RU2008650C1

RU2008650C1 - Device for determining gas and liquid density

Info

Publication number: RU2008650C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Савельевич Кричевский
Original assignee: Юрий Савельевич Кричевский
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: instrumentation engineering. SUBSTANCE: device has two floats of different volumes joined together by means of double-arm levers so that lever axis crosses centers of floats, fixed support, position sensor connected to power transducer, and turning gear that provides for turning the device about lever axis through 180 deg. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в технике физических измерений или в отраслях наpодного хозяйства для решения задач автоматизации технологических процессов, связанных с регулированием плотности жидких или газообразных продуктов. The invention relates to the field of instrumentation and can be used in the technique of physical measurements or in the sectors of the national economy to solve the problems of automation of technological processes associated with the regulation of the density of liquid or gaseous products.

Известен автоматический плотномер поплавкового типа, в котором выталкивающая сила, пропорциональная плотности жидкости, уравновешивается специальным устройством [1] . Known automatic densitometer float type, in which the buoyancy force, proportional to the density of the liquid, is balanced by a special device [1].

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения плотности жидкости, содержащее два поплавка разных объемов, связанных двуплечим рычагом, опирающимся на неподвижную опору и датчик положения, соединенный с силовым преобразователем [2] . The closest technical solution to the invention is a device for determining the density of a liquid, containing two floats of different volumes connected by a two-arm lever, resting on a fixed support and a position sensor connected to a power transducer [2].

Известные поплавковые плотномеры обладают погрешностью измерения, связанной с наличием сил поверхностного натяжения на границе перехода с исследуемой жидкости к воздуху, с наличием моментов в шарнире в силовом преобразователе, которые могут медленно меняться во времени. Кроме того, из-за возможных погрешностей описанные плотномеры мало пригодны для измерения плотности газов. Known float densitometers have a measurement error associated with the presence of surface tension forces at the interface between the test fluid and air, with the presence of moments in the hinge in the power transducer, which can slowly change in time. In addition, due to possible errors, the described densitometers are of little use for measuring the density of gases.

Цель изобретения - повышение точности устройства. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device.

На чертеже показано устройство для определения плотности газов и жидкостей, разрез. The drawing shows a device for determining the density of gases and liquids, section.

Устройство содержит два поплавка 1 и 2 одинаковой массы, но разной средней плотности, подвешенных к разным концам равноплечего рычага 3, имеющего в центре опору 4 вращения (например, упругий шарнир). The device contains two floats 1 and 2 of the same weight, but of different average density, suspended at different ends of the equal-arm lever 3, which has a rotation support 4 in the center (for example, an elastic hinge).

На одном из плеч рычага 3 установлен датчик 5 положения. Устройство также содержит электронный блок 6 и датчик 7 силы, которые образуют силовой преобразователь, элементы 5, 6 и 7 образуют следящую систему, обеспечивающую возврат рычага в исходное положение при изменении силы Архимеда, действующей на поплавки. В качестве силового преобразователя могут быть использованы катушка, закрепленная на рычаге и постоянный магнит, установленный на корпусе 8. Устройство имеет поворотное приспособление 9, поворачивающее корпус 8 вокруг оси, связывающей центры поплавков 1 и 2. A position sensor 5 is mounted on one of the arms of the lever 3. The device also contains an electronic unit 6 and a force sensor 7, which form a power transducer, elements 5, 6 and 7 form a servo system that ensures the lever returns to its original position when the Archimedes force acting on the floats changes. As a power converter can be used a coil mounted on a lever and a permanent magnet mounted on the housing 8. The device has a rotary device 9, turning the housing 8 around an axis connecting the centers of the floats 1 and 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При погружении плотномера в газ или жидкость с известной плотностью или в вакуумную камеру производится настройка на начальную отметку шкалы, а также определение масштабного коэффициента преобразования. При этом упругим шарниром предварительно прикладывается некоторый постоянный момент, который компенсируется системой обратной связи. В этом случае в исходном состоянии с выхода устройства поступает постоянный сигнал. Таким сигналом может быть частота тарированных по действию импульсов, подаваемых с выхода электронного блока 6 на вход датчика 7 силы. Такая настройка необходима для того, чтобы при измерении плотности компенсирующий момент был постоянного знака. When the densitometer is immersed in a gas or liquid with a known density or in a vacuum chamber, it is adjusted to the initial scale mark, as well as to determine the scale conversion coefficient. In this case, a constant constant is preliminarily applied by an elastic joint, which is compensated by a feedback system. In this case, in the initial state, a constant signal is output from the output of the device. Such a signal may be the frequency calibrated by the action of pulses supplied from the output of the electronic unit 6 to the input of the force sensor 7. This setting is necessary so that when measuring density, the compensating moment is of constant sign.

