DE2709076A1

DE2709076A1 - Vorrichtung zur bestimmung der dichte von fluessigkeiten und gasen

Info

Publication number: DE2709076A1
Application number: DE19772709076
Authority: DE
Inventors: Otto Prof Dipl Ing Dr D Kratky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-17
Filing date: 1977-03-02
Publication date: 1977-09-22
Also published as: AT350818B; ATA198576A

Description

Emer.o.Univ.Prof.Dipl.Ing.Dr.Dr.h.c.Otto ERATEY in Graz
Univ.Prof.Dr. Hans LEOPOLD in Graz und Dipl.-Ing.Dr.Hans STABINGER in Graz (Österreich) Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten und Gasen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten und Gasen beruhend auf ir Bestimmung der Schwingungedauer eines die Meßsubstanz enthaltenden oder von ihr durchströnten mechanischen Schwingungegebildes (Meßsehwinger) durch die Messung der Frequenz eines vom Schwingungsgebilde abgenommenen synchronen elektrisehen Signals.
Zur Messung der Dichte von Flüssigkeiten werden vielfach Vorrichtungen verwendet, welche die Dichtemessung auf eine Frequenz- bzw. Periodenmessung zurückführen. Ein genau definiertes Volumen des zu untersuchenden Präparates bildet dabei einen Teil der Masse eines mechanischen Schwingungegebildes (Meßschwinger), dessen Resonanzfrequenz somit von der Dichte des Präparates beeinflußt wird. Eine derartige Vorrichtung ist in der OE-PS 280 662 beschrieben. Leider beeinflußen auch andere Größen wie Temperatur des Schwingers, Temperatur des Präparates und Druck des Präparates die Resonanzfrequenz des Schwinger. und verfälschen die Messung der Dichte. Zur Kompensation dieeer unerwwnschten Einflüsse können entweder Druck und Temperatur getrennt erfaßt werden und damit der Meßwert Dichte nach Umrechnung aus der Schwingungedauer korrigiert werden (siehe z,B. Fig 5 der BT-AS 1 291 138) oder die Resonanzfrequenz des Meßschwingere wird durch Phasenverschiebung der den Schwinger erregenden Kraft in Abhängigkeit von Jener Größe, deren Einfluß kompensiert werden soll, eo verändert, daß Kompensation eintritt. Eine solche Vorrichtung ist in der OE-PS 331 539 beschrieben.
Beide Methoden erfordern eine sorgfältige Einstellung des Betrages der Kompensationsgröße unter BerUekeichtigung der physikalischen Eigenschaften des Präparates und des Schwinger Fur den Fall der Teiperaturkompensation iuß sowohl die Abhängigkeit der Periode des leeren Schwingers von der Temperatur als auch der thermische Ausdehnung.-koeffisient des Meßpräparates zur Einstellung der Kompensation herangezogen werden. Für die Druckkompensation sind die Kompressibilität des Präparates und die Abhängigkeit der Periode des leeren Schwinger. vom Innendruck des Schwingerne zu berücksichtigen. Für die Praxis bedeutet dies, daß bei Inbetriebnahme eines Systeme zur Dichtemessung jene Größen, deren Einfluß kompensiert werden soll, durch Simulation variiert werden und die Einsteller (Drehwiderstände, Stufenschalter u.dgl.) am Kompensator so eingestellt werden flüssen, daß der Einfluß der variierten Größe verschwindet.
Diese Prozedur ist oft sehr umständlich und bei großen Anlagen schwer durchzuführen, wenn nicht überhaupt unmöglich Das Ziel der Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die dargelegten Nachteile vermieden werden.
Dies wird erfindungsgenäß dadurch erreicht, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art das abgenommene synchrone elektrische Signal von einem zweiten Signal korrigierend beeinflußt wird, welches von einem zweiten, eine Vergleichseubstanz enthaltenden oder von ihr durchströmten Schwingungagebilde (Referenzachwinger) abgenommen ist.
Demgemäß ist als Aufnehmer für die zu kompensierenden Größen ein zweiter Schwinger (Referenzschwinger), der mit einer Referenzsubstanz gefüllt iet, vorgesehen. Die Temperatur- und Druckabhängigkeit zweier gleichartig aufgebauter Schwinger kann als gleich vorausgesetzt werden. Wird überdies als Referenzpräparat eine Flüssigkeit oder ein Gas mit gleicher Temperatur- und Druckabhängigkeit der Dichte, wie beim Meßpräparat zu erwarten, eingesetzt und werden beide Schwinger auf gleichem Druck und gleicher Temperatur gehalten, so liefert der quotient der Perioden beider Schwinger ein druck-und temperaturunabhängiges Signal, welches nur mehr von der variablen Dichte des Präparates im Meßschwinger abhängt.
Vorteilhaft läßt sich der Quotient der Periodendauer dadurch bestimmen, daß bei der Periodenmessung des eßschwingers die Frequenz des Referenzscliwingers als Zähltakt verwendet wird. Wird die Zahl der Perioden des Referenzschwingers gezählt, welche während einer festen Anzahl von Perioden des Neßschwingers verstreichen, eo stellt der Inhalt des Zählepra ein Maß für den oben genannten Quotienten dar. Die Meßzeit kann wesentlich verkürzt werden, wenn die Frequenz des Referenzechwingere in einem Phasenregelkreis (phase locked loop) vervielfacht wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
Das Meßpräparat tritt durch die Rohrleitung 1 in den Meßschwinger 2, von dort über die Rohrleitung 3 in den Wärmetauscher 4 und verläßt über die Leitung 5 die Meßvorrichtung. Die Vergleichßsubstanz zirkuliert, von der Pumpe 6 angetrieben, in einem Kreislauf, der den Referensschwinger 7, den Wärmetauscher 4 und die Pumpe 6 enthält. Der Erregerverstärker 8 erregt den Neßschwinger 2 zu einer ungedämpften Schwingung und leitet das Signal, welches die Schwingungsdauer des Neßschwingers 2 darstellt, über die Leitung 9 zum Periodenmesser 10. Der Erregerveratärker 11 erregt den Referensuchwinger 7 und gibt dessen Eigenfrequenz über die Leitung 12 an eine Schaltung 13 zur Frequenzvervielfachung. Die vervielfachte Frequenz des Referenzschwingers wird über die Leitung 14 dem Periodonmesser als Taktfrequenz xugeführt. Der Periodenmesser liefert als Meßergebnis eine Größe, die proportional iet der Periode des Meßschwingers geteilt durch die Periode des Referehzachwingers Patentansprüche: Leerseite

Claims

Patentansprohe : 1. Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte von Ussigkeiten und Gasen beruhend auf der Bestimmung der Sohwingungsdauer eines die Meßsubstanz enthaltenden oder von ihr durchströmten mechanischen Schwingungagebildes (Meße¢hwinger) durch die Messung der Frequenz eines vom Schwingungsgebilde abgenommenen eynchronen elektrischen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Signal von einem zweiten Signal korrigierend beeinflußt wird, welches von einen zweiten, eine Vergleichs substanz enthaltenden oder von ihr durchströmten Schwingungsgebilde (7) (Referensschwinger) abgenommen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur digitalen Messung der Schwingungsdauer des Meßschwingers (2) anstelle einer festen Taktfrequenz die Frequenz des Reterensschwinger (7) oder ein Vielfaches derselben verwendet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen in den beiden Schwingungsgebilden (2,7) auf derselben Temperatur gehalten werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen in den beiden Schwingungegebilden (2,7) unter demselben Druck stehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vervielfachung der Frequenz des Referenzschwingers (7) ein Phasenregelkreis (phase locked loop) verwendet wird.