Устройство измерения уровня жидкости
УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ, содержащее пьезометрическую трубку, датчик разности давлений, соединенный с пьезометрической трубкой и замкнутой газовой полостью емкости с контролируемой жидкостью. отличающееся тем, что, с целью повьшгения точности измерения, в него введены датчик абсолютного давления, соединенный с пьезометрической трубкой, два масштабируюпщх звена, два сумматора, задатчик, опорного сигнала и блок деления, причем вькод датчика разности давлений подключен к входу первого масштабирующего звена, выход датчика абсолютного давления подключен к первому входу первого сумматора и к первому входу блока деления, выход первого масштабирующего звена подключен к первому входу второго сумматора, задатчик опорного сигнала подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к входу второго масштабирующего звена, выход второго масштабирующего звена подключен к второму входу блока деления, g выход которого подключен к второму входу второго сумматора. ро DO по 9)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
69) (!1) 4 (5 1 ) 0 0 1 F 23 / 1 6
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3644111/24-10 (22) 22.07.83 (46) 30,01.85. Бюл. Ф 4 (72) И.Ф.Бородин, В.П.Бушланов и В.И.Кудрявцев (71) Московский ордена Трудового
Красного Знамени институт инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П.Горячкина (53) 681. 128.4 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР
У 573719, кл. G 01 F 23/16, 1973.
2.Авторское свидетельство СССР
У 21156, кл. G 01 F 23/16, 1930 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ
ЖИДКОСТИ, содержащее пьезометрическую трубку, датчик разности давлений, соединенный с пьезометрической трубкой и замкнутой газовой полостью емкости с контролируемой жидкостью, отличающееся тем, что, с целью повьш ения точности измерения, в него введены датчик абсолютного давления, соединенный с пьезометрической трубкой, два масштабирующих звена, два сумматора, задатчик, опорного сигнала и блок деления., причем выход датчика разности давлений подключен к входу первого масштабирующего звена, выход датчика абсолютного давления подключен к первому входу первого. сумматора и к первому входу блока деления, выход первого масштабирующего звена подключен к первому входу второго сумматора, задатчик опорного сигнала подключен к I второму входу первого сумматора, выход которого подключен к входу второго масштабирующего звена, выход второго масштабирующего звена под-. ключен к второму входу блока деления, g выход которого подключен к второму входу второго сумматора.
Изобретение относится к измерительной технике (конкретно - к устройствам измерения уровня жидкости) и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства..
Известен пьезометрический уровнеметр по способу, в котором давление в пьезометрической трубке, погруженной в жидкость, изменяют в пределах достаточных для приведения уровня жидкости в ней к .реперной точке, Ф нанесенной на трубке, а измеряемый уровень определяют по значению этого давления Ц .
Однако известным устройством невозможно обеспечить непрерывное измерение уровня жидкости в сосудах под давлением, так как необходим регулируемый источник сжатого rasa.
Наиболее близким к предлагаемому является пьезометрический уровнемер, используемый в сосудах под давлением, содержащий две трубки и датчик разности давлений f2) .
Однако вследствие сжатия газа в пьезометрической трубке она заполняется жидкостью, высота столба которой отражает смещение точки отбора давления в слое жидкости, при этом теряется однозначная зависимость между давлением газа в пьезометрической трубке и уровнем жидкости.
Цель изобретения — повышение точности измерения уровня жидкости.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерения уровня жидкости, содержащее пьеэометрическую трубку, датчик разности давлений, соединенный с пьеэометрнческой трубкой и замкнутой газовой полостью емкости с контролируемой жидкостью; введены датчик абсолютного давления, соединенный с пьезометрической трубкой, два масштабирующих звена, два сумматора, задатчик опорного сигнала и блок деления, причем выход датчика разности давлений подключен к входу первого масшгабирующего звена, выход датчика абсолютного давления подключен к первому входу первого сумматора и к первому входу блока деления, выход первого масштабирующего звена подключен к первому входу второго сумматора, задатчик опорного сигнала подключен к второму входу первого где
35 — удельная плотность жидкости; — ускорение свободного падения;
h — установившаяся высота столба жидкости в трубке 1.
