Устройство для определения положения границы раздела фаз жидкость-газ
УСТРОЙСТВО ДОЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЬ РАЗДЕЛА ФАЗ ЖИДКОСТЬ-ГАЗ , содержащее последовательно соединенные управляемый источник постоянного тока, термочувствительный элемент и дифференциальный усилитель , а также последовательно соединенные таймер, компаратор и индикатор , причем второй выход таймера соединен с управляемым источником постоянного тока, о тл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона контролируемых сред, в него введены интегратор, включенный между дифференциальным усилителем и компаратором, и блок управления, вход которого подключен к третьему выходу таймера, а выход - к управляю-д шему входу интегратора.5S iu оо со 00 кэ
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
1(бц G 01 F 23/24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЙ (21) 3600640/24-10 (22) 06.06.83 (46) 07.03.85. Бюл. й- 9 (72) А.M. Смородинов, С.П. Логвиненко, Ю.А. Григорьев и С.С. Исламов (71) Физико-технический институт низких .температур АН Украинской ССР (53) 681.128.64(088.8) (56) 1. Патент Великобритании
Ф 1535153, кл. С 01 F 23/24, опублик, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ФАЗ ЖИДКОСТЬ-ГАЗ, содержащее последовательно соединенные управляемый источник
„„SU„„1143982 А постоянного тока, термочувствительный элемент и дифференциальный усилитель, а также последовательно соединенные таймер, компаратор и индикатор, причем второй выход таймера соединен с управляемым источником постоянного тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона контролируемых сред, в него введены интегратор, включенный между дифференциальным усилителем и компаратором, и блок управления, вход которого подключен к третьему выходу таймера, а выход — к управляю- щему входу интегратора. оо о
R (Tj Т crt
1 11439
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня различных, в том числе и.криогенных, жидкостей. .Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее управляемый источник постоянного тока, термочувствительный элемент, дифференциальный усилитель,компаратор и индикатор, а также таймер, соединенный с источником постоянного тока и компаратором, и RC -цепочку, через которую второй выход дифференциального усилителя соединен с входом15 компаратора.
Принцип действия устройства основан на сравнении линейнопадающего задаваемого RC-цепочкой напряжсния с величиной термометрического пара- 2О метра в режиме перегрева. термочувст— вительного элемента и на последующем преобразовании временного интервала, соответствующего уровню жидкости, в электрический сигнал (.1). 25
Недостатками известного устройства являются низкая точность измерений и необходимость существенной перестройки при работе с различными жидкостями, ЗО
Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение диапазона контролируемых сред.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные управляемый источник постоянного тока, термочувствительный элемент и дифференциальный усилитель, а также последовательно соединенные таймер, компара-40 тор и индикатор, причем второй выход таймера соединен с управляемым источником постоянного тока, введены .интегратор, включенный между дифференциальным усилителем и компарато- 45 ром, и блок управления, вход которого подключен к третьему выходу таймера, а выход — к управляющему входу интегратора.
На фиг.1 изображена блок-схема 50 предлагаемого устройства; на фиг.2— эпюры напряжений на отдельных блоках.
Устройство содержит управляемый истОчник 1 пОстОЯннОГО тОкау сОеди 55 ненный с входом термочувствительного элемента (ТЭ) 2, выход которого через дифференциальнь,й усилитель 3 и
82 2 интегратор 4 соединен с компаратором 5. На выходе компаратора 5 включен индикатор 6. Управление работой интегратора 4 осуществляется с помощью блока 7 управления. Управляемый источник 1 тока, блок 7 управления и компаратор 5 соединены с вьгходами таймера 8 (фиг.1).
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии ТЭ 2 питается током измерительной мощности от управляемого источника 1 тока, и его сопротивление Р (Т) характеризует температуру контролируемой среды (фиг.2е,6). Падение напряжения на
ТЭ 0(Т) = Р (Т) 1 через дифференциальный усилитель 3, который осуществляет функцию согласования импедансов и подавления синфазной помехи, поступает на интегратор 4 и интегрируется за интервал времени, равный 100 периодам тактовой частоты таймера 8 (фиг.2). Значение интервала равно о
По истечении этого времени таймер 8 включает ток на перегревающее значение мощности, в результате чего термометрический параметр приобретает новое значение (фиг. 28):
R„=R,(T1+ +aR.