При погружении плотномера в контролируемые газ или жидкость система оказывается разбалансированной за счет неодинаковых выталкивающих сил, приложенных к поплавкам и обусловленных различием их объемов. When the densitometer is immersed in a controlled gas or liquid, the system is unbalanced due to unequal buoyant forces applied to the floats and due to the difference in their volumes.

Рычаг 3 поворачивается вокруг оси опоры 4 вращения, и его смещение улавливается датчиком положения 5, сигнал с которого через электронный блок 6 поступает на датчик 7 силы, возвращающий рычаг в исходное положение. На выходе электронного блока 6 произойдет изменение частоты следования импульсов обратной связи, которое и характеризует величину измеряемой плотности. The lever 3 is rotated around the axis of the rotation support 4, and its displacement is detected by the position sensor 5, the signal from which through the electronic unit 6 is supplied to the force sensor 7, which returns the lever to its original position. The output of the electronic unit 6 will change the repetition rate of the feedback pulses, which characterizes the magnitude of the measured density.

В исходном состоянии выходная частота устройства
f₁ = f_o + K ρ , (1) где f₁ - показания устройства в исследуемых газе или жидкости;
f_o - показания плотномера в вакууме, когда система сбалансирована по моментам от силы тяжести, но имеется натяжение шарнира,
К - масштабный коэффициент преобразования, определяемый калибровкой в газе или жидкости известной плотности;
ρ - плотность исследуемых газа или жидкости.In the initial state, the output frequency of the device
f ₁ = f _o + K ρ, (1) where f ₁ - readings of the device in the test gas or liquid;
f _o - readings of the density meter in a vacuum, when the system is balanced in moments of gravity, but there is a tension of the hinge,
K is a scale conversion coefficient determined by calibration in a gas or liquid of known density;
ρ is the density of the investigated gas or liquid.

Далее плотномер с помощью поворотного приспособления 9 поворачивается вокруг оси, связывающей центры поплавков, на 180^о. В качестве поворотного приспособления может быть использован привод от шагового двигателя.Next, the densitometer using a rotary device 9 is rotated around an axis connecting the centers of the floats, 180 ^about . As a rotary device, a drive from a stepper motor can be used.

При этом полезный момент относительно корпуса плотномера изменит знак и показания плотномера будет определяться равенством
f₂ = f_o - K ρ (2)
Вычитая из уравнения (1) уравнение (2), получим
Δf = f₁ - f₂ = 2 K ρ
Благодаря наличию поворотного приспособления исключается погрешность, связанная с дрейфом от различных факторов начального сигнала плотномера (f_o). (56) 1. Глыбин И. П. Автоматические плотномеры. Киев, Техника, 1965, с. 14-18.In this case, the useful moment relative to the housing of the densitometer will change sign and the readings of the densitometer will be determined by the equality
f ₂ = f _o - K ρ (2)
Subtracting equation (2) from equation (1), we obtain
Δf = f ₁ - f ₂ = 2 K ρ
Thanks to the presence of the rotary device, the error associated with the drift from various factors of the initial density meter signal (f _o ) is eliminated. (56) 1. Glybin I.P. Automatic densitometers. Kiev, Technique, 1965, p. 14-18.

2. Авторское свидетельство СССР N 1096532, кл. G 01 N 9/20, 1983. 2. Copyright certificate of the USSR N 1096532, cl. G 01 N 9/20, 1983.

Claims

DEVICE FOR DETERMINING DENSITY OF GASES AND LIQUIDS, containing two floats of different volumes associated with a two-arm lever, supported by a rotation support and a position sensor connected to a power transducer, characterized in that the floats are interconnected by a two-arm lever so that the axis of the lever passes through the centers floats, and the device is equipped with a rotary device, ensuring its rotation around the axis of the lever by 180 ^o .