Способ измерения плотности среды

 

Изобретение относится к вибрационным способам измерения плотности . С целью повьшения точности измерений плотности среды за счет учета изменения жесткости упругого подвеса к колебательному зонду датчика периодически механически жестко присоединяют эталонную массу и по изменению резонансной частоты судят о жесткости упругого подвеса зонда, которая может изменяться от ряда внешних факторов, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1442

А1 (1) 4 О 01 N 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н датоРСнсьь СвиДЯткльСтвМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4158300/31-25 (22) 09.10.86 (46) 07.12.88. Бюл. Р 45 (71) Грозненское научно-производст-. венное объединение "Промавтоматика" (72) Г.М.Кузнецов, И.Г.Кузнецов, И.И. Рабин и Б.Г.Соколов (53) 534.137 (088.8) (56) Патент П1А У 4480461, кл. С 01 N 9/00i 1973.

Патент СНА Р 4491009, кл. G 01 N 9/ОО, 1974.

Патент ПНР Ф 179536, кл. G 01 N 9/00, 1979. (54) CIIOCOB H3MEPF.HH I IIJIOTHOCTH (57) Изобретение относится к вибрационным способам измерения плотности. С целью повышения точности измерений плотности среды за счет учета изменения жесткости упругого подвеса к колебательному зонду датчика периодически механически жестко присоединяют эталонную массу и по изменению резонансной частоты судят о жесткости упругого подвеса зонда, которая может изменяться от ряда внешних факторов. 1 ил.

1442878

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использонано в различных областях промьппленности для автоматического определения плотности среды, например в неф5 тедобывающей промышленности для определения плотности бурового раствора в составе АСУ ТП бурения нефтяных н газовых скважин. i0

Цель изобретения - новьппение точности измерения путем учета изменения упругости крепления- контейнера.

На чертеже изображено устройство для измерения плотности среды, реа- 15 лизующее предлагаемый способ.

Устройство содержит контейнер 1 с известной массой, полость 2 которого заполнена анализируемым веществом с. неизвестной массой. Контейнер 1 20 посредством упругого элемента, выполненного в виде плоской пружины

3, закреплен в корпусе 4. Контейнер

1 жестко соединен с подвижным элементом 5 электромагнитного возбуди- 25 .тсля 6 колебаний, электрически соединенного с усилителем 7, к входу ко-.орого подключен датчик 8 колебаний, кинематически связанный с подвижным элементом 5 электромагнитно- 30

ro возбудителя 6 колебаний.

На контейнере 1.установлен калиброванный груз 9 с известной массой К, выполненный в виде электромагнита с электрической обмоткой 10»

Посредством конического буртика 11 калиброванный груз 9 опирается на подставку 12 с ответной конической выточкой под буртик 11.

Полюса электромагнита калиброванного груза 9 смонтированы против магнитомягкой перемычки 13, выполненной в виде усеченного перевернутого конуса, поверхность которой является зеркальным отображени- 45 ем полюсов электромагнита калиброванного груза 9» Электромагнитный возбудитель 6 колебаний с обмоткой

14 возбуждения жестко закреплен на корпусе 4. Соосио с контейнером 1 на корпусе 4 закреплены входной 15 и выходной 16 штуцеры, соединенные с контейнером посредством эластичных элементов 17 и 18. Выходы усилителя подключены к входу частотомера 19 и к обмот; . 14 возбуждения электромагнитного возГу;,ителя 6 колебаний, а выход частотомера 19 подключен к входам блока

20 определения массы вещества в контейнере 1 и блока 21 определения и кор. ректировки жесткости пружины 3 контейнера 1, выход которого подключен к входной цепи блока 20 определения массы вещества в контейнере 1, в свою очередь выход которого через идентификатор 22 плотности подключен к блоку 23 отображения информации.

Управляемые входы электронных блоков и электрическая обмотка 10 калиброванного груза 9 подключены к выходу блока 24 управления.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемое вещество, например жидкость с неизменной массой m и плотностью ), через входной штуцер 15 поступает в полость 2 контейнера I с массой M который связан с упругим элементом, выполненным в виде„ например, плоской пружины 3 с коэффициентом жесткости С. Электромагнитный возбудитель 6 с усилителем 7, охваченным положительной обратной связью через датчик 8 колебаний, представляет авт око лебательное звено, ксторое под де. ствием возмущающей силы, создаваемой электромагнитным возбудителем 6 колебаний с обмоткой 14 возбуждения, возбуждается в автсколебательном режиме на резонансной частоте.

Из-за недостаточности точности изготовления пружины 3 ее жесткость

С колеблется, Измерить ее в достаточной мере точно з атруднительно. Кроме того, уже г процессе эксплуатации под действием з нако переменных нагрузок, действующих на пружину 3 при ее упругих деформациях, происходит ее старение, что приводит к изменению коэффициента жесткости, который также дополнительно изменяется ст действия температуры. Следствием этого является недостаточная точность измерения плотности анализируемой среды. Поэтому автоматически непосредственно в процессе эксплуатации устройства происходит периодическое измерение истинного з начеьа1я жесткости С пружины 3. Командным сигналом с блока 24 управления на электрическую обмотку 10 калиброванного груза 9 с известной массой m подается электрический ток, под действием электромагнитного поля которого калиброванный груз 9 жестко прикрепляется к магнитомягкой перемычке 13, з 144287 в результате чего колеблющаяся масса контейнера М с анализируемым веществом с неизвестной массой ш изменяется на заранее известную калиброванную

5 массу М„, в следствие чего происходит изменение резонансной частоты колебаяий на новую частоту f которая поступает в блок 2 I определения и корректировки коэффициента жесткости пружины 3 контейнера 1, на второй;., вход которого поступает значение резонансной частоты f<, измеренное частотомером 19 до присоединения известной массы mg калиброванного груза 9. 15

В блоке 21 по измеренным частотам

f и f вычисляется истинное значение коэффициента жесткости, которое позволяет более точно определить измеряемую плотность среды. 20

Пример. Контейнер 1 с известп À массой И=О,040? кг. с /м, в полости которого находится анапизируемое вещество с неизвестной массой, вибрирует на измеренной резонансной 25 частоте f = l57 1/c ° При присоединении к контейнеру 1 капиброванной массы тп =- 0,025 кг-с /с резонансная частота становится равной f< = — 140,428 l/с, Тогда значение козффи- 30 циента жесткости равно 2465 кг/м, После определения коэффициента . жесткости плотность анализируемого вещества с неизвестной массой m, заполнякяцего полость контейнера с обьемом V 0,000581 м, равна

101,9 кг/м..

Применение способа измерения плотности среды позволит повысить точность измерения плотности среды эа счет исключения влияния на результат измерений старения упругого элемента, подверженного периодическим знакопеременным упругим деформациям в процессе эксплуатации, изменения его коэффициента жесткости от действия температуры, неточного определения жесткости в процессе изготовления упругого элемента.

Формул а иэ обр ет ения

Способ измерения плотности среды, основанный на измерении резонансной частоты датчика, выполненного в виде упругого закрепленного контейнера, заполненного испытуемой средой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем учета изменения упругости крепления контейнера, упругость крепления контейнера определяют жестко подсоединяя к контейнеру эталонную массу и измеряя изменение резонансной частоты.

1442878

Составитель 8.Êðóòèí

Техред A.Kpàí÷óK

Редактор И. Горная

Корректор С. Черни

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5

Заказ б37 7/40

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгорг д, ул. Проектная, 4