DE1673095C3 - Device for determining the temperature-normalized specific gravity or the density of a sample liquid - Google Patents
Device for determining the temperature-normalized specific gravity or the density of a sample liquidInfo
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Description
4545
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des temperaturnormierten spezifischen Gewichtes oder der Dichte einer Probeflüssigkeit, die eine andere Temperatur als die Bezugstemperatur der zu bestimmenden normierten Dichteeinheiten hat, mit einer ersten in die ProbeflUssigkeit eintauchenden Einrichtung zur Erzeugung und Fortleitung eines elektrischen Druckdifferentialsignals, das der Dichte der Probeflüssigkeit proportional ist, bestehend aius einer Differential-Gasinjektionseinrichtung mit einem Differential-Druckwandler und einer zweiten mit der Probrflüssigkeit in Verbindung stehenden Einrichtung zur Erzeugung und Fortleitung eines elektiisehen Kompensationssignals, das der Differenz der Probentemperatur und der Bezugstemperatur proportional ist und einer Anzeigeeinrichtung. Eine sollche Vorrichtung ist bereits aus der US-PS 2577548 bekannt. Sie genügt jedoch nicht mehr den heutigen Forderungen, die an die Genauigkeit einer Dichtemessung gestellt werden. Ferner ist bereits eine Vorrichtung zum Messen der temperaturkompensierten Luftdichte mit elektrischen Mitteln bekanntgeworden, bei welcher das Kompensationssignal dem Druckdifferentialsignal überlagert wird.The invention relates to a device for determining the temperature-normalized specific weight or the density of a sample liquid that has a different temperature than the reference temperature of the has standardized density units to be determined, with a first immersed in the sample liquid Device for generating and forwarding an electrical pressure differential signal that corresponds to the density is proportional to the sample liquid, consisting of a differential gas injection device with a differential pressure transducer and a second with the device connected to the sample liquid for the generation and transmission of an electrical signal Compensation signal that is proportional to the difference between the sample temperature and the reference temperature is and a display device. Such a device is already from US-PS 2577548 known. However, it no longer meets today's requirements for the accuracy of a density measurement be asked. Furthermore, a device for measuring the temperature-compensated Air density has become known by electrical means, in which the compensation signal to the Pressure differential signal is superimposed.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Vorrichtung der eingangs genannten Bauart zu schaffen, weiche Messungen der Dichte oder des spezifischen Gewichtes einer Probeflüssigkeit mit wesentlich erhöhter Genauigkeit erlaubt.The object on which the invention is based is seen in creating a device of the type mentioned at the beginning Design to create soft measurements of the density or specific gravity of a sample liquid allowed with significantly increased accuracy.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine dritte Einrichtung, die elektrisch mit der ersten Einrichtung und der zweiten Einrichtung gekoppelt ist, zum Überlagern des Kompensationssignals dem Differentialdrucksignal und zum Erzeugen eines teperaturnomierten Ausgangssignals, durch eine Eicheinrichtung, die mit der Anzeigeeinrichtung gekoppelt ist, und durch eine Schalteinrichtung, die zwischen einer ersten Schaltstellung, in der die Eichung durchführbar ist, und einer zweiten Schaustellung, in der die Dichtemessung durchführbar ist, hin- und herschaltbar ist.According to the invention, this object is achieved by a third device which is electrically connected to the first Device and the second device is coupled for superimposing the compensation signal on the Differential pressure signal and for generating a temperature-normalized output signal, by a calibration device, which is coupled to the display device, and by a switching device which is between a first switching position in which the calibration can be carried out, and a second display position in which the density measurement can be carried out, can be switched back and forth.
