RU2309388C2

RU2309388C2 - Inductive coil for calibrating electromagnetic flow meters

Info

Publication number: RU2309388C2
Application number: RU2005133058/28A
Authority: RU
Inventors: Иван Дмитриевич Вельт (RU); Иван Дмитриевич Вельт; Юли Владимировна Михайлова (RU); Юлия Владимировна Михайлова; Алексей Павлович Овчинников (RU); Алексей Павлович Овчинников; Надежда Викторовна Терехина (RU); Надежда Викторовна Терехина; Елена Ивановна Бурзаева (RU); Елена Ивановна Бурзаева
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-10-27
Also published as: RU2005133058A

Abstract

FIELD: testing engineering.

SUBSTANCE: induction coil comprises two identical sections whose turns are made in accordance with the surface weight function bounded by the line that connect points of singularities in which all equipotential lines intersect. The sections are interconnected in series, and are positioned in the passage of the flow meter in planes parallel to the plane that passes through the axis of the passage and line that connects the centers of the electrodes. The third section is interposed between two identical sections.

EFFECT: simplified design and enhanced reliability.

1 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода с помощью электромагнитных расходомеров, к технике их градуировки и поверки имитационным способом.The present invention relates to instrumentation, and in particular to a technique for measuring flow using electromagnetic flow meters, to a technique for their calibration and verification by a simulation method.

Известно устройство для градуировки и поверки электромагнитных расходомеров, содержащее индукционную катушку, витки которой выполнены по линиям поверхностной весовой функции, и преобразователь напряжения [1].A device for calibration and calibration of electromagnetic flowmeters, containing an induction coil, the turns of which are made along the lines of the surface weight function, and a voltage Converter [1].

Недостатком известного устройства является низкая технологичность изготовления и сложность размещения витков по всей поверхности катушки.A disadvantage of the known device is the low manufacturability and the difficulty of placing coils over the entire surface of the coil.

Известно также устройство для градуировки и поверки электромагнитных расходомеров, содержащее индукционную катушку в виде спирали, у которой, по крайней мере, часть каждого витка расположена по линии уровня поверхностной весовой функции, и преобразователь напряжения [2].It is also known a device for calibration and calibration of electromagnetic flowmeters, containing an induction coil in the form of a spiral, in which at least part of each coil is located along the level line of the surface weight function, and a voltage transducer [2].

Недостатком этого устройства является сложность изготовления индукционной катушки для расходомера большого диаметра, например с внутренним диаметром 600 мм и более, печатным способом из-за отсутствия соответствующего технологического оборудования для изготовления печатных плат таких больших размеров.The disadvantage of this device is the difficulty of manufacturing an induction coil for a flowmeter of large diameter, for example with an internal diameter of 600 mm or more, by the printing method due to the lack of appropriate technological equipment for the manufacture of printed circuit boards of such large sizes.

Целью изобретения является усовершенствование конструкции индукционной катушки для упрощения ее изготовления печатным способом без использования сложного технологического оборудования для изготовления печатных плат больших размеров.The aim of the invention is to improve the design of the induction coil to simplify its manufacture by printing without the use of complex technological equipment for the manufacture of printed circuit boards of large sizes.

Эта цель достигается тем, что катушка имеет две одинаковые секции, в каждой из которых витки катушки расположены по эквипотенциальным линиям поверхностной весовой функции. Витки в каждой секции выполнены по части поверхностной весовой функции, ограниченной линией, соединяющей ее особые точки, в которых сходятся все эквипотенциальные линии. Секции соединены между собой последовательно и согласно (т.е. наведенные магнитным полем в них ЭДС складываются) и расположены в канале расходомера в плоскостях, параллельных плоскости, проходящей через ось канала и линию, соединяющую центры электродов, и смещены относительно этой плоскости в противоположные стороны на равные расстояния, соответствующие более половины толщины платы секций, а линии, соединяющие особые точки у каждой секции, и линия, соединяющая центры электродов, находятся в одной плоскости, перпендикулярной оси канала.This goal is achieved in that the coil has two identical sections, in each of which the turns of the coil are located along equipotential lines of the surface weight function. The turns in each section are performed in part of the surface weight function, bounded by a line connecting its singular points at which all equipotential lines converge. The sections are interconnected sequentially and according to (i.e., the EMF induced by the magnetic field in them are added) and are located in the flowmeter channel in planes parallel to the plane passing through the channel axis and the line connecting the centers of the electrodes and are displaced in opposite directions from this plane at equal distances corresponding to more than half the thickness of the board sections, and the lines connecting the singular points of each section, and the line connecting the centers of the electrodes are in the same plane perpendicular to the axis of the channel.

При этом площадь, занимаемая каждой секцией, составляет приблизительно в два раза меньше размера общей площади катушки, необходимой при поверке расходомера имитационным способом.Moreover, the area occupied by each section is approximately two times smaller than the size of the total area of the coil, which is necessary when calibrating the flowmeter using a simulation method.

