RU1838775C - Устройство дл определени плотности жидкостей - Google Patents

Abstract

Сущйость изобретени : дл  простого и жесткого определени , контрол  плотности жидкостей, в частности, служащего дл  привода двигател  внутреннего сгорани  горючего , предусмотрено погруженное в исследуемую жидкость выталкиваемое тело, сила подьема которого уравновешена через наносимую с помощью пружины нагрузку. Между выталкиваемым телом, с одной стороны , и заполн емым исследуемой жидкостью корпусом, с другой стороны, образована завис ща  от плотности исследуемой жидкости емкость, котора  контролируетс  электрической схемой. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может по|льзовано при анализе качества жидкостей.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ни надежности и удешевление устройства. На фиг. 1 показан разрез боковой проекции части устройства; на фиг,2 - разрез вдсль линии II -II на фиг.1; на фиг.З - электрическа  схема контрольного устройства дл  переменного конденсатора; на фиг.4 - диаграмма напр жени  дл  схемы согласно фиг.З; на фиг.5 - вертикальный разрез части согласно фиг.1 и 2 другого выполнени  устройства; на фиг.6 - разрез вдоль линии V-V на оиг.5.

Хстройстводл  определени  плотности жидкостей содержит погруженный в исследуемую жидкость поплавок 1 известной плотности, сила выталкивани  которого через нагрузочное устройство 2 уравновешена прогрессивной противодействующей силой, а также измерительное устройство 3 дл  регистрации положени  поплавка 1. Из- „мерительное устройство 3 имеет дифференциальный конденсатор переменной емкости и показанное на фиг.З устройство 4 дл  контрол  этих величин ci, en емкости.

Нагрузочное устройство 2 имеет вход щую в зацепление с поплавком 1 пружину 5, котора  согласно фиг.1 образована плоской пружиной 6 и жестко закреплена в корпусе 7. Корпус содержит фиксирующий плоскую

Ё

00

00

00

VI VI ел

со

пружину 6 несущий корпус 8, который U-об- разно охватывает пружину вместе с поплавком и в области расположенного на поплавке выступа 9, образующего электрод конденсатора С1, С2, имеет два противопо- ложных электрода 10,11. Тем самым, диффе- ренциальный конденсатор С1, С2 определен с одной стороны, поплавком с выступом и, с другой стороны, электродами 10,11 и входит в представленную на фиг.З электрическую схему.

Несущий корпус 8 со своей наружной стороны окружен мелкоперфорированным покрытием 12 в виде мелко чеистой электропроводной сетки так, что камера с поплав- ком и пружиной 5 защищена от колебаний уровн  жидкости при обеспечении ее посто нной смены. Покрытие 12 полностью окружает неэлектропроводный несущий корпус 8, что  вл етс  электрической экранировкой дл  электродов 10,11 и выступа 9.

Исход  из применени  представленного устройства дл  измерени  плотности дизельного топлива, котора  при 15°С сообразно с составом топлива составл ет 0,8-0,9 кг/л и зависит от температуры, поплавок 1 выполн етс  с удельным весом 0,85 кг/л. Если плотность фактически имеющегос  горючего больше 0,85 кг/л, то пружина 5 поплавком выгибаетс  вверх, при величинах плотности меньших 0,85, - вниз.

Согласно фиг.З обе емкости С1 и С2  вл ютс  составной частью емкостной мостовой схемы с обратной св зью, котора  питаетс  через пр моугольный осцилл тор двум  одинаковыми напр жени ми И 9 и И 10..

Дл  мостовой схемы действует:

С5 С6 (например 10 пф).СЗ С4(напр. 10 пВ)

Величины ci, си емкости конденсаторов С1 и С2 составл ют несколько пф, причем С2 - подстроечный (полупеременный) конденсатор. К мосту приложены пр моугольные напр жени  И 9 и И 10 (фиг.4).

Принцип действи  схемы объ сн етс  ниже с помощью процессов при по влении фронтов этих пр моугольных напр жений:

а) Симметричные соотношени  в мосту (ci cn)..