Die Temperatur der Probeflüssigkeit soll an einer Stelle innerhalb der Flüssigkeit gemessen werden, die am besten die durchschnittliche Temperatur der Flüssigkeit wiedergibt. Ein Thermoelement, wie z. B. ein Kupfer-Konstantan-Thermopaar, das an einer Stelle ungefähr in der Mitte zwischen den Enden der Injektionsrohre angeordnet ist, ist die bevorzugte Einrichtung für die Messung des elektrischen Temperaturkorrektursignals, das der Differenz zwischen der Probetemperatur und der Bezugstemperatur proportional ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach dieser Erfindung werden Verstärkungseinrichtungen verwendet, die das Temperaturkorrektursignal auf einen Wert verstärken, der ausreicht, um ein Anzeigegerät zu betreiben, so daß die Dichte oder das spezifische Gewicht direkt abgelesen werden können. Es wird zwar der Ausdruck Luft für das Gas verwendet, das durch die Flüssigkeit geperlt oder geblasen wird, es ist jedoch ''Jar, daß irgendein Inertgas, das heißt ein Gas, das nicht in der jeweiligen Probeflüssigkeit löslich ist und nicht mit dieser reagiert, verwendet werden kann.The temperature of the sample liquid should be measured at a point within the liquid which best represents the average temperature of the liquid. A thermocouple such as B. a Copper-constantan thermocouple placed approximately midway between the ends of the injection tubes is the preferred device for measuring the electrical temperature correction signal, that is proportional to the difference between the sample temperature and the reference temperature is. In the preferred embodiment of the apparatus of this invention, amplification means are used that amplify the temperature correction signal to a value that is sufficient to operate a display device so that the density or specific gravity can be read directly can be. The term air is used for the gas that bubbled through the liquid or blown, it is however '' jar that some inert gas, that is, a gas that is not in the respective Sample liquid that is soluble and does not react with it can be used.
Ferner kann die Verstärkungseinrichtung mit einer Prüfeinrichtung versehen sein, mittels welcher der Betrieb der Verstärkungseinrichtung überprüfbar ist.Furthermore, the amplification device can be provided with a test device by means of which the Operation of the amplification device can be checked.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltungen sind im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es wird dabei eine besondere Ausführungsform beschrieben, d. h. die Dichtebestimmung einer Probeflüssigkeit wird in API-Graden vorgenommen, wobei die Bezugstemperatur 60° F (15,56° C) beträgt. Es ist klar, daß die Vorrichtung nach dieser Erfindung für die temperaturnormierte Dichte- und spezifische Gewichtsbestimmung einer Probeflüssigkeit in irgendwelchen gewünschten Einheiten geeicht sein kann.The invention and its advantageous embodiments are shown below with reference to the drawings explained in more detail. A particular embodiment is described here, i. H. the density determination a sample liquid is made in API degrees, the reference temperature being 60 ° F (15.56 ° C). It is clear that the device according to this invention for temperature normalized Density and specific gravity determination of a sample liquid in any desired units can be calibrated.
Fig. 1 veranschaulicht in einem Blockschaltschema die Anordnung der einzelnen Komponenten einer Ausführungsform;Fig. 1 illustrates in a block diagram the arrangement of the individual components of a Embodiment;
Fig. 2 zeigt ein Schaltschema einer Ausführungsform. Fig. 2 shows a circuit diagram of an embodiment.
Fig. 1 zeigt in einem Blockschema die Vorrichtung. Luft wird durch Rohre 10 und 10/1 mit im wesentlichen konstanten Geschwindigkeiten geleitet und durch die Probeflüssigkeit geperlt. Dadurch wird ein elektrisches Druckdifferentialsignal erhalten, das proportional der Dichte der Flüssigkeit in dem Wandler 14 ist. Ein Thermoelement 16 ist in der Probeflüs-Fig. 1 shows the device in a block diagram. Air is passed through tubes 10 and 10/1 with essentially constant speeds and bubbled through the sample liquid. This becomes a obtained an electrical pressure differential signal proportional to the density of the liquid in the transducer 14 is. A thermocouple 16 is in the sample fluid
sigkeit angeordnet und mißt die Temperatur der Flüssigkeit, die von dem Temperaturkompensator 18 empfangen wird. Die Ausgangssignale von dem Wandler 14 und dem Temperaturkompensator 18 werden in einer Schaltung gemischt, die das Signal aus dem Wandler 14 bei einer anderen Probetemperatur ids 15,56° C korrigiert. Diese Temperatur ist die Bezugstemperatur für die API-Dichteskala. Das normie rte Signal wird von dem Gleichstromverstärker 20 auf ein Niveau verstärkt, das zum Betätigen des Meßgeräts 22 erforderlich ist Das Meßgerät 22 mißt in zwei API-Bereichen von 70° bis 45° und von 45° bis 25 °, wobei das spezifische Gewicht der Flüssigkeit direkt abgelesen werden kann.Liquid arranged and measures the temperature of the liquid, the temperature compensator 18 Will be received. The output signals from the transducer 14 and the temperature compensator 18 are mixed in a circuit that corrects the signal from the transducer 14 at a different sample temperature ids 15.56 ° C. This temperature is the reference temperature for the API density scale. The normalized signal is supplied by the DC amplifier 20 amplified to a level necessary to operate the meter 22. The meter 22 measures in two API ranges from 70 ° to 45 ° and from 45 ° to 25 °, with the specific gravity of the liquid can be read directly.
