Вибрационный уровнемер жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

/Г- -.

„rr (63) Дополнительное к авт. свид-ву-. (22) Заявлено 05.03. 81 (21) 3256173/18»10

Р М К з

G 01 F 23/28 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР. но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15. 10. 82. Бюллетень ¹ 38 (53) УДН 6 81. 128. 82: (0Se.8) Дата опубликования описания 15. 10. 82 (72) Автор изобретения

Ю K. Тараненко!

,! ф! 1 !!!!. Г! .Х!!!!!ЕСКАЙ i

ЯФЫЯИОТЩА.,(7t) Заявитель (54) ВИБРАЦИОННЫЙ УРОВНЕИЕР ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в устройствах для измерения уровня, основанных на преобразовании уровня в частоту колебаний резонатора.

Известен частбуный датчик уровня жидкости, резонатором которого является дюралевая трубка, укрепленная на овальном латунном упругом элементе, содержащий систему возбуждения и съема колебаний резонатора, включенные в. цепь усилителя по обычной автогенераторной схеме 51). недостатком датчика является его ограниченное использование в виду невозможности измерения уровня под любый давлением или разрежением.

Кроме того, при работе в режиме автоколебаний Фазовый сдвиг в звеньях замкнутого контура автогенерато. ра изменяет частоту генерации.

Наиболее близким к предлагаемому является;датчик уровня, соде зжащий резонатор, выполненный в виде сдвоенного камертона, основания которого сообщаются с емкостью, систему возбуждения и съема колебаний резонатора („- 2 ) ..

Недостатком известного датчика является погрешность измерения, обусловленная отклонением частоты, автоколебаний от собственной часто ты резонатора. Другим недостатком является применение для выполнения резонатора трубок круглого сечения.

Это объясняется тем, что максимальная их чувствительность к уровню достигается при очень малых величинах толщины стенки трубки (0,5-0,6 мм).

Это ограничивает диапазон избыточных давлений контролируемых жйдкостей. Причем, увеличение толщины-стенки трубки круглого сечения расширяет диапазон давлений, но снижает чувствительность.

Цель изобретения повышение чув20 ствительности и точности иэмеренийв

Поставленная цель достигается тем, что в известном вибрационном уровнемере, содержащем резонатор, выполненный в виде сдвоенного камертона, основания которого сообщаются с емкостью, систему возбуждения и съема колебаний резонатора, дополнительно введены усилитель-выпрямитель, два нуль-органа, блок суммирования интервалов времени, блок возбуждения и счетчик импуль966501 (1л) 65 сов, причем, выход системы съема ко— лебаний резонатора через усилительвыпрямитель подключен к входам двух нуль-органов, к другим входам которых подключены выходы источника опорного напряжения, выходы 5 нуль-органов подключены к входу блока суммирования интервалов времени, выход которого подключен к входу счетчика импульсов, а выход одного из нуль-органов подключен к входу блока возбуждения колебачий резонатора, выход которого подклюл чен к системе возбуждения резонатора и к счетному входу счетчика импульсов. 15

На фиг. 1,представлена блок-схе-, ма уровнемера; на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства. уровнемер содержит сдвоенный трубчатый камертон 1, основания 2 и.2О которого закреплены на корпусе и сообщаются с контролируемой емкостью 3 в ее верхней и нижней частях соответстненно. Для возбуждения колебаний камертона предусмотрен возбудитель 4, установленный в отсеке корпуса. В качестве системы съема служит электромагнитный адаптер 5, выход которого подключен к входу усилителя-выпрямителя б, выход последнего подключен к входам 30 нуль-органов 7 и 8, другие дна входа которых подключены к источнику эталонного напряжения 9, выходы нуль-органов подключены к входу блока суммирования интервалов времени 35

10, а выход этого блока подключен к счетчику 11; Выход одного из нульорганов подключен к блоку возбуждения 12, выход которого подключен к. счетчику и к входу системы воэбуж- 40 дения колебаний.