В этот же момент блок 7 управления по сигналу таймера 8 переключает знак интегрирования интегратора 4 (фиг.38) и компаратор 5 фиксирует момент обнуления интегратора 4 (фиг. 2 г). Время интегрирования является информативным.
На основании закона сохранения заряда можно записать
R,(.T} I ° 1аО,= Р yg Отсюда время интегрирования R (т) I 100, R,(Т) Π— 1007 3а время „ индикатор 6 заполняется с„ импульсами тактовой частоты {фиг. 2д) . 143982 4 Произведение Р Р= ЬТ- приращение температуры при перегреве в газе. Умножим и разделим произведение o(.ä7 на Р (T), 5 R (7) х й„= = 100 о Е „1(Х-1 X„- К St X,-1 (X,-1) Х dR = R (Г- I LL) Ы ьТ, BT=ReP > где R — тепловое сопротивление ТЭ - М 9 газ; Р— перегревающая мощность. Тогда о(" )" Е Рабочим параметром является отношение сопротивлений Д (Т) х = "+(" e/1 ) (вP Отсюда: 1(=11!х — 1 oLR P Таким образом, число импульсов тактовой частоты, записанное в индикатор 6 за время 1„, равно в процентах отношению сопротивлений. В случаях протяженного ТЭ или решетки из последовательно соединенных точечных ТЭ, прямо или косвенно перегреваемых джоулевым теплом, погруженных на относительную длину Р/1. в жидкость (где Ч вЂ” длина погружения, L — длина ТЭ) положение границы раздела фаз жидкость-газ определяется следующим образом. При измерительном токе, не перегревающем ТЭ, термометрический параметр с достаточной точностью соответствует температуре среды и (Т). При включении тока перегревающей мощности, полагая, что тепловое сопротивление ТЭ вЂ” жидкость близко к нулю, можно считать, что приращение сопротивления за счет перегрева определяется только частью ТЭ, расположенной в газе и выражаемой как No(?-8/4) . Тогда собственно приращение Полное значение сопротивления, измеренное на втором этапе, равно R R (T)+R (т)(1- (Ц R Р ЫьТ Р,(т) д р < Л) R,(т) Тогда выражение в числителе есть не что иное как приращение сопротивления для случая, когда ТЭ полностью находится в газе. Преобразуем это выражение таким образом: -Р т) r где Х„ — отношение сопротивлений (результат измерений), когда ТЭ полностью находится в газе. Подставим выражение для а КОР в формулу (1): Таким образом, определение положения границы раздела фаз жидкость-пар возможно либо по формуле (1) (в этом случае произведение o(R Р определяется расчетным путем), либо по формуле (2) (в этом случае отношение сопротивлений Х„ ТЭ, находящегося полностью в газе, определяется при калибровке ТЭ). Если тепловое сопротивление ТЭ— жидкость не равно нулю, формула для -определения положения границы раздела фаз жидкость-пар, имеет вид (x,-x) х Т р,-х )х Ro(T) .где Х - — отношение сопротивле1 ния, когда ТЭ полностью находится в жидкости (определяется при калибровке ТП). Технико-экономический эффект от использования изобретения состоит в исключении погрешности за счет временной и температурной нестабильности элементов; в возможности исключения влияния доминирующей помехи за счет выбора периода измерения кратным периоду доминирующей помехи; отсутствии необходимости в перекалибровке и перестройке при проведении измерении в различных криогенных жидкостях. 1143982 к(т) Юых4 Составитель А. Курочкин Редактор Аг. Шандор Техред.С.Йовжий Корректор И. Зрдейи Заказ 894/34 Тирая 703 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. Филиал ППП "Патент", г. Укгород, ул. Проектная, 4