Die Schaltung, die verwendet wird, um die API-Dichte bei 15,56° C abzulesen, ist in Fig. 2 dargestellt. !Eine 12-Volt-GIeichstromquelle 24 dient als Stromquelle für den Wandler 14. Der Widerstand 26 stellt den Wandlereingang auf 10 Volt Gleichspannung ein. Die Eingangsspannung liegt an Klemmen 1 und 4 «es Wandlers 14. Ein vierpoliger Sechsstufenschalter 28 wird verwendet, um den Betrieb des Geräts zu steuern. Dieser Schalter 28 ist in Stellung 6' dargestellt. Die Funktionen des Geräts in jeder Stellung diJS Schalters 28 sind folgende:The circuit used to read the API density at 15.56 ° C is shown in FIG. A 12 volt DC power source 24 serves as the Power source for converter 14. Resistor 26 sets the converter input to 10 volts DC. The input voltage is on terminals 1 and four-position converter 14. A four-pole six-position switch 28 is used to control the operation of the device. This switch 28 is in position 6 ' shown. The functions of the device in each position of switch 28 are as follows:
In dseser Stellung wird ein Eichwiderstand an den aktiven Arm der Wandlerbrücke 14 gelegt. Der Eichwidersi:and besteht aus den in Reihe geschalteten Widerständen 30 und 32, von denen der letztere variabel ist. Der Abgriff des Widerstands 32 wird so eingestellt, daß der richtige Wert für den Eichwiderstand erhalten wird. V/enn der richtige Widerstand eingestellt ist, ist das Alisgangssignal des Wandlers der Größe nach gleich dem Signal, das für eine Probe mit einem spezifischen Gewicht von 0,7000 oder 70,63° API erhalten wird. Eine Bezugsmarke an der linken Seite der Meßskala des Meßgeräts 22 zeigt diesen Punkt. Die Widerstände 34, 36, 38 und 40 werden parallel zur Brückenstromquelle geschaltet, um die Abweichung des Wandlers 14 zu kompensieren. Wenn z. B. der Zeiger des Meßgeräts 22 nicht mit der linken Skalenbezugsmarke zur Deckung kommt, wird der Steuerwiderstar.d 38 verstellt, bis der Zeiger auf der Bezugsmarke liegt. Der Widerstand 36 wird für die Grobeinstellung verwendet. Der 70- bis 45°-Bereich des Instruments ist dann geeicht. In Stellung 1' wird die Temperaturkompensationsschaltung überbrückt.In this position, a calibration resistor is applied to the active arm of the converter bridge 14 placed. The calibration contradiction consists of the series-connected resistors 30 and 32, the latter of which is variable is. The tap of resistor 32 is adjusted to obtain the correct value for the calibration resistor will. If the correct resistance is set, the output signal of the converter is according to its size equal to the signal obtained for a sample with a specific gravity of 0.7000 or 70.63 ° API will. A reference mark on the left side of the measuring scale of the measuring device 22 shows this point. the Resistors 34, 36, 38 and 40 are connected in parallel to the bridge current source to compensate for the deviation of the converter 14 to compensate. If z. B. the pointer of the measuring device 22 does not coincide with the left scale reference mark, the Steuerwiderstar.d 38 is adjusted until the pointer is on the reference mark. The resistor 36 is used for the Coarse adjustment used. The 70 to 45 ° range of the instrument is then calibrated. In position 1 ' the temperature compensation circuit bridged.
