Вибрационный уровнемер жидкости
ВИБРАЦИОННЫЙ УРОВНЕМЕР ЖИД КОСТИ, содержащий резонатор в виде трубки, сообщающейся с основной емкостью , систему возбуждения и съема колебаний резонатора в вертикальной плоскости, усилитель и частотомер , отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности , резонатор установлен концентрично в также сообщающемся с основной емкостью цилиндрическом корпусе и закреплен в нем у основания, причем расстояние между внешней поверхностью резонатора и цилиндрическим корпусом не превышает удвоенной амплитуды колебаний резонатора. -T42f
СОЮЗ СОЮЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН зав С 01 F 23/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (:,:Г"j/84/ (21) 3503909/18-10 (22) 21, 10. 82 (46) 23,06.84. Бюл. N 23 (72) Ю.К. Тараненко, В.Я. Тришкин и В.Ф. Сирик (53) 681.128.82(088.8) (56) 1. Новицкий П.В., Кнорринг В.Г. и Чутников В.С. Цифровые, приборы с частотными датчиками. Д,, "Энергия", 1970, с. 115, рис ° 4-5. (54)(57) ВИБРАЦИОННЫЙ УРОВНЕИЕР ЖИДКОСТИ, содержащий резонатор в виде трубки, сообщающейся с основной ем,SU„„1099107 A костью, систему возбуждения и съема колебаний резонатора в вертикальной плоскости, усилитель и частото мер, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, резонатор установлен концентрично в также сообщающемся с основной емкостью цилиндрическом корпусе и закреплен в нем у основания, причем расстояние между внешней поверхностью резонатора и цилиндрическим корпусом не превышает удвоенной амплитуды колебаний резонатора.
Ф 10991
Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для дистанционного измерения уровня жидкости.
Наиболее близким к изобретению
5 по технической сущности и достигаемому результату является частотный датчик уровня, содержащий резонатор, выполненный в виде неупругой трубки, закрепленной на упругом основании и сообщающейся с основной емкостью, систему возбуждения и съема колебаний трубки в вертикальной плоскости, усилитель и частотомер (1 3.
Недостатками уровнемера являются низкая чувствительность и ограниченная номенклатура контролируемых сред, обусловленная уменьшением чувствительности при низких плотностях жидкостей. Это подтверждает вид функции преобразования уровнемера:
Л - ж, 3o
T(%)=23(f — =г7
1Н И Н и S s1 3
3Н где Э вЂ” момент инерции жидкости;
Эо — момент инерции трубки с укрепленными на ней яеталями;
Sо — площадь отверстия уровнемерной трубки;
Н вЂ” жесткость упругой заделки З5 при повороте трубки в плоскости колебаний;
h -. уровень жидкости в трубке.
Дифференцируя (1) по $, получаем а т ь| „-г
5 Ъ с 1 T(5tH
Девиация периода Т(1 ) не превышает 3/57, поэтому, как следует из (2), абсолютная чувствительность прямо пропорциональна плотности.
Цель изобретения — повьппение чув— ствительности уровнемера.
Поставленная цель достигается тем, что в вибрационном уровнемере жидкости, содержащем резонатор в виде трубки, сообщающейся с основной емкостью, систему возбуждения и съема . колебаний резонатора в вертикальной плоскости, усилитель и частотомер, резонатор установлен концентрично в также сообщающемся с основной емкостью цилиндрическом корпусе и закрепФ
07 2 лен в нем у основания, причем расстояние между наружной поверхностью резонатора и цилиндрическим корпусом не превышает удвоенной амплитуды колебаний резонатора.
Такое выполнение чувствительного элемента позволяет повысить чувствительность за счет дополнительной присоединенной массы жидкости, образующейся в кольцевом зазоре между резонатором и корпусом. Для трубчатого резонатора эта присоединенная масса максимальна при расстоянии между резонатором и корпусом, не большем удвоенной амплитуды колебаний, и равна:
ДМ = — 56 (Э -8 ), (3) где 1), d — наружный и внутренний диаметры резонатора, соответственно;
Ь вЂ” контролируемый уровень.
На фиг. 1 изображен вибрационный уровнемер жидкости, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1
Устройство содержит резонатор 1, укрепленный в корпусе 2 у основания
3, в котором выполнены четыре отверстия 4. Расстояние между резонатором 1 и корпусом 2 выбирается не больше, чем удвоенная амплитуда колебаний. Внутренняя полость 5 резонатора и полость 6 между наружной поверхностью резонатора и коррусом частично, до уровня h, заполнены жидкостью 7, которая поступает из основной емкости 8 по трубопроводу
9. На конце трубопровода установлен конический переходник 10. Для возбуждения автоколебаний резонатор снабжен приемником 11 колебаний, усилителем 12, возбудителем 13 коле баний, включенными по обычной схеме автогенератора. Для регистрации измеряемого уровня применен цифровой частотомер 14.
Устройство работает следующим образом.
Сигнал от приемника 11 колебаний поступает на усилитель 12 сигнала, выполненный по схеме с двухсторонним амплитудным ограничением. С выхода усилителя сигнал подается на возбудитель 13 колебаний, который восполняет потери. колебательной энергии резонатора i, Частота автоколебаний резонатора 1 при соответствующем подборе фазочастотных характеристик приемника, усилителя и
3 1099 возбудителя близка к собственной частоте резонатора 1 и определяется присоединенной к резонатору массой жидкости 3, которая максимальна при зазоре между резонатором и корпусом, не большем, чем удвоенная амплитуда колебаний, и массой жидкости, находящейся в резонаторе: в сечетрубки на ней (о+ ) о
T= 2л 4
ЗН Н
Д 1тт = — 56|
4 (s) 10
=2 т н . (ь) С1Т(11 Z (So+ j з"
db Т 1 )" ем (1):
3 +-д =2у Д ж 4 сп 0
Н Н
Сравнение (2) и (6) показывает, 20 что чувствительность возрастает на величину о 1 где 3 =
У 2 2 515
Т(ЦН
S 5 исав
9 (Риг. 2
Составитель А. Курочкин
Редактор С. Патрушева Техред С.Мигунова Корректор О. Тигор
Заказ 4341/29 Тираж 610 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Частота колебаний однозначно связана с контролируемым уровнем и регистрируется прибором 14.
Градуировочную характеристику предложенного уровнемера легко получить, воспользовавшись соотношенимомент инерции жидкости, находящейся внутри резонатора; момент инерции присоединенной массы жидкости" !! 2
5 = — о — площадь отверстия рео зонатора;
107 4
5 = — "{д2-ст2) — площадь трубки t нии1
3Π— момент инерции с укрепленными деталями.
Учитывая соотношения для 3
Ф из (4) получаем: дифференцируя (5) по 5, получаем чувствительность уровнемера:
Это позволяет использовать уровнемер на средах, имеющих относительно низкую плотность.
