Устройство для прецизионного измерения плотности жидкости

 

Изобретение огносстсч к ч мерительной технике, а имей о к i i- телям плотности, и мохет. быть испог1-- зовано для прецизионных шме - плотности жидких сред, Цель изоьретения - повышение точное11 -i измерении,, В устройство, содержащее измерительный сосуд 1, поплавок / с посч чяшым магнитом 3 л ферромагнитным сердечником 4, соленоид ээ индукционную Г ±. /у, l - -В л тушку 6, генератор 7 переменного тока, фазочувствитепьный выпряьгитель 8, нормирующим усилителъ 9, регулятор 10 и цифровой per стратор 15, введены знало го-цифро ые лреобратователи 11 и 12, пульт 3 упрэвпения, гщфрояой вычислительный бток 14j ключ 16 и резистор 17о Плотность анализируемой жидкости расс« -1тызается в цифровом БЫ iMcnn ч о т1 4 лт спецн е api lMeT- 4irOi oi ь ъ ч T fOGih , кслит-еп зо oi v вводится пего ippos i „ н п де«1 г -i ни. 17, т рео ход ерв i i зоватс .е- 1 Hbi-- 6ЛО О t лени2 KJIV - размык е сч, а цеть пита я с ет ьопгит кратность II ц . i f НЯ F с1°Опан1 f inc; о-1т и , in i ЧЛ с i тн t Дм ip Гр Т t 1з I ,T lJt TJ u- j „, |Ц( i t лО Г т 31 л1.Чч,СК1 1 ог Ч t чо т S т - з - -, го оос ч-еччвает чогоЮ ): V4 4ЙТЬ л С -1 ) f 4s- « s5 о C l5 «Л , -Г

„„BU„„ I 642319

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН рц G 01 N 9/12, 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф ттт

1 ".:, тт т Г ттт

1Г

11

J!

1 т (21) 4634908/25 (22) 09.01.89 (46) 15.04.91. Бюл. Кт- 14 (7?) А.В.Кочеров, 11.П.Шишкарев, Ю .Н.Белов, Г.А.Носов и В.И.Мордин (53) 538 ° 14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 389439, кл. 4 01 N 9/22, 1969.

Авторское свидетельство СССР

9 630557, кл. G 01 N 9/12, 1978,. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ПРЕЦИЗИОННОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ И1тЦКОСТИ (57) Изобрете«ие Относится к измерительной технике, а именно к 1=з;.тор:-1телям плотйости, и може-т быть испол.:— зовано для прецизионных измер;1..-й плотности жидких сред, Цель изобретения — повышение точности измерений.

В устройство, содержащее измерительный .сосуд 1, поплавок 2 с пост ян 1ым магнитом 3 и ферромагнитным сердечником 4, соленоид 5, индукционную к зтушку 6, генератор 7 переменного тока, фазочувствительный выпрямитель 8, нормирующ«й усилитель 9, регулятор 10 и цяфрОВОй рЕГ -:.СтратОр 15, ВВЕдЕ«1т1 а«алого-цифровые преобразователи 11 и

12, пульт 13 у 1равле1тия, цифровой вычислительный блок 14, ключ 16 и резистор 17„. Плотность анализируемой жИДКОСтн РаССЧ«тмпаЕтСЯ П Ц1тфР-ВОМ вычисли-: О" ьгстт б;: Отх . 4;.E.-". " специ.:е аР1-„ ф>rЕТИЧЕС-,,<,;.: « ..",О-т-,т,".. т т 1Е1Е11;. т1, КОЛИЧP.C.Ò,"30 КОТ " -!Х Втзодт1ТСЯ НЕГО 1P" ОЗ ; .т-, " " :! .-тг -:i= —, 1т11тП=IIPE!!1."...-,; . . i: т тт 1 1! - . С :вс 1 "В, 1:. нии 1 у преп 11 11 ОБ ан1 ., т1 " 1!E!, От

::;од 1:ерв.-.;..1:а1::: .; -лс1 О-! ". »1!t Бы, . е;.б1т 1-ЗОВЯТЕЛЕ: !: J.i,!::;- .т1М -.»1т .«С 111 ным блот:.О." - т с . 1т!т :тБпя . :"... : v « „ ;—

ЛЕНИЕ т;ЛЮтт.» б,:О i i E E, «p!) .,1т1Чт- (K!

Размык-е-:ñß «Р« .-;;oi об .:-". ч1тваетс=.

ЦЕПЬ ПИТЫ:;. т C."I. .".EOE-.-:.т З 5.;: . ..: ".-.1Б,ет вопло с:: ., 1то обc ге- «Бает многоКратНОСтЬ -т1ср; .. ..1т 1..1.,! тт т

:4 .ъ

j g

l, .,,@

:, т и 1 ! тратт. т т

1„.. ",Ф:

:.-.:т й

1642319

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям плотности, и может быть использовано для прецизионных измерений плотности жидких сред.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.l представлена функциональная схема устройства для прецизион- 1О ного измерения плотности жидкости; на фиг.2 — функциональная схема цифрового вычислительного блока.