Фиг.1, 2, 3 и 4 поясняют конструкцию предлагаемого устройства. На фиг.1 изображены линии равного значения поверхностной весовой функции (эквипотенциальные линии) электромагнитного расходомера для плоскости, расположенной по оси канала и линии, соединяющей центры электродов. Поверхностная весовая функция имеет две особые точки (1 и 2), в которых сходятся все эквипотенциальные линии поверхностной весовой функции электромагнитного расходомера. Эти особые точки находятся в местах расположения электродов. Линия 3 проведена через особые точки поверхностной весовой функции. На фиг.2 изображена одна секция индукционной катушки, выполненная в виде двухзаходной спирали, части которой соединены между собой с помощью проводника, обозначенного пунктиром. H1 и К1 соответствуют началу и концу первой части двухзаходной спирали, а Н2 и К2 соответствуют началу и концу второй части двухзаходной спирали. Линия 6 соответствует линии, соединяющей особые точки поверхностной весовой функции, и ограничивает расположение витков секции, проведенных по линиям равного значения весовой функции. Площадь витков, занимаемых секцией, условно можно разделить на две части: рабочую площадь 4, которая на фиг.2 расположена выше линии, соединяющей особые точки поверхностной весовой функции, и служебную 5, которая расположена ниже линии, соединяющей эти особые точки. В рабочей площади значительная часть проводников проведена по линиям равного значения поверхностной весовой функции, а в служебной площади нет проводников, проведенных по линиям поверхностной весовой функции, а все они выполняют служебную роль и необходимы для последовательного соединения всех витков секции. На фиг.3 приведена третья (дополнительная и в некоторых случаях необязательная для применения) секция катушки, предназначенная для компенсации влияния магнитного поля, проникающего через служебную часть площади витков первой и второй секций и наводимого магнитным полем паразитной ЭДС. Линия 7 нанесена на секции для ориентации секции при установке в канале расходомера. Третья секция катушки применяется в том случае, если величина паразитной ЭДС превышает допустимую величину. Такой случай может создаться, если катушка изготовлена для поверки электромагнитных расходомеров относительно небольших размеров, например с диаметрами 200-300 мм. У катушки для расходомеров большего диаметра относительная величина служебной площади к рабочей становится все меньше и меньше, и необходимость в применении третьей секции отпадает. Третья секция образуется соединительными проводниками, повторяющими аналогичные проводники, расположенные на служебных площадях секций. Суммарная площадь витков этой секции равна сумме площадей витков, образуемых служебными площадями первой и второй секции. Третья секция выполняется также в виде плоской платы. При применении третьей секции она соединяется последовательно с первой и второй секциями и включается по наведенной в ней ЭДС навстречу им. Таким образом, суммарная величина паразитных ЭДС, наведенных в части витков первой и второй секций, расположенных на служебных площадях обеих секций, компенсируется ЭДС, наведенной тем же магнитным полем в третьей секции катушки.Figure 1, 2, 3 and 4 explain the design of the proposed device. Figure 1 shows the lines of equal values of the surface weight function (equipotential lines) of the electromagnetic flowmeter for a plane located along the axis of the channel and the line connecting the centers of the electrodes. The surface weight function has two singular points (1 and 2) at which all equipotential lines of the surface weight function of the electromagnetic flowmeter converge. These singular points are at the locations of the electrodes. Line 3 is drawn through the singular points of the surface weight function. Figure 2 shows one section of the induction coil, made in the form of a two-way spiral, parts of which are interconnected by a conductor, indicated by a dotted line. H1 and K1 correspond to the beginning and end of the first part of the two-way spiral, and H2 and K2 correspond to the beginning and end of the second part of the two-way spiral. Line 6 corresponds to the line connecting the singular points of the surface weight function, and limits the location of the turns of the section drawn along lines of equal value of the weight function. The area of the turns occupied by the section can be conditionally divided into two parts: the working area 4, which in FIG. 2 is located above the line connecting the singular points of the surface weight function, and the service 5, which is located below the line connecting these singular points. In the working area, a significant part of the conductors is drawn along lines of equal value of the surface weight function, and in the service area there are no conductors drawn along the lines of the surface weight function, and they all perform a service role and are necessary for the serial connection of all turns of the section. Figure 3 shows the third (additional and in some cases optional for use) coil section, designed to compensate for the influence of a magnetic field penetrating through the service part of the coil area of the first and second sections and induced by the magnetic field of the stray EMF. Line 7 is plotted on the section to orient the section when installed in the flowmeter channel. The third section of the coil is used if the amount of spurious EMF exceeds the permissible value. Such a case may arise if the coil is made for testing electromagnetic flowmeters of relatively small sizes, for example, with diameters of 200-300 mm. With a coil for flowmeters of a larger diameter, the relative size of the service area to the working one is becoming smaller and smaller, and there is no need to use the third section. The third section is formed by connecting conductors repeating similar conductors located on the service areas of the sections. The total area of the turns of this section is equal to the sum of the areas of the turns formed by the service areas of the first and second sections. The third section is also in the form of a flat board. When applying the third section, it is connected in series with the first and second sections and is turned on by the induced EMF towards it. Thus, the total amount of spurious EMF induced in the part of the turns of the first and second sections located on the service areas of both sections is compensated by the EMF induced by the same magnetic field in the third section of the coil.

