Устройство для измерения плотности жидкости

Использование: для измерения плотности нефтепродуктов, растворов кислот, щелочей и других жидкостей. Сущность: устройство содержит сосуд с исследуемой жидкостью, в которую погружен поплавок, связанный с измерительным преобразователем, и регистрирующее устройство. Верхний торец поплавка снабжен зеркалом, а измерительный преобразователь содержит телекамеру, на которой на фиксированном расстоянии друг от друга закреплены точечные источники света, обращенные вместе с телекамерой в сторону жидкости и поплавка. Технический результат - повышение точности и надежности измерений. 1 ил.

 

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для измерения плотности нефтепродуктов, растворов кислот, щелочей и других жидкостей.

Известны устройства для измерения плотности жидкости - ареометры, выполненные в виде поплавка (стеклянной ампулы с грузом), снабженного шкалой, отградуированной в единицах плотности [1].

Для выполнения измерений исследуемую жидкость заливают в сосуд и в нее погружают ареометр. В зависимости от плотности жидкости меняется глубина погружения в нее ареометра, что и служит основанием для выполнения измерений. Плотность жидкости при этом считывается визуально.

Ареометры обладают следующими недостатками:

- визуальное считывание информации связано с дополнительной погрешностью измерений, связанной с ошибками оператора, и не отвечает требованиям автоматизации измерений;

- при измерении плотности смачивающих жидкостей дополнительным источником погрешности измерений служит мениск, затрудняющий считывание информации.

Известны устройства для непрерывного измерения плотности жидкости, основанные на взвешивании заданного объема жидкости, измерении гидростатического давления на заданной глубине и др., в которых исключается влияние мениска на точность и принципиально решается задача автоматизации измерений, однако конструкции таких устройств характеризуются значительной сложностью [2-3].

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является устройство, содержащее поплавок, погруженный в жидкость и снабженный штоком, перемещающим по высоте плунжер измерительного преобразователя, сигналы которого обрабатываются в регистрирующем устройстве [4].

Прототип обладает рядом недостатков:

- поплавок механически (посредством штока) связан измерительным преобразователем, что приводит к дополнительной нагрузке, создаваемой на поплавок и ухудшающей точность и надежность измерений;

- объем жидкости, вытесняемой поплавком со штоком, непостоянен, так как при погружении поплавка в жидкость вместе с ним погружается и часть штока, и это также влияет на точность измерений.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в устранении этих недостатков путем создания условий, когда поплавок свободно плавает в жидкости, будучи полностью погруженным в нее.

Для решения этой задачи в предлагаемом устройстве, содержащем сосуд с исследуемой жидкостью, в которую погружен поплавок, связанный с измерительным преобразователем, и регистрирующее устройство, в соответствии с изобретением и в отличие от прототипа, верхний торец поплавка снабжен зеркалом, а измерительный преобразователь содержит телекамеру, на которой на фиксированном расстоянии друг от друга закреплены точечные источники света, обращенные вместе с телекамерой в сторону жидкости и поплавка.

В результате в предлагаемом устройстве поплавок свободно плавает в жидкости, будучи полностью погруженным в нее. Объем вытесненной им жидкости неизменен и исключено влияние мениска на точность измерений.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображены: сосуд 1 с исследуемой жидкостью, в которую погружен поплавок 2, на верхнем торце которого установлено зеркало 3, измерительный преобразователь, содержащий телекамеру 4, на которой на фиксированном расстоянии друг от друга установлены точечные источники света 5 и 6, и регистрирующее устройство, выполненное в виде компьютера 7, в котором установлено устройство 8 для ввода видеосигнала в компьютер.

Устройство работает следующим образом. Изображения источников света 5 и 6, отраженные от поверхности исследуемой жидкости и зеркала 3, попадают в телекамеру 4. Выходной видеосигнал телекамеры, содержащий видеоизображения точечных источников света, преобразуется в устройстве 8 из аналоговой формы в цифровую и вводится в компьютер 7. При этом изображения точечных источников света отображаются на дисплее компьютера 7, как это показано на чертеже.

Расстояния X1 и Х2 между центрами этих видеоизображений в видеокадре обратно пропорциональны расстояниям от телекамеры 4 до поверхности исследуемой жидкости и зеркала 3, а разность этих расстояний пропорциональна глубине погружения поплавка в жидкость, которая пропорциональна искомой плотности жидкости, что и служит основанием для выполнения измерений.

Измерения выполняются под управлением компьютерной программы, в которой искомая плотность жидкости вычисляется по формуле:

где С - метрологическая постоянная, определяемая на основе калибровочных измерений.

Результаты экспериментальных исследований макета устройства, содержащего бескорпусную телекамеру с объективом с фокусным расстоянием 16 мм и точечные источники света в виде двух полупроводниковых светодиодов, расположенных на расстоянии 50 мм друг от друга, показали возможность измерения плотности электролита автомобильного аккумулятора с относительной погрешностью менее 1%.

Устройство может содержать не 2, а большее число точечных источников света, что способствует повышению точности измерений.

Источники информации

1. Ильинский Г.А. Определение плотности минералов. Л., “Недра”, 1975 г., стр.100.

2. Гаузнер С.И., Кивилис С.С., Осокина А.П., Павловский А.П. Измерение массы, объема и плотности. М., Изд-во стандартов, 1972 г.

3. Измерения в промышленности. Справочник, т.2, под ред. проф. П.Профоса, М., “Металлургия”, 1990 г., стр.229.

4. Измерения в промышленности. Справочник, т.2, под. ред. проф. П.Профоса, М., “Металлургия”, 1990 г., стр.232, прототип.

Устройство для измерения плотности жидкости, содержащее сосуд с исследуемой жидкостью, в которую погружен поплавок, связанный с измерительным преобразователем, и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что верхний торец поплавка снабжен зеркалом, а измерительный преобразователь содержит телекамеру, на которой на фиксированном расстоянии друг от друга закреплены точечные источники света, обращенные вместе с телекамерой в сторону жидкости и поплавка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения плотности жидкости. .

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

Изобретение относится к области измерения плотности жидкостей или газов и может быть использовано в самых различных областях науки и техники. .

Изобретение относится к технике для геофизических исследований скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при исследовании нефтяных эксплуатационных скважин.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля влагосодержания нефти на промыслах и в магистралях. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к поплавковым плотнометрам, и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Плотномер // 2273838
Изобретение относится к устройствам для измерения плотности жидкостей и может быть использовано в системах измерения плотности нефтепродуктов и других жидкостей, в том числе взрывоопасных, при их отпуске, приеме и хранении с измерением плотности на разных уровнях

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления технологическими процессами при работе с жидкими средами

Изобретение относится к водному спорту, к подводной балансировке материалов для снаряжения, оборудования и инвентаря пловца

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения плотности жидкости

Изобретение относится к измерению плавучести физического тела в жидкой среде
Наверх