На фиг. 2 обозначено: — импульсы возбуждения; 11 — напряжение на выходе системы съема колебаний;

III - напряжение на выходе .усилите45 ля-выпрямителя; U„ U — напряжение верхней и нижней уставок, источника

9 соответственно.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Контролируемая жидкость из емкости 3 поступает по ветвям камертона 1 и заполняет их до уровня

h, считая от основания. Из блока

12 в катушку системы возбуждения

4 подается короткий импульс тока и 55 ветвь притягивается к полюсам катушки возбуждения. После прекращения подачи импульса резонатор совершает затухающие гармонические колебания, которые с помощью системы 60 съема 5 преобразуются в затухающие по амплитуде напряжения переменного тока (фиг. 2,II). Это. наI пряжение с помощью выпрямителя б преобразуется в уменьшающееся по экспоненциальному закону напряжение постоянного тока U, которое подается на вход двух нуль-органов 7 и 8. Величина опорного напряжения U нуль-органа 7 в е = 2 73 раэ больше опорного напряжения

U нуль-органа 8 (укаэанные напря,жения формируются в блоке 9). В

,момент, когда U U<, нуль-орган 8 подает в блок 10 сигнал о прекращении счета инструментального времени. В блске 10 фиксируется время затухания напряжения U между двумя уровнями U< и U . Этот сигнал лот нуль-органа 8 заставляет сработать блок возбуждения 12, который посылает короткий импульс тока в счетчик импульсов 11 и в катушку системы возбуждения 4. Описан» ный процесс повторяется до тех пор, пока в блоке 10 не накаплива ется заданный оператором интервал времени Т . В счетчике 11 за это время накапливается число импульсов Й тока возбуждения. Очевидно, что и т дс = НМ (1)

1 Рt где Д1 - средний интервал времени.

Процесс поясняется нременной диаграммой. Информативным является не астрономическое, а инструментальное время дй, так как измерение уровня производится не непрерыв« но, а только эа время, проходящее между срабатываниями нуль-органов

7 и 8, т.е. за укаэанное время 6t.

Таким образом, резонатор в предлагаемой системе совершает релаксационнЫе колебания, средняя частота f которых. находится из условий (1) Р Т

1 М

Ь р (2)

При свободных колебаниях величина декремента затухания определяется из уравнения экспоненты где P, Р, U u U — фиксированные амплитуды колебаний резонатора и соответствующие HM напряжения на выходе выпрямителя; дс„ - интервал времени затухания резонатора от амплитуды ., до амплитуды ф

Так как(),,Щр, то уравнение (3) принимает нйд

966501

Подставив в- (4) формулу, описывающую измеряемый уровень жидкости б. / Яо ию,» ()

g©S u где е- момент инерции пустой вет5 ви с укрепленными на ней деталями;

S - сечение ветви

„Ф h - декремент затухания пустой о ветви;

n - -декремент затухания резонатора.

С учетом (1) получаем, что уровень контролируемой жидкости находится из выражения (5

A . ., 8 где Ма- число импульсов, накопленное в счетчике 11 при уровне 20

h О.

Формула изобретения

1. Вибрационный уровнемер жидкос- 25 ти, содержащий резонатор, выполненный в виде сдвоенного камертона, основания которого сообщаются с емкостью, систему возбуждения и систЕму съема колебаний резонатора, о.т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыаения чувствительности и точности измерения, уровнемер дополнительно снабжен усилителем-выпрямителем, двумя нуль-органами, источником опорных напряжений, блоком сумьырования, блоком возбуждения и счетчиком импульсов, причем выход системы съема колебаний резонатора подключен на вход усилителя-выпрямителя, выход которого подключен к входам двух нуль-органов, к другим входам которых подключены выходы источника опорных напряжений выходы нуль-органов подключены к ( входу блока суммирования, выход которого подключен к входу счетчика импульсов, а выход одного из нульорганов подключен к входу блока возбуждения колебаний. резонатора, выход которого соединен с системой возбуждения резонатора и с входом счетчика импульсов.

2. Вибрационный уровнемер по п. 1, о т л и ч а ю щ..и и с я тем, что ветви камертона выполнены из трубок эллиптического сечения, большая ось которого перпендикулярна плоскости системы возбуждения колебаний резонатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новицкий П.В., Кнорринг В.Р., Гутников В.С. Цифровые приборы с частотными датЧиками. Л., "Энергия"

1970, с. 114-115.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 648843, кл. 6 01 Г 23/28, 1977 (прототип).

966501

Составитель М. Иноземцева

Редактор E. Иитрович ТехредМ.Гергель, Корректор.А. Ференц («« ф.

Заказ .7829/57 Тараа 673 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

° «««

Филиал ППП "Патент", r,Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 б