Пренебрегая температурными изменениями газа в трубке 1 можно запиУ сать
РV =РV (2) 40 объем газа в трубке 1 соответственно при давлениях P и Р
45 где V Ч
Однако л 12
V -= -V + ---- ° h (3) 4 где d — диаметр трубки 1.
Решая совместно уравнения (1) и (3) и исключая h получим
4(ч — V ) 137316 2 сумматора, выход которого подключен к входу второго масштабирующего звена, выход второго масштабирующего звена подключен к второму входу блока деления, выход которого подключен к второму входу второго сумматора., На чертеже приведена блок-схема устройства.
10 Устройство содержит пьезометрическую трубку 1, опущенную в бак и соединенную с датчиком 2 разности давлений и датчиком 3 абсолютного давления, трубку 4, масштабирующее
15 звено 5, сумматор 6, задатчик 7 опорного сигнала, масштабирующее звено 8, блок 9 деления, сумматор 10.
Устройство работает следующим образом.
20 При заполнении бака жидкостью конец пьезометрической трубки 1 погружается в жидкость и тогда абсолютное давление у ее открытого тор1 ца Р начинает превышать. абсолютное
25 давление rasa P1, которое было в баке до достижения жидкостью конца трубки 1. Под действием разности давлений Р -Р1 жидкость поступает в трубку 1 и сжимает газ в ней до зна чения абсолютного давления P кото-! Я Ф рое равно ( г Р - 1Ь, 3
Из уравнения (2) следует
1 г — Р
Р— Рг 4ч(, — ) 1137316 4 штабирующего звена 5, величина коэффициента усиления которого равна
К
5 ч
l Й
pqKp
"a
Ю
Но Ч = — — — < f где f — длина
4 трубки 1.
Тогда
15
Однако Р = aqua + Р
25 (Р— Р4) f . Pq
Н вЂ” ф
Pq (4) В предлагаемом устройстве величи- З0 на Р измеряется датчиком 2 разности давл ний, величина Р— датчиком 3 абсолютного давления, а величина Р1 измеряется и задается при помощи датчика 3 давления и задатчика 7 35 опорного сигнала, причем величины выходных сигналов С датчиков 2 и 3 связаны с измеряемыми величинами соотношением С К1.Р, где K„. - коэффициент чувствительности датчика ° 40
Вькодной сигнал.с датчика 2 pas» ности давлений поступает на вход иасСоставитель М.Рачков
Редактор А.Ревин Техред А.Бабинец Корректор Л.Пилипенко
Заказ 10511/29 Тираж 703 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, %-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патенг", г.ужгород, ул.Проектная,4 где Н вЂ” уровень жидкости в баке
I ° относительно конца трубки
1;
P, — абсолютное давление газа
Г над зеркалом жидкости
Обозначив P .— Р = Pq получим
2 4 ° где Кг — коэффициент чувствительности второго датчика pas ности давлений.
Выходной сигнал с датчика 3 абсолютного давления поступает на вход сумматора 6 и в блок 9 деления. Вто рым слагаемым сигналом сумматора 6 является сигнал с задатчика 7 опорного сигнала, который постоянен и устанавливается при настройке устройства перед заполнением бака жидкостью равным по величине и противоположным по знаку сигналу с выхода датчика 3 так, чтобы выходной сигнал сумматора 10 бып равен нулю.
Выходной сигнал суиматора 6 поступает на вход масштабирующего звена 8,, имеющий.коэффициент усиления К»
Сигнал с выхода иасштабирук»цего звена 8 поступает на вход блока 9 деле ния, где происходит деление его ве личины на величину выходного сигнала, датчика 3. С выхода блока 9 деления сигнал поступает в сумматор 10, где суммируется с выходным сигналом масштабирующего звена-5, и с выхода которого может поступать на вторич.ный измерительный прибор или в систему .регулирования. Функции блоков
5...10 можно осуществлять как средстваии электроавтоматики, так и пневмоавтоматики, объединенныии в вычислительный блок, дополнительный к стандартным датчикам давления.