При полной симметрии все напр жени  и токи в обоих плечах моста одинаковы, т.е. сглаженные посредством Ct и С8 напр жени  И5 и И б одинаковы по величине, рав- ным образом одинаковы по величине напр жени  И 7 и И 8 и имеют здесь установившеес  значение + 7,5 В. Из-за симметрии ниже описываетс  лишь лева  часть моста.

В момент времени т.1 напр жение И 9 имеет положительный, а И 10 - отрицательный фронт импульса.

Из-за С5 СА напр жение И1 перескакивает в положительное направление, тем самым становитс  провод щим Т.1. Из-за разгрузки через РЗ и базу транзистора Т1 экспоненциально падает И1. И следует смещенным за напр жением база-эмиттер. Соответственно этому напр жению ИЗ течет тоже понижаемый ток эмиттера , распредел ющийс  на R5 и R8.

В момент т,2 И 9 имеет положительный, а И10 отрицательный фронт. И1 становитс  отрицательным, Т1 запираетс .

Создаваемый между t1 и t2 ток эмиттера дает в итоге ток коллектора, сглаживающийс  через С7 и создающий посто нный ток. Элементы схемы представлены таким образом , что И 5 (а, тем самым, и Иб) находитс  в диапазоне регулировани  ОА1.

б) Несимметричные емкости С1 и С2 моста .

Если ci будет меньше , а си больше, то в момент t1 напр жение И1 увеличиваетс  по отношению к описанной прежде величине . Тем самым, станов тс  больше ток эмиттера , а также ток коллектора, сглаженный через С7ток И тоже становитс  больше тока 12, вследствие чего к ОА1 подаетс  разностное входное напр жение. Выходное напр жение И 7 становитс  отрицательным, а благодар  инвертору ОА2 становитс  положительным напр жение И8. Вследствие этого через R8 поднимаете эмиттерный потенциал транзистора Т1, через И 7 снижаетс  потенциал эмиттера транзистора Т2. Вследствие этого уменьшаетс  эмиттерный ток транзистора Т1, эмиттерный ток транзистора Т2 увеличиваетс . Из-за усилени  холостого хода инвертора ОА напр жени  И7 и И8 измен ютс  до тех пор, пока усредненные токи И и 12 снова не станут одинаковыми по величине, и, тем самым, мост не сбалансируетс .

Необходима  дл  этого установившегос  состо ни  разность напр жений И7 и И8 соответствует разности емкостей ci и си и таким образом регистрируетс  положение попдавка. Полезный сигнал представл ет собой разность напр жений И7 и И8, причем наименьшие изменени  емкости преобразуютс  в большие изменени  напр жени .

Конденсаторы СЗ и С4 уменьшаютс  вли ние диэлектрической проницаемости К измер емой жидкости. Так как конденсаторы С1 и С2 в представленном выполнении полностью лежат в жидкости, величина их емкостей зависит не только от отклонени 

выталкиваемого тела, но и от величины диэлектрической проницаемости жидкости (Е). Тем самым, чувствительность (разница выходных напр жений с разностью плотностей ) была бы больше дл  жидкости с более высокой величиной Е. При определенной величине СЗ. аналогично С4 исчезает вли ние диэлектрической проницаемости Е.

Устройство по фиг.5 и 6 отличаетс  от соответствующего устройства по фиг. 1 и 2 тем, что пружина 5 образована от винтовой пружины 13, подвешена-в верхней области корпуса 7 и держит поплавок, и что образующие противоположный электрод конденсатора С1 дно 14 корпуса 7 выполнено в виде полусферы с центром в точке подвеса пружины 13, Входной штуцер 15 дл  притока исследуемой жидкости расположен тангенциально сориентированным в области дна корпуса 7; выходной штуцер 16 расположен в самой верхней зоне корпуса 7. Та- | ким образом, при транспортировке устройства в результате посто нства рас- | сто ни  между поплавком и электродом 10 | на дне 14 сохран етс  посто нна  величина I емкости конденсатора С1. i Наконец, цифрой 17 на фиг.5 обозначен I неподвижный относительно корпуса 7 ком- | пенсирующий электрод, позвол ющий учитывать зависимость величины емкости конденсатора С1 от диэлектрической про- i ницаемости исследуемой жидкости в корпу-. ice 7 и тоже соединен с устройством дл  |контрол  емкости (например, согласно фиг.З). Образованный им по направлению к |земле (GND) конденсатор на фиг.5 обознэ- чен С.