In Stellung 2' wird zur Eichung der 45 bis 26 ° API-Skala ein Eichwiderstand aus den kombinierten Widerständen 42 und 44 parallel zu der Wandlerbrücke 14 geschaltet. Wie oben beschrieben, wird der Zeiger des Meßgeräts 22 auf den linken Bezugspunkt auf der Meßskala eingestellt. Der Bezugspunkt dieses Bereichs entspricht einer Skalenablesung für das spezifische Gewicht von 0,8000 oder 45,38° API. Die Widerstände 46, 48, SO und 52 werden für die Abweichungskompensation des Wandlers 14 verwendet. Der variable Widerstand 48 dient zur Grobeinstellung und der Widerstand 50, der auf der Steuerplatte befestigt ist, wird für die Feineinstellung verwendet. Die Temperaturkompensationsschaltung wird in Stellung 2' überbrückt. Die Widerstände 54 und 56 werden in den Wandlerverstärkerkreis in denIn position 2 ', a calibration resistor from the combined resistors 42 and 44 is set parallel to the converter bridge to calibrate the 45 to 26 ° API scale 14 switched. As described above, the pointer of the measuring device 22 is set to the left reference point on the Measuring scale set. The reference point of this range corresponds to a specific gravity scale reading of 0.8000 or 45.38 ° API. Resistors 46, 48, SO and 52 are used for the Deviation compensation of the converter 14 is used. The variable resistor 48 is used for coarse adjustment and the resistor 50, which is attached to the control plate, is used for fine adjustment used. The temperature compensation circuit is bridged in position 2 '. The resistors 54 and 56 are in the converter amplifier circuit in the Schaltstellungen 1' bzw. 2'geschaltet, um während jeder Eichung die Überbrückung der Temperaturkorrekturschaltung 18 zu kompensieren.Switch positions 1 'or 2' are switched in order to compensate for the bridging of the temperature correction circuit 18 during each calibration.
Die Messungen in dem Bereich von 70° bis 45° API werden in Stellung 3' des Wählschalters 28 ausgeführt. Die Abweichkompensationsschaltung 34, 36, 38 und 40 ist ebenfalls in den Kreis geschaltet, wennThe measurements in the range from 70 ° to 45 ° API are carried out in position 3 'of the selector switch 28. The deviation compensation circuit 34, 36, 38 and 40 is also connected to the circuit when
ίο der Schalter in Stellung 3' bewegt wird. Die Temperaturkompensationsschaltung 18, die aus der Therrnopaar-Bezugsstromquelle 16 und dem variablen Widerstand 58 besteht, ist ebenfalls in den Meßkreis g2schaltet. Die Bezugstemperatur des Kompensatorίο the switch is moved to position 3 '. The temperature compensation circuit 18, which consists of the thermocouple reference current source 16 and the variable resistor 58, is also in the measuring circuit g2switches. The reference temperature of the compensator
18 beträgt 15,56° C. Die Bezugsstromquelle 16 erzeugt eine gleiche Gleichspannung wie ein Meßthermopaar bei irgendeiner Temperatur T, die auf eine -gleiche Verbindungsstelle bei 15,56° C bezogen ist. Daher wird bei einer Probetemperatur von 15,56° C18 is 15.56 ° C. The reference current source 16 generates the same direct voltage as a measuring thermocouple at any temperature T, which is related to an identical junction at 15.56 ° C. Therefore, at a sample temperature of 15.56 ° C kein Ausgangssignal an dem Temperaturkompensator 18 erhalten. Die Polarität des Ausgarcgssignals ist entweder positiv oder negativ, je nachdem, ob die Probetemperatur über oder unter der Bezugstemperatur von 15,56° Cliegt. Das Ausgangssignal des Tensperano output signal on the temperature compensator 18 received. The polarity of the output signal is either positive or negative, depending on whether the sample temperature is above or below the reference temperature of 15.56 ° C. The output signal of the Tenspera turkompensators 18 liegt in Reihe mit dem variablen Widerstand 58 und dem Widerstand 60. Der Widerstand 58 regelt den Strom durch den Widerstand 60, um das Wandlersignal für andere Probentemperaturen als 15,56° C zu korrigieren odei zu kompensieren.turkompensators 18 is in series with the variable Resistor 58 and resistor 60. Resistor 58 regulates the current through resistor 60, to correct or compensate the transducer signal for sample temperatures other than 15.56 ° C.
Das Nettosignal wird zu dem Verstärker 20 über die Leitungen 62 und 64 und den Schalter 28 geleitet.The net signal is passed to amplifier 20 via lines 62 and 64 and switch 28.
