостей // Датчики и системы. 1999. № 5.
3. Морозов Т.Н. Оптимизация процессов дозирования химикатов и красителей в текстильной промышленности. М.: Легпромиздат, 1986.
Василий Серафимович Безменов — канд. техн. наук, зав. сектором Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (ИНУ РАН);
Тамара Константиновна Ефремова — канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник И НУ РАН;
Агния Аркадьевна Тагаевская — канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник И НУ РАН.
Ш (095) 334-89-50 □
УДК 681.523.2(0,55)
ПОВЫШЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
ТЕРМОПНЕВМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДРОССЕЛЬНОГО ТИПА
Э.И. Чаплыгин, Е.А. Дьячков, С.Г. Телица, В.А. Горюнов
Приведены результаты исследований, направленных на увеличение чувствительности термопневмопреобразо-вателей дроссельного типа благодаря параллельному подключению п одинаковых модулей и выбору суммарного расхода в качестве меры температуры.
Аэрогидродинамические методы измерения температуры газовой среды широко применяются в системах автоматического управления технологическими процессами. В основе работы термопневмопреобразовате-лей дроссельного типа лежит фундаментальное свойство газов увеличивать вязкость при нагреве.
Обычный дроссельный измерительный модуль состоит из проточной камеры, на входе и выходе из которой установлены дроссели (рис. 1) [1]. В зависимости от того, какой из дросселей нагревается: на входе Др1
ДР1 Др2
Рис. 1. Схема модуля дроссельного термопневмопреобразователя
или на выходе Др2, имеет место различный характер изменения давления рн в междроссельной камере. Давление рИ увеличивается при нагреве дросселя Др2 и уменьшается при нагреве дросселя Др1. Мерой температуры Тявляется изменение давления рн в камере.
Отметим, что функция Т = Т(рн) линейна только при ламинарном течении в обоих дросселях. Если поток в любом из них турбулентный, она становится нелинейной.
К числу недостатков дроссельных термопневмоп-реобразователей можно отнести низкую чувствительность. Чувствительность можно повысить (удвоить), если измерительные модули включить по мостовой схеме (рис. 2). В этом случае одно плечо модуля работает при нагреве входного дросселя Др1, а второе — при нагреве выходного дросселя Др2, а мерой температуры служит перепад давлений в междроссельных камерах Ар. Мостовая схема дает максимальную возможную чувствительность дроссельных термопневмопреобразователей. Если чувствительность недостаточна, то применение аналоговых (иногда многокаскадных) усилителей становится неизбежным.
40 _ Sensors & Systems • № 3.2001
Рис. 2. Мостовая схема подключения модулей дроссельных термопневмопреобразователей
Рис. 3. Баланс расходов в суммирующей камере
Нагрев
Т=Т(а)
Рис. 4. Дроссельный термопневмопреобразователь повышенной чувствительности: а — структурная схема; б — результаты экспериментальных исследований
Нами разработаны и исследованы другие возможности увеличения чувствительности, основанные на суммировании сигналов от нескольких параллельных измерительных модулей. В качестве меры температуры предлагается принять не изменение давления, а изменение расхода.
Рассмотрим баланс расходов в суммирующей камере, к которой подходит я одинаковых потоков с расходом Qj (рис. 3). Суммарный расход из камеры (А = = T.Qj= п Qj, т. е. суммарный расход увеличивается пропорционально общему количеству параллельно работающих измерительных модулей.
Отметим, что £>г» Apf~, и общее увеличение чувствительности измерительной цепи, состоящей из я параллельно работающих измерительных модулей составит Jn, если мерой температуры избран расход.
На первый взгляд, выбор расхода в качестве меры температуры вместо давления кажется нерациональным, так как для одного модуля имеет место снижение чувствительности. Однако для повышения чувствительности может быть взято неограниченное количество параллельно работающих модулей, а суммирование расходов не представляет никаких проблем. Отметим также, что суммирование давлений для числа потоков, втекающих в суммирующую камеру, более двух в практическом отношении невыполнимо.
Дроссельный термопневмопреобразователь повышенной чувствительности, в котором мерой температуры служит расход, состоит из я параллельно работающих одинаковых термопневмопреобразователей дроссельного типа с нагревом выходного дросселя [2] (рис. 4). Специальными каналами (рис. 4, а) междроссельные камеры соединены с суммирующей камерой (сумматором расхода). Выход сумматора (суммарный расход потоков Qj) измеряется расходомером генераторного типа [3].
Макетный образец термопневмопреобразователя повышенной чувствительности с параллельными измерительными модулями исследован в лабораторных условиях. Генератором теплового потока служит керосиновая лампа, дающая достаточно равномерное тепловое поле на выходе стеклянной колбы. Истинные значения температуры измерялись термопарой. На рис. 4, б показан характер зависимостей частоты генератора ю = ю(71) для одного (кривая 1) и трех (кривая 2) параллельно работающих модулей.
Проведенные испытания подтвердили возможность повышения чувствительности дроссельных термопневмопреобразователей благодаря параллельному включению отдельных модулей и выбору расхода в качестве меры температуры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Залманзон Л. А. Аэродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. М.: Наука, 1973.
2. Пат. 2117266 РФ. Пневматический дроссельный измеритель температуры // Изобретения. 1998. №22.
3. Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием: Каталог- справочник. М.: ВНИИТЭМР, 1989.
Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете.
Эдуард Иванович Чаплыгин — д-р техн. наук, проф.; Евгений Агександрович Дьячков — канд. техн. наук, доц.; Сергей Григорьевич Телица — канд. техн. наук, доц.; Владимир Агександрович Горюнов — инженер. Ш (8442) 25-53-94 □
Датчики и Системы • № 3.2001
41
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.