Устройство для измерения количества вещества в емкости
ОП ИСАНИЕ изоьеетиния
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
«» 690302 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04,10.77 (21) 2529977/18-10 с присоединениеи заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 05.10.79. Бюллетень ¹ 37 (51) М. Кл.
G 01 F 17/00
Ci 01 Р 23/28
Государственный комитет
СССР оо долом нзооретоннй и открытий (53) УДК531.731. . 43:С) 81. 1 28. ,82 (088.8) Дата опубликования описания 05.10.79 (72) Авторы изобретения
E. E. Лобров и О, Л. Резник (71) Заявитель
Ивано-Франковский институт нефти и газа (54) УСТРОЙСТВО Ы1Я ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА
ВЕШЕСТВА В ЕМКОСТИ
Изобретение касается измерительной техники и может быть использовано для измерения количества вещества при произвольном положении его в емкости.
Известны устройства для измерении количества вещества в емкости, содержашие задающий генератор, источник и приемник акустических колебаний, к выходу которого подключены последователт но усилитель низкой частоты, детектор и фильтр (1), j2j.
Недостатком этих устройств являеъся зависимость его показаний от физических свойств газовой и контролиру мых сред, а также от поглотцающих свойств материала стенок емкости, что вносит сушественную погрешность в результаты измерения.
Цель изобретения — ° повышение точности измерения, Это достигается тем, что в устройс во для измерения количества вещества в емкости дополнительно введены операциоиный усилитель, зашунтированный образцовым сопротивлением, вход которого соединен с выходом задающего генератора через введенные магазины сопротивлений и индуктивностей. вычитаюшее устройство, к одному входу которого подключен выход операционного усилителя, а к другому через детектор и фильтр — выход усилителя низкой частоты, нул индикатор, подключенный своим входом к выходу вычитающего устройства, генератор широкополосного сигнала и модулятор. Выход генератора широкополосного сигнала через модулятор подключен к выходу излучателя акустических колебаний, а выход задающего генератора подключен также к управляюшему входу модулятора.
На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения количества вещества в емкости.
Устройство работает следующим образом.
В процессе измерения на излучатель 1 поступает широкополосный сигнал зву600 10 ковой частоты от генератора 2 широкополосного сигнала, промодулированный по амплитуде синусоидальным напржкением от задающего генератора 3 при помощи модулятора 4, Приемник 5 акус- 5 тических колебаний преобразует звуковое давление внутри емкости а электрический сигнал, который усиливается в усилителе 6 низкой частоты. Затем иэ него !
О выделяется синусоидальная огибающая при помощи детектора 7 и фильтра 8.
Одновременно сигнал от генератора 1 поступает на вход операционного усилителя 9, зашунтированного образцовы.м
15 сопротивлением 10, с выхода которого и фильтра 8 он попадает на вход вычитающего устройства 11, которое может быть выполнено в виде дифференциального усилителя. Равновесие устройства осуществляется поочередной регулировкой магазинов индуктивности 12 и сопротивлений 13 для достижения минимального сигнала на выходе вычитающегося устройства 11, который характери эуется нулевым показанием индикатора 14.
При достижении равновесия значение индуктивности магазина 1 2 пропорционально свободному от контролируемого вещества объему емкости. Известно (21
«1 что реакции замкнутого объема на ши рокополосное акустическое воздействие и операционного усилителя, в цепи прямой связи которого последовательно включены магазины индуктивности 12 и соаротивлений 13, а в цепи обратной связи = сопротивление 10, на импульсное электрическое воздействие описываются эквивалентными выражениями, « (1 — ее р (- Ы4 $))
Uee R«(1 exp(3 1)) где f - плотность звуковой энергии;, P — мощность источнн звуко ых колебаний;
C,- — скорость звука;
g — внутренняя площадь емкости;
ck - коэффициент поглощения внутренней поверхности емкости;
V — объем;
BPBlVf Be
Ц„»- выходное напряжение операционного усилителя;
Ц » — напряжение на его входе;
Я < — значение сопротивления 10; — значение магазина сопротивлений 13;
- значение магазина индуктивностей 12.
При подаче на вход операционного усилителя синусоидального сигнала, напряжение на его выходе определяется следующим образом:
aXm Ri )ь = j -xpj,ejercjn L)
Я 2+ < 2,,Е гдето „„, - амплитуда входного напряжения; — круговая частота.
Исходя из эквивалентности передаточных функций замкнутого объема и операционного усилителя и учитывая коэффициент передачи приемника акустических колебаний, усилителя, детектора и фильтра, напряжение на выходе фильтра равно
U„„= .„«.»««v1
««
« «| гдеЦ „- напряжение на выходе фильтра;
Pù — амплитуда изменении мощности излучателя акустических колебаний;
К - общий коэффициент передачи микрофона, усилителя, детектора и фильтра. При нулевом показании индикатора IJ 1j = U1j,.Òoräà объем свободного пространства в емкости равен—
Р ° К 4 Уам Ю Rg
Следовательно, объем контролируемого вещества равен разности между общим объемом и объемом свободного пространства.
Банное устройство обладает высокой точностью измерения, за счет независимости его показаний от физических свойств газовой и контролируемой сред и поглощающих свойств стенок емкости.
Формула изобретения
Устройство для измерения количества вещества в емкости, содержащее задающий генератор, источник и приемник акустических колебаний,. к выходу которого подключены последовательно усилитель низкой частоты, детектор и фильтр, о т л и,ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в aего введены операпионный
6903
Составитель O. 1ирлин
Редактор А. Шмелькин ТехредЛ.Алферова Корректор A. Грипнхо
Заказ 5949/37 Тираж 866 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 усилитель, зашунтированный образцовым сопротивлением, вход которого соединен с выходом задающего генератора через введенные магазины сопротивлений и индуктивностей, вычитающее устройство, к одному входу которого подключен выход операпионного усилителя, а к другому через детектор и фильтрвыход усилителя нлзкой частоты, цульиндикатор, подключенный своим входом к выходу вычитающего устройства, генератор широкополосного сигнала и модулятор, причем выход генератора шир
Q2 6 кополосного сигнала через модулятор. подключен к выходу излучателя акустических колебаний, а выход задающего генератора подключен также к управляющему входу модулятора.
Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Ж 507781, кл, (3 01 Р 23/28, 1976.
2. Йрейзен И. Г. Электроакустяка и звуковое вещание, N., Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1961.
