Плотномер жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик о»826213 (61) Дополнительное н авт. сеид-ву Р 651230 (22) Заявлено 27.12.77 (21) 2560858/18-25 с присоеринением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 3рр481 Бюллетень М 16

Дата опубликования описания 30. 04.81 Я)М. Кл.

6 01 и 9/22

Государственный комитет

СССР

Il0 делам изобретений и открытий (53) УДК 532.14 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.С. Барабаш, Ю.В. Подгорный, lO.Í. Гйганов и М.Б.. Мясников /:, / (71) Заявитель (54) ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения плотности жидкостей.

По основному авт.св. Р 651230 известен плотномер жидкости, содержащий сосуд с исследуемой жидкостью, поплавок с постоянным магнитом,тер-. мостатированную ванну, соленоид, соединенный с блоком развертки тока соленоида и первым входом отсчетного устройства, индикатор положения .Поплавка, состоящий из чувствительной катушки индуктивности, включенной в колебательный контур ВЧ-генератора, 1з ограничитель хода поплавка, три

"схемы И, счетный триггер и последовательно соединенные схему ИЛИ и схему возврата поплавка, выход которой подключен к первому входу блока 20 развертки тока соленоида.

Запускающий вход блока развертки соединен с нулевым выходом счетного триггера и вторым входом третьей схемы И, первый вход которой соединен с выходом индикатора положения поплавка и первыми входами первой и второй схем И, причем выход третьей схемы И Подключен ко вторым входам блока развертки тока соленоида и 30 отсчетного устройства, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ.

Ко,второму входу схемы ИЛИ подключен выход первой схемы И, второй вход которой соединен со вторым входом второй схемы И и единичным выходом счетного триггера, ко входу которого подключен выход второй схемы И j1) .

Недостаток этого плотномера заключается в том, что он имеет погрешность измерения, вызванную нестабильностью порога срабатывания индикатора положения поплавка.

Порог срабатывания определяется разностью уровней сигнала индикатора положения поплавка в исходном состоянии (поплавок у дна сосуда) и при всплытии поплавка, когда происходит срабатывание. Нестабильностью порога срабатывания определяется случайная ошибка измерения плотности.

Имеются две основные причины нестабильности порога срабатывания.

Первая — это тепловой дрейф частоты генератора. Вторая причина обусловлена недостаточной воспроизводимостью индуктивности катушки и, как следствие, частоты генератора при возврате поплавка Ко дну сосуда

8?6213 во время каждого цикла измерения, так как поплавок возвращается в разные точки дна сосуда вследствие своей асимметрии, неперпендикулярности дна сосуда оси соленоида, шероховатости дна, движения жидкости 5 в сосуде и т.д.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в плотномер введены варикап,запоминающий конденсатор„истоковый повторитель, инвертор, три ключа, дополнительный конденсатор и два резистора, причем вход инвертора соединен с выходом индикатора положения поплавка, а выход — с дополнительным четвертым входом блока развертки тока соленоида и управляющим входом второго ключа, размыкающие контакты которого соединены последовательно с раэмыкающими кон- 20 тактами третьего ключа, соединенными через первый резистор с размыкающими контактами первого ключа, при этом размыкающие контакты второго ключа соединены с первой обкладкой д запоминающего конденсатора и первым входом истокового повторителя, второй вход которого соединен с выходом »стокового повторителя, который через второй резистор подключен к катоду варикапа и первой обкладке дополнительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко входу индикатора положения поплавка, причем анод варикапа, вторая обкладка запоминающего конденсатора,размыкающие контакты первого ключа и замыкающие контакты третьего ключа соединены между собой, а выход схемы возврата поплавка соединен с управляющим входом третьего ключа. 4О

На чертеже изображена схема предлагаемого плотномера жидкости.

