RU2069344C1 - Device measuring density - Google Patents
Device measuring density Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069344C1 RU2069344C1 RU94010739A RU94010739A RU2069344C1 RU 2069344 C1 RU2069344 C1 RU 2069344C1 RU 94010739 A RU94010739 A RU 94010739A RU 94010739 A RU94010739 A RU 94010739A RU 2069344 C1 RU2069344 C1 RU 2069344C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezotube
- density
- induction coils
- height
- float
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения плотности различного рода суспензий гидростатическим методом с помощью пьезометрического прибора. The invention relates to measuring equipment and is intended to measure the density of various kinds of suspensions by the hydrostatic method using a piezometric device.
Известны устройства для измерения плотности суспензий [1] в основе которых используется принцип уравновешивания веса столба суспензии определенной высоты и давления воздуха, издаваемого в пьезотрубки из коллектора. Known devices for measuring the density of suspensions [1], which are based on the principle of balancing the weight of a suspension column of a certain height and air pressure, issued into a piezotube from a collector.
Эти устройства содержат коллектор, пьезотрубки, пневматические сопротивления. При изменении плотности суспензии изменяется сопротивление пьезотрубок, вызывая уменьшение или увеличение расхода воздуха, протекающего по пьезотрубкам. Разность давлений измеряется дифманометром, а автоматическая следящая система путем изменения сопротивления уменьшает или увеличивает расход воздуха до тех пор, пока разность давления в камерах дифманометра станет равна нулю. These devices contain a collector, piezotubes, pneumatic resistances. When the density of the suspension changes, the resistance of the piezotubes changes, causing a decrease or increase in the flow rate of air flowing through the piezotubes. The pressure difference is measured by a differential pressure gauge, and the automatic tracking system reduces or increases the air flow by changing the resistance until the pressure difference in the differential pressure chambers is zero.
Недостатком подобных устройств является относительная сложность процесса измерения плотности, обусловленная с одной стороны сложностью и длительностью процесса уравновешивания давления воздуха в пьезотрубках, а другой - необходимостью дополнительных приспособлений для избежания возникновения различного рода погрешностей (изменение базы, наличие различных сопротивлений в разных участках емкости и т.д.). The disadvantage of such devices is the relative complexity of the density measurement process, which is caused, on the one hand, by the complexity and duration of the process of balancing the air pressure in the piezotubes, and on the other, by the need for additional devices to avoid various errors (changing the base, the presence of different resistances in different parts of the tank, etc. d.).
Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство, описанное в [2]
Данное устройство плотномер содержит ферромагнитный поплавок, помещенный в полый вал (пьезотрубку), который заполняется жидкостью. Перемещение поплавка определяется с помощью дифференциально-трансформаторного датчика. Конец вала (пьезотрубки), погружаемый в исследуемую суспензию соединен с герметичными камерами, отделенными от исследуемой жидкости эластичными мембранами.The closest technical solution, selected as a prototype, is the device described in [2]
This device densitometer contains a ferromagnetic float placed in a hollow shaft (piezotube), which is filled with liquid. The movement of the float is determined using a differential transformer sensor. The end of the shaft (piezotube) immersed in the test suspension is connected to sealed chambers, which are separated from the test fluid by elastic membranes.
Плотность исследуемой суспензии измеряется с помощью тахометра (регистратора). The density of the test suspension is measured using a tachometer (recorder).
Описанное устройство имеет существенный недостаток относительную сложность измерения плотности, обусловленную необходимостью обеспечения вращения пустотелого вала с герметическими камерами и мембранами. The described device has a significant drawback relative complexity of density measurement, due to the need to ensure rotation of the hollow shaft with hermetic chambers and membranes.
Технической задачей настоящего изобретения является упрощение процесса измерения плотности. An object of the present invention is to simplify a density measurement process.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения плотности, содержащем пьезотрубку, конец которой, погружаемый в исследуемую суспензию, соединен с герметичной камерой, отделенной от исследуемой суспензии эластичной мембраной, поплавок, размещенный на нейтральной линии датчика, и регистратор герметичная камера выполнена в виде раструба конической формы, датчик расположен на мерной части пьезотрубки и выполнен в виде полого цилиндра с набором последовательно расположенных слаботочных катушек индуктивности, поплавок снабжен короткозамкнутым витком, а регистратор выполнен в виде опросно-пересчетной электронной схемы, при этом параметры устройства выбраны, исходя из условий:
; L=0,01 H, lк=lв=0,5•L,
где Sм площадь эластичной мембраны;
Sп площадь сечения пьезотрубки;
H база (глубина погружения) пьезотрубки;
L шаг между катушками индуктивности;
lк высота катушки индуктивности;
lв высота короткозамкнутого витка.The problem is achieved in that in a density measuring device containing a piezotube, the end of which, immersed in the test suspension, is connected to a sealed chