CN87202553U

CN87202553U - 电子比重计

Info

Publication number: CN87202553U
Application number: CN 87202553
Authority: CN
Inventors: 刘光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1988-01-13

Abstract

本实用新型属流体比重或密度的测量仪器，通过检测U型管和管内液体的振动频率而得知管内液体的比重，比重计由m—f振动管、跟随振荡器、脉冲变换器、单稳态触发器、频率测量显示部分和f—ma输出部分组成。本实用新型能迅速和连续测量流动液体的比重或密度，测量结果精确，灵敏，安装容易，也易于与各种自动化控制系统接口。

Description

电子比重计

本实用新型属流体比重或密度的测量仪器。

英国自动化产品有限公司最近发明了一种名叫“Dynatol”的比重计（《世界发明》1986年第7期）。这种比重计主要由U型管、振动线圈和拾波线圈三部份组成。U型管底端有一金属杆一直插入振动线圈内，当振动线圈接通脉冲电流后，迫使U型管振动；同时在拾波线圈感应出交流电压，其大小与通过U型管内的流体的比重、密度或固体含量成线性关系。因此只要测出感应的交流电压大小，便可间接推算出液体的比重。

本实用新型的目的在于对上述比重计进行改进，以提供一种更灵敏、更精确的电子比重计。

本实用新型不是用上述测感应的交流电压大小的方法来推算出液体的比重，而是通过检测U型管和管内液体的振动频率而获得计量结果。其原理是：振动管的固有频率：

f = \sqrt{\frac{K}{m_{1} {+m}_{2}}}

式中f为频率，K为振动管弹性系数，m₁为管壁质量，m₂为管内的液体质量。由于液体比重的改变会导致m的改变，则f也伴随着相应改变，只要测出频率的变化差值，就可间接测知管内液体的比重。

本实用新型的原理方框图见图1。m－f振动管（1）将管内被测液体的比重变化变换为交流信号频率的变化，再由跟随振荡器（2）跟随和维持管子的振动，并引出频率随比重而变化的交流信号。引出的检测信号进入脉冲变换器（3）变换为负脉冲，输入单稳态触发器（4），使检测信号的频率变化转换为直流脉动电流平均值的变化，再由频率测量显示部分（5）进行测量显示，由f－ma输出部分（6）进行频率一微安电流传感信号的输出。

本实用新型比重计的优点是能迅速和连续测量流动液体的比重或密度，并且和前述已有的比重计相比，其测量结果更精确、更灵敏。也易于与各种自动控制系统接口。

图1为原理方框图。其中：1、m－f振动管。2、跟随振荡器。3、脉冲变换器。4、单稳态触发器。5、频率测量显示部分。6、f－ma输出部分。

图2为实施例的振动结构示意图。其中：7、中空的U型振动管。8、基座。9、插有铁心的振荡线圈。10、振动弹性片。11、永磁体。

图2为实施例的振动电路原理图。其中：8、基座。9、插有铁心的振荡线圈。10、振动弹性片。11、永磁体。

实施例。见图2和图3。中空的U型振动管（7）固定在基座（8）上，被测液体从管的一端进入，又从另一端流出。该振动管的振动质量包括了管子质量和液体的质量。当液体的比重变化时，振动质量也就发生变化。而振动管的振动质量影响着振动管的振动频率，质量增加频率降低，质量减小频率增高。只要测出振动管的频率随液体质量而变化的数值，就可间接测出液体的比重或密度。

为了测出（7）的振动频率，首先要使（7）按自己的固有频率自由振动。图2、图3中的振荡线圈（9），其作用是跟随并维持（7）的振动。（7）的端部紧固有用铁磁材料制成的振动弹性片（10）。在（10）和（9）之间加有一个永磁体（11）形成的磁场。当电路刚接通时，由于BG₁、BG₂、BG₃预先有R₃、R₄提供的偏置电流而有一定导通，使（9）中的L₁通电而建立磁场，这个磁场与（11）形成的固定磁场作用，使（10）和（7）产生少量位移。这个位移导致（9）中的磁通发生变化，在L₂上感应出一定的电流、反馈到BG₃基极，又引起BG₃、BG₂、BG₁的电流进一步变化，这样就使（10）和（7）产生了最初的几个振动。这几个振动逐步加强，由于L₂对L₁是同相连接，最后形成稳定的振荡，每次（7）和（10）离开平衡位置时，L₂感应出正脉冲，使BG₁、BG₂、BG₃均截止。而当（10）和（7）由于弹性向平衡位置弹回时，（9）内磁通的变化使L₂感应出负脉冲，触发BG₃、BG₂、BG₁导通，L₁通电产生磁场，吸引（10），使（10）运动，补充振动能量，从而维持振荡的稳定。从上述分析中可看出，BG₁、BG₂、BG₃的导通时刻，完全取决于（7）自由振动时通过平衡位置的时刻，也就是振荡电路的输出频率，跟随着（7）的自由振动频率。当被测液体的比重变化时，引起（7）的振动质量变化，又导致（7）的自由振动频率变化，从而使振荡电路输出的信号频率发生变化。

振荡电路输出的信号为正极性，经C₃耦合到BG₄进行倒相，变换为负脉冲，又经C₄进入IC₁。IC₁接成单稳态触发器，其受负脉冲触发后输出的脉冲为正极性，且脉冲宽度和幅度恒定，与输入负脉冲的宽度无关。这样，不同频率的触发信号进入IC₁后，输出的正极性脉冲等宽、等幅、脉冲的个数就不一样，其平均值正比于输入脉冲的频率。

IC₁输出的脉冲经BG₅和Rw进行恒流输出，C₆滤波后由微安表G显示，刻度对应于液体的比重，也可由接口电路送入自动控制系统。

仪器的电源采用220V50Hz交流电，经B₂降压，D₂～D₅整流，C₉、C₁₀滤波，IC₂稳压输出，得到12V的稳定电源。

Claims

1、一种主要由中空的U型管(7)、振荡线圈(9)组成的电子比重计，其特征在于，通过检测U型管(7)和管内液体的固有振动频率而得知管内液体的比重，比重计由m-f振动管(1)、跟随振荡器(2)、脉冲变换器(3)、单稳态触发器(4)、频率测量显示部分(5)和f-ma输出部分(6)组成，U型管(7)固定在基座(8)上，(7)的端部紧固有用铁磁材料制成的振动弹性片(10)，在(10)和振荡线圈(9)之间加有一个永磁体(11)形成的磁场，(9)中的L₁和L₂同相连接。