Устройство для прецизионного измерения плотности жидкости содержит 5 (фиг.1) измерительный сосуд 1, внутри которого размещен поплавок 2 с постоянным магнитом 3 и ферромагнитным сердечником 4 и иа внешней поверхности которого закреплены соленоид 5, 20 ,взаимодействующий с магнитным полем постоянного магнита 3, и индукционная катушка 6 дифференциально-транс1 форматорного типа, взаимодействующая . с ферромагнитным сердечником 4, а 25 также генератор 7 перемещенного тока, фазочувствительный выпрямитель 8, нормирующнй усилитель 9, регулятор 10, аналого-цифровые преобразователи (AIIII)

11 и 12, пульт 13 управления, цифро- 30 вой вычислительный блок (ЦВБ) 14, цифровой регистратор 15, ключ 16, резистор 17 и обц1ую шину, Первичная обмотка индукционной катушки 6 подключена к выходу генератора 7 переменного тока, а вторичная обмотка индукционной катушки б соединена с входами фазочувствительного выпрямителя 8, выход которого подключен через нормирующий усилитель 9 к вхо- * 40 ду второго АЦП 11 и к входу регулятора 10, выход которого соединен с информацион п>?м входом ключа 16, подсоединенного управляющим входом к первому выходу ЦВБ 14 и выходом — к одному выводу соленоид" 5. ЦВБ 14 под-. ключен первым входом к выходу пульта

13 управления, вторым выходок — к входной шипе цифрового регистратора

15, вторым входом — к выходу первого

ЛЦП 12 и третьим входом — к выходу первого ЛЦП 11. Вход первого АЦП 12 подключен к другому выводу соленоида .

5 и через резистор 17 к общей шине.

Цифровой вычислительный блок 14 содержит (фиг.2) центральный процессор 18, пд шинам данных связанный с постоянным запоминающим узлом (ПЗУ)

19, оперативным запоминающим узлом (ОЗУ) 20, элементом 21 ввода- вывода и таймером 22.

Устройство для прецизионного измерения плотности жидкости работает следующим образом.

При подготовке к работе измерительный сосуд 1 заполняется анализируемой жидкостью, ключ 16 заперт, обмотка соленоида 5 обесточена. Поплавок 2 находится в верхнем (всплытом") положении, превышающем "Нулевую отметку" (отметку, соответствующую положению поплавка 2, когда выталкиваюцая сила, действующая на полностью погруженный поплавок, уравновешена силой удержания соленоида) на величину Q h. Первичная обмотка индукционной катушки б запитана от генератора 7 переменного тока.

В момент включения питания ЦВБ 14 аппаратными средствами центрального процессора 18 автоматически производится запуск программы инициализации (генер ации системы), являющейся неотъемлемой частью вычислительной системы и расположенной в ПЗУ 19, одной из функций которой является обнуление рабочей области ОЗУ 20.

Далее в рабочие ячейки ОЗУ 20 ЦВБ

14 вводится необходимая управляющая информация. Дпя этого на пульте 13 управления нажимается: функциональная клавиша "11" и любая числовая О,!...Ð (в шестнадцатиричном коде), соответствующая выбранному количеству последовательпых измерений; функциональная клавиша "Б и любая числовая, соответствующая ошибке регулирования в машинных единицах (м.е.).

Процесс измерения начинается нажатием функциональной клавиши "П" (пуск) на пульте 13 управления. 11ри этом с выхода элемента 21 ввода-вывода ЦВБ

l4 (фиг,2) подается сигнал а управляющий вход ключа 16. Сигнал, поступающий с вторичной обмотки индукционной катушки 6, пропорциональный величине отклонения поплавка 2 АЪ„ от

"нулевой отметки", после детектирования в фазочувствительном выпрямителе

8 и преобразования в нормируюшем усилителе 9 в напряжение, например, диапазона+5 В (знак показывает направIt ление отклонения поплавка 2 от нулевой отметки ) поступает на вход регулятора 10; работающего по интегральному закону регулирования, Токовый сигнал с выхода регулятора 10 запиКонтроль регулирования з а«яп 11 в а — ется при соблюдении условия {1 { — Б, где S — ошибка регулирования, вводимая в ОЗУ 20 при 1{адгатавке устройствая к работе. Это означает, что с до-. пустимой погрешностью регулирования

ll поплавок 2 зафиксирован з зоне нулевой отметки"„, Далее выходной токовый сигнал с обмотки соленоида 5, прапарцианаль— ный плотности анализируемой жпд«асти и преобразуемый в сигнал напряжения на резисторе 17 R, подается ня ïåpвый АЦП 12 и после преобразования в !