S5 von 45° bis 26° API mit dem Gerät durchgeführt. Die Abweichkorrekturschaltung besteht aus den Widerständen 46,48,50 und 52 und ist in dieser Stellung in den Kreis geschaltet. Der Tempera'turkompensator 18 wird über die Widerstände 66 und 60 für die MesS5 from 45 ° to 26 ° API performed with the device. The deviation correction circuit consists of resistors 46, 48, 50 and 52 and is in this position switched into the circle. The temperature compensator 18 is via the resistors 66 and 60 for the Mes sung in diesem Bereich in den Kreis geschaltet. Die Temperaturkorrektur ist in den zwei Meßbereichen verschieden, so daß unabhängige Einstellungen für die richtige Korrektur oder Kompensation in jedem Bereich erforderlich sind. Die Temperaturkorrektursolution in this area in the circle. the Temperature correction is different in the two measuring ranges, so that independent settings for the correct correction or compensation in each area are required. The temperature correction wird durch Einstellen der Widerstände 58 und 66 auf das für die zwei Bereiche erforderliche Niveau gebracht.is brought to the level required for the two ranges by adjusting resistors 58 and 66.
Die Widerstände 54 und 56 werden in den Meßkreis während der Eichung geschaltet, um den Wider-The resistors 54 and 56 are switched into the measuring circuit during the calibration in order to stand der Temperaturkorrekturschaltung 18 zu simulieren, die sich in den Eichstellungen nicht in dem Meßkreis befindet.was to simulate the temperature correction circuit 18, which is not in the calibration positions Measuring circle is located.
In Stellung 5' des Schalters 28 ist die Verbindung des Wandlers 14 zu dem Verstärker 20 unterbrochen und der Verstärkereingang liegt über die Leitung 64 an Erde. Bei dem Eingang Null soll der Zeiger des Meßgeräts 22 mit der linken Bezugsmarke auf der Skala übereinstimmen. Stimmt der Zeiger mit der Skala nicht überein, zeigt dies an, daß der Verstärker 20 abgewichen ist. Die Gleichstromsfeuerung des Verstärkers 20 muß dann eingestellt werden, um den Verstärkerausgang auf Null zu bringen. In position 5 'of switch 28, the connection between converter 14 and amplifier 20 is interrupted and the amplifier input is connected to earth via line 64. At the input zero, the pointer of the measuring device 22 should coincide with the left reference mark on the scale. If the pointer does not coincide with the scale, this indicates that the amplifier 20 has deviated. The DC firing of amplifier 20 must then be adjusted to bring the amplifier output to zero.
In Stellung 6'schaltet der Schalter 28 den Wandler 14 und den TemDeraturkomoensator aus dem Meß-In position 6 'the switch 28 switches the converter 14 and the temperature compensator from the measuring
kreis. Eine kleine Gleichspannung von den Widerständen 68, 70 und 72 liegt an dem Verstärker 20. Diese Spannung ist hinreichend, um das Meßgerät 22 auf Vollausschlag zu bringen. Dies ist eine zweckmäßige Methode, um den Verstärkungsfaktor zu prüfen, da die Spannung an dem Abgriff des Widerstandes 70 konstant ist und die Quelle die gesteuerte Stromquelle für den Wandler 14 ist. Die Wirkung des Vercircle. A small DC voltage from resistors 68, 70, and 72 is across amplifier 20. This voltage is sufficient to bring the measuring device 22 to full deflection. This is a convenient way to check the gain factor, since the voltage at the tap of resistor 70 is constant and the source is the controlled current source for converter 14. The effect of the Ver stärkers 20 kann man durch gelegentliche Prüfungen in Stellung 6' überwachen.Stronger 20 can be monitored by occasional tests in position 6 '.
Wenn notwendig, kann der Verstärker 20 mit einem potentiometrischen Anzeigegerät (Kompensationsschreiber) überwacht werden. Der Ausgang für die Anzeigevorrichtung wird an den Klemmen 3 und 4 abgegriffen. Der Widerstand 74 dient zur Amplitudensteuerung für das Anzeigegerät 22.If necessary, the amplifier 20 can be monitored with a potentiometric display device (compensation recorder). The exit for the display device is tapped at terminals 3 and 4. Resistor 74 is used to control the amplitude of display device 22.
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Claims (3)
Priority Applications (1)
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| DE1967ST027262 DE1673095C3 (en) | 1967-08-18 | 1967-08-18 | Device for determining the temperature-normalized specific gravity or the density of a sample liquid |
Applications Claiming Priority (1)
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- 1967-08-18 DE DE1967ST027262 patent/DE1673095C3/en not_active Expired
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