Claims (11)

1. | Помимо изображени  согласно фиг.5 и |б, дно 14 вместе со штуцером 15 может быть |выполнено также непосредственно в виде сетки и образовывать пр мо снизу приток |исследуемой жидкости. Кроме того, в случае {необходимости, поплавок в обоих оговорен- йых вариантах может быть также снабжен демпфирующими крыль ми дл  исключени  |иинимизации его колебаний. Формула изобретени  . 1. Устройство, дл  определени  плотнр- сти жидкостей, содержащее корпус с отверсти ми дл  подачи и стока исследуемой жидкости и размещенным в нем поплавком из материала известной плотности, соединенным с противовесом, измеритель положени  поплавка, включающий конденсатор переменной емкости и соединенный с измерителем емкости, отличающеес  тем, то, с целью повышени  надежности и уде- iделени  устройства, в качестве противовеса использована пружина, жестко скрепленна  с поплавком и корпусом, а конденсатор образован поплавком и корпусом,
2. 2. Устройство поп.1,отличающее- 5 с   тем. что в качестве пружины использована металлическа  пластина, в корпусе дополнительно размещен несущий V-образный корпус, охватывающий «пружину с поплавком и содержащий по крайней 0 мере один электрод,  вл ющийс  одной из обкладок конденсатора.
3. 3. Устройство по п,2, отличающее- с   тем, что наружна  поверхность несущего корпуса снабжена перфорированным по- 5 крытиём,
4. 4. Устройство по пп. 1-3, отличающеес  тем, что на корпусе и несущем корпусе закреплены два электрода, образующие совместно с поплавком дифференци- 0 альный конденсатор переменной емкости.
5. 5. Устройство по п.1, о т л и ч а ю ще е- с   тем, что в качестве пружины использо-, вана винтова  пружина, закрепленна  в верхней части корпуса, к нижнему концу 5 которой прикреплен поплавок, а дно корпуса выполнено в виде полусферы с центром в точке подвеса пружины.
6. 6. Устройство по п.5, отличающее- с   тем, что отверстие дл  подачи исследу- 0 емой жидкости расположено в дне корпуса по касательной к его окружности, а отверстие дл  стока расположено в верхней части корпуса.
7. 7. Устройство по п.5, отличающее- 5 с   тем, что часть дна корпуса снабжена перфорацией.
8. 8. Устройство по пп. 1-7, отличаю- щ е е с   тем, что дополнительно содержит неподвижный относительно корпуса ком- 0 пенсирующий электрод, расположенный внутри корпуса и соединенный с измерителем емкости.
9. 9. Устройство по пп. 1-8, о т л и ч a rout е е с   тем, что измеритель емкости вы- 5 полнен в виде емкостной мостовой схемы с обратной св зью, в одно из плеч которой включен образованный поплавком и корпусом дифференциальный конденсатор,  вл ющийс  частью генераторной схемы в 0 измерителе емкости. .
10. 10. Устройство по п.Э.отл и ча ющее- с   тем, что к содержащему дифференциаль- ный конденсатор переменной емкости плечу мостовой схемы подключен по крайней 5 мере один компенсирующий конденсатор.
11. 11. Устройство по пп. 1-10, отличающеес  тем, что поплавок снабжен демпфирующими крыль ми.

    .--w

    L...

    ..:

    --EH J.

    Фйг.2.

    Фаг. /

    in r- co

    CO 00

    «V

    иг. 6