На фиг.4 изображены два варианта положений секций катушки в канале расходомера. Первый вариант (А) основной, соответствует случаю, когда третья секция не используется. В этом случае основные секции катушки располагаются в канале расходомера в плоскостях, параллельных плоскости 9, проходящей через ось канала 8, и линию, соединяющую центры электродов 3, таким образом, что линия 3, соединяющая электроды и линии 6 каждой секции, находятся в плоскости 10, перпендикулярной оси канала 8. При этом секции касаются друг друга по плоскости 9 и соединены между собой последовательно и согласно.Figure 4 shows two versions of the positions of the coil sections in the flow meter channel. The first option (A) is the main one, corresponding to the case when the third section is not used. In this case, the main sections of the coil are located in the channel of the flow meter in planes parallel to the plane 9 passing through the axis of the channel 8, and the line connecting the centers of the electrodes 3, so that the line 3 connecting the electrodes and the lines 6 of each section are in the plane 10 perpendicular to the axis of the channel 8. In this case, the sections touch each other along the plane 9 and are interconnected in series and in accordance.

Второй вариант (В) положения секций в канале соответствует случаю, когда влияние магнитного поля, проникающего через служебные площади секций, существенно и для его устранения применяется третья секция 11. В этом случае третья (дополнительная) секция 11 располагается между первой и второй в центральной части канала, под их служебными площадями и включается последовательно и навстречу им по полярности наведенной в ней ЭДС. При этом линия 7 третьей секции находится также и в плоскости 10, в которой находятся линии 6 секций двухзаходных спиралей и линия, соединяющая электроды 3.The second option (B) of the position of the sections in the channel corresponds to the case when the influence of the magnetic field penetrating through the service areas of the sections is significant and the third section 11 is used to eliminate it. In this case, the third (additional) section 11 is located between the first and second in the central part channel, under their service areas and turns on sequentially and towards them by the polarity of the induced EMF in it. In this case, the line 7 of the third section is also in the plane 10, in which there are lines 6 of the sections of the double-helix and the line connecting the electrodes 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Индукционная катушка, состоящая из двух или трех секций, устанавливается в канале электромагнитного преобразователя расхода поверяемого расходомера. При включении тока питания преобразователя расхода в катушке наводится ЭДС, значение которой находится в определенном соотношении с сигналом на электродах преобразователя расхода при протекании по каналу заданного расхода. Эта ЭДС известным способом преобразуется с помощью преобразователя напряжения в сигнал, эквивалентный сигналу между электродами при заданном значении расхода жидкости, протекающей по каналу расходомера.An induction coil, consisting of two or three sections, is installed in the channel of the electromagnetic flow transducer of the calibrated flow meter. When the supply current to the flow transducer is turned on, an EMF is induced in the coil, the value of which is in a certain ratio with the signal on the electrodes of the flow transducer when the specified flow rate flows through the channel. This EMF is converted in a known manner using a voltage converter into a signal equivalent to the signal between the electrodes at a given value of the flow rate of the fluid flowing through the channel of the flow meter.

Повышение технологичности изготовления катушки достигается тем, что она выполняется из составных секций, каждая из которых по площади существенно меньше общей площади катушки.Improving the manufacturability of the coil is achieved by the fact that it is made of composite sections, each of which is substantially smaller in area than the total area of the coil.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР, 1. №627343, кл. G01F 25/00 1976.1. USSR copyright certificate, 1. No. 627343, cl. G01F 25/00 1976.

2. Авторское свидетельство СССР №1103079, кл. G01F 25/00 1982.2. USSR copyright certificate No. 1103079, class. G01F 25/00 1982.

Claims

1. The induction coil of the device for checking electromagnetic flowmeters, made by printing, with the possibility of location in the channel of the calibrated flowmeter, characterized in that it has two identical sections, in each of which the coil turns are located along equipotential lines of the surface weight function, while the turns in each the sections are made according to the surface weight function bounded by a line connecting its singular points at which all equipotential lines converge, the sections are interconnected after Accordingly, they are arranged in the channel of the flowmeter in planes parallel to the plane passing through the axis of the channel and the line connecting the centers of the electrodes and are displaced relative to this plane in opposite directions at equal distances corresponding to more than half the thickness of the board sections, and lines connecting the singular points each section, and the line connecting the centers of the electrodes are in the same plane perpendicular to the axis of the channel.

2. The induction coil according to claim 1, characterized in that it has a third section, configured to be located in the center of the channel of the flow meter between two identical sections and connected in series with these sections in order to meet the EMF polarity induced therein.