Плотномер содержит сосуд 1 с исследуемой жидкостью, помещенный в термостатированную ванну 2, неподвиж- 45 но закрепленную на соленоиде 3 так, чтобы дно сосуда 1 было строго перпендикулярно оси соленоида 3, ограничитель 4 хода поплавка, поплавок 5, выполненный, например из кварцевого Я) стекла, содержащий магнитный цилиндрический сердечник, индикатор положения поплавка, состоящий из чувствительной катушки 6 и варикапа 7, включенных в задающий колебательный контур ВЧ-генератора 8, отсчетное устройство (цифровой вольтметр) 9, фиксирующее значение тока соленоида 3, логическую схему 10, выход которой соединен с запускающим входом отсчетного устройства 9 и входом блока 11 развертки тока соленоида, обеспечивающего изменение тока соленоида по заданному закону и стабилизацию тока в момент отрыва поп.лавка 5 от дна сосуда 1, счетный И триггер 12, выход "0" которого соединен со входом ф схемы И 10 и запускающим входом блока 11 развертки тока соленоида, а выход I соединен со входами 1 логических схем

И 13 и 14, схему возврата поплавка

15, выход которой соединен с входом блока 11 развертки тока соленоида и управляющим входом ключа К3, а вход — с выходом логической схемы

ИЛИ 16, один из входов которой соединен с выходом схемы И 14, а второй — с выходом отсчетного устройства 9; инвертор 17, вход которого соединен с выходом генератора 8, входами 1 схем И 10, 13 и 14, а выход с управляющим входом ключа IC и дсполнительным четвертым входом блока

11 развертки тока соленоида;истоковой повторитель 18, выход которого через резистор 19 подключен к варикапу 7, а вход — к запоминающему конденсатору 20 и через последователь- .о включенные раэмыкающие контакты ключей К и К3 к резистору 21 и ключу запуска К„ (цепь заряда конценсатора 20). Размыкающий контакт ключа К соединен со второй обкладкой конденсатора 20 и общим проводом (цепь разряда конденсатора 20), выход схемы И 13 соединен со входом счетного триггера 12.

Автоматический плотномер работает следующим образом.

B исходном состоянии через соленоид течет максимальный ток и поплавок 5 притянут ко дну сосуда

1. Конденсатор ?О через раэмыкающие контакты ключей К,К,К зашунтирован резистором ?,1 и йапряжение на нем равно нулю. Выходное напряжение истокового повторителя 18 также равно нулю и емкость варикапа 7 максимальна.

Вследствие этого частота генератора Я равна минимальному значению и на входе инвертора 17 и входах схем И 10, 13 и 14 присутствет сигнал, соответствующий логической единице. При включении ключа запуска К конденсатор 20 начинает заряжаться через резистор 21, напряжение на варикапе 7 увеличивается, его емкость уменьшается, частота генератора 8 увеличивается и через

3-4 с становится равной значению (соответствующему порогу срабатывания), при котором на входе инвертора 17, входах j схем H 10, 13,14 и выходе "0" счетного триггера 12 устанавливается сигнал, соответствующий логическому нулю. На выходе инвертора 17 устанавливается "1", включается ключ К> и размыкает цепь заряда конденсатора 20. Блатодаря высокому входному сопротивлению истскового повторителя 18 напряжение на конденсаторе 20, а следовательно, и на варикапе 7 остается практичес826213

О

20

ЬО

65 ки неизменным в течение длительного времени. Одновременно сигнал, соответствующий "1", с выхода инвертора

17 поступает на дополнительный четвертый вход блока 11 развертки тока соленоида, включая быструю развертку тока соленоида (по этому входу блок развертки. тока соленоида остается включенным до выключения ключа К1).

Ток соленоида 3 начинает уменьшаться с большой скоростью (реж.им поиска) до момента всплытия поплавка 5, ко.торый при перемещении изменяет индуктивность катушки 6, уменьшая частоту генератора 8,- так как магl нитный сердечник поплавка заключен в оболочку из немагнитного проводящего материала. Вследствие уменьшения частоты на выходе индикатора положения поплавка устанавливается "1".