2-разрядный цифровой кад К на вход элемента 2! ввода-вывода ЦВБ !4. Центральный процессор !8 считывает с элемента 21 ввода-вывода сигнал К и суммирует его с содержимым рабочей ячсйки ОЗУ 20. предназначенным для хранения суммарного значения сигналов К к данному циклу измерения.

Далее центральный I.poöåññoð 18 через элемент 21 ввода-вывода выдает сигнал на запирание ключа 16, что приводит к обесточиванию управляющей

55

S 16423 управляющую обмотку

5 через замкнутый ключ 16, создавая электромагнитное поле, действующее на магнит 3 в направлении перемещения поплавка 2 к "нулевой отметке".

Процесс регулирования контролируется по сигналу, поступающему с выхода нормирующего усилителя 9 на вход второго АЦП 11, где он преобразуется в

12-разрядный цифровой кад R и подается .на вход элемента 21 ввода-вывода

ЦВБ 14, например, в соответствии: {м{1ка =

R!„!1{1= 0 В = 2048 м.е.

+К{м,, = +5 В = 4095 м.е.

Процесс регулирования (уравновешивание выталкивающей силы, действующей на поплавок 2,силой удержания соленоида 5) считается завершенным, 20 когда сигнал R< принимает значение, равное 2048 м.е.

На реальном объекте алгоритм измерения плотности имеет следующий вид.

В ЦВБ 14 центральный процессор 18 с 25 периодичностью, задаваемой таймерам

22, производит сравнение текущего сигнала R<т с уставкой R{„L » определяя текущую ошибку регулирования

{1К, с занесением ее в, некоторую рааочую я -.айку ОЗУ 20:

Ь К = (R — 2048! м.е.

19 б обмотки соленоида 5 и всплытию поплавка 2. Следующим действием центрального процессора 18 является наращивание на единицу содержимого рабочей ячейкр ОЗУ 20, хранящей текущее число измерений N и сравнение его с конечным числом измерений N вводимым в ОЗУ 20 при подготовке устройства к работе.

Если N, — N $0 (не произведено указанное число измерений плотности жидкости), то центральный процессор 18 через время ТЕ{,{11, задаваемое таймером

22 и предназначенное для осуществления полного всплытия поплавка 2, выдает сигнал на отпирание ключа 16 тем самым определяя начало следующего измерения.

При N, = N центральный процессор

18 вычисляет плотность П па формуле

Rg, 1 =

П = ---= †-- К N М1 где П вЂ” плотность анализируемой жидкости

R — значение сигнала силы удер2 жания соленоида при i — м измерении;

Км, — масшIябный «Рэфф -:циентэ р ссчитываемый в результате гариравки пзмерпгел1 пай схемы.

Для вычиг пения пла "на сте1 г{ентр аль" ный процессор 18 па программе, заши", ай I ПЗ) 1 9 бег от из pябачей я {ей— ки ОЗУ 20 суммар.-ае значение К ум2 нажает ега на ма штабный коэффициент

R ., хранящийся в IIЗУ 19, и произведенйе делит ца число изме!{ений N нахоЭ дяшееся в рабочей ячейку ОЗУ 20, Результа измеренг{я плотности перекодируется центральным процессором 18 в формат средства отображения информации и передается чер» з элемент 21 ввода-выводя ня цифровой регистратор ! 5 для визуяльнага контроля„

Использование изобретения позволяет повысить точность измерений за счет многократного павтсрени;-: процесса измерения с псследующи." усреднением значения 1латнасти жид«ости.

Формула изобретения

Устройство для прециз1.аннага измерения плотности жидкости, содержащее измерительньп сосуд. размещенгп,11 внутри сосуда поплавок с устаноглен ыми

Составитель В. Костюхин

Техред М.Дидык Корректор С. Черни

Редактор М. Бандура

Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Заказ 1141

11 ll

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

7 164231 в нем постоянным магнитом, находящимся в магнитном поле солноида, и с ферромагнитным сердечником, находящимся в поле индукционной катушки, подключенной первичной обмоткой к выходу генератора переменного тока и вторичной обмоткой — к входам фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен через нормируюший усилитель с входом регулятора, а также резистор, общую шику и цифровой регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два аналого-цифровых преобразователя, пульт управления,циф" ровой вычислительный блок и ключ, подсоединенный информационным входом к выходу регулятора, управляющим входом ". к первому выходу цифрового вычислительного блока и выходом — к одному выводу соленоида, другой вывод которого подключен к общей шине через резистор и к входу первого аналого-цифрового преобразователя, цифровой вычислительный блок подсоединен первым входом к выходу пульта управления, вторым входом — к выходу первого аналого-цифрового преобразователя, вторым выходом " к входной шине цифрового регистратора и третьим входом " к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом нормирующего усилителя.