Измерительный дифференциальный трансформатор

Изменяя длину сердечника из ферромагнетика с постоянным поперечным сечением (уменьшая), изменится (увеличится) магнитный поток через поперечное сечение сердечника, и как следствие изменится (увеличится) значение э.д.с. индукции во вторичном контуре, с точки зрения практики получим измерительный дифференциальный трансформатор.

Принцип действия электромагнитного расходомера основан на физическом эффекте названном электромагнитная индукция – в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает индуцируемый электрический ток и э.д.с. индукции. При прохождении электропроводной жидкости через однородное магнитное поле в ней, как в движущемся проводнике, возникает э.д.с. индукции, пропорциональная средней скорости потока жидкости.

Рис.4 Электромагнитный датчик ПРИ расходомера ИР-51.

Принцип действия ультразвуковых расходомеров класса Расход-7 и Акустрон основан на эффекте Доплера для волн, распространяющихся в среде (газ, жидкость). Эффект Доплера заключается в следующем: если приемник и (или) передатчик движутся относительно среды распространения сигнала номинальной частоты f, то частота сигнала воспринимаемого приемником будет отличатся от частоты сигнала генерируемого передатчиком на величину Df, которая зависит от скорости перемещения приемника и (или) передатчика сигнала и направления перемещения (отдаление или сближение).

Датчик ультразвуковых расходомеров представляет собой два пьезоэлектрических преобразователя (ППЭ) расположенных на противоположных стенках трубы с измеряемой средой и направленных навстречу друг другу. Первый датчик формирует сигнал, совпадающий с направлением движения среды – ППЭ по потоку, второй датчик соответственно против направления движения среды – ППЭ против потока. В момент генерации импульса ППЭ по потоку амплитудой 60В второй датчик подключается схемой управления на приемный тракт измерительной схемы. Время прохождения ультразвукового импульса по потоку фиксируется. Соответственно, в момент генерации импульса ППЭ против потока первый датчик коммутируется на приемный тракт измерительной схемы и время прохождения ультразвукового импульса против потока также фиксируется. Разница времени прохождения ультразвуковых импульсов по потоку и против потока – измеренная искомая задержка, определяющая скорость перемещения среды в трубопроводе. При известных остальных параметрах легко определить текущий расход.

Расходомеры фирмы KROHNE – модель MFM 2081 и MFM 3081 используют физический эффект называемый силой Кориолиса. Сила вводится для учета влияния вращения подвижной системы отсчета на относительное движение материальной точки.

Физический эффект состоит в том, что во вращающейся системе отсчета материальная точка, движущаяся параллельно оси этого вращения, отклоняется по направлению, перпендикулярному к ее относительной скорости или оказывает давление на тело, препятствующее такому отклонению. В системах где присутствует сила Кориолиса возникает ускорение Кориолиса – как следствие изменения относительной скорости движения материальной точки при переносном движении и переносной скорости при относительном движении материальной точки. Переносное движение – движение всех точек подвижной системы относительно условно неподвижной. Собственно принцип действия расходомеров фирмы KROHNE и основан на кориолисовом ускорении.

На Рис 5 видно, что на участке CD частицы протекающей среды будут ускорятся, на участке EF напротив тормозится. В результате трубка деформируется (DD^\ EE^\ FF^\) как показано на рисунке. Трубка со средой не обязательно вращается на 360⁰, ее достаточно вращать по неполной круговой орбите.

Расходомеры данного типа позволяют измерять расход независимо от плотности, давления, температуры, вязкости и поведения измеряемой среды. Наличие воздушных пузырьков и малых твердых частиц не влияет на точность измерения расхода, в отличии от расходомеров использующих ультразвуковой принцип измерения.

Рис. 5 Рисунок поясняющий принцип работы