Этот сигнал через вход I схемы И 13 поступает на вход счетного триггера

1? и опрокидывает era. На выходе "1" счетного триггера 12 появляется

"0", а на выходе "0" — "1", которая по запускающему входу блока 11 развертки тока соленоида включает малую скорость развертки тока соленоида (режим подготовки отсчета). Одновременно сигнал с индикатора по.— ложения поплавка через инвертор 17 выключает ключ К, а через вход 1 схемы И 14 и схему ИЛИ 16 поступает на схему возврата поплавка 15, так как на входе 11 схемы И 14 в этот момент еще присутствует "1".

Схема возврата поплавка включает ключ К, который разряжает конденсатор > уменьшая частоту генератора 8 до исходного знэчения, и одновременно через вход 1 блока 11 развертки тока соленоида скачком увеличивает ток соленоида до значения, достаточного,чтобы притянуть поплавок 5 в исходное положение ко дну сосуда 1, но значительно мейьше исходного благодаря тому, что при всплытии поплавок 5 упирается в ограничитель

4 хода поплавка, что существенно сокращает продолжительность развертки тока соленоида с малой скоростью, т,е. режима подготовки отсчета. На выход схемы И 10 сигнал с индикатора положения поплавка не поступает так как на входе 11 схемы в этот момент еще присутствует "0".

Через 10 с схема возврата поплавка 15 автоматически выключается, выключая ключ К 3. Конденсатор 20 начинает заряжаться и установка порога срабатывания индикатора положения гоплавка происходит, как было описано выше.

В момент следующего всплытия поплавка (т.е. собственно момент измерения) выходной сигнал индикэтора положения поплавка через вход схемы И 10 запускает отсчетное устройство 9, работающее в ждущем режиме, и останавливает развертку тока соленоида. На выходы схем И 13, 14 этот сигнал не поступает, так как на их входах II присутствует "0".

Отсчетное устройство фиксирует величину тока соленоида, которая определяется в этот момент действующим на поплавок усилием, соответствующим величине измеряемой плотности жидкости. При использовании в качестве сердечника поплавка постоянного магнита из высококоэрцитивного сплава (например, феррита бария) шкала прибора линейна. Цалее сигнал с выхода отсчетноо устройства, свидетельствующий об окончании счета, подается через второй вход схемы

ИЛИ 16 на вхему возврата поплавка

15 и цикл измерений с малой скоростью развертки и установкой порога срабатывания индикатора положения поплавка перед каждым всплытием поплавка автоматически повторяется до выключения ключа Кл .

Испытания прибора показали, что благодаря автоматической установке порога срабатывания случайная ошибка плотномера уменьшена в 5 раз, вследствие чего абсолютная ошибка измерения плотности уменьшена в

2 раза по сравнению с основным изобретением.

Формула изобретения

Плотномер жидкости по авт.св.

9 651230, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены варикап, запоминающий конденсатор истоковый повторитель, инвертор, три ключа, дополнительный конденсатор и два резистора, причем вход инвертора соединен с выходом индикатора положе.ния поплавка, а выход — с дополнительным четвертым входом блока развертки тока соленоида и,управляющим входом второго ключа, размыкающие контакты которого соединены последовательно с размыкающими контактами третьего ключа, соединенными через первый резистор с размыкающими контактами первого ключа, при этом размыкающие контакты второго ключа соединены с первой обкладкой запоминающего конденсатора и с первым входом истокового повторителя, второй вход которого соединен с выходом истокового повторителя, который через второй резистор подключен к катоду варикапа и первой обкладке дополнительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко входу индикатора положения поплавка, причем анод варикапа, вторая обкладка запоминающего конденсатора, размыкающие контакты первого ключа

826213

Составитель В. Назаров

Редактор Н. Безродная Техред M.Êoøòóðà Корректор Ю.Макаренко

Тираж 907 ПоДписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2511/66

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4 и замыкающие контакты третьего ключа соединены между собой, а выход схемы возврата поплавка соединен с управлякицим входом третьего ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1. Авторское свидетельство СССР б51230, кл. G 01 N 9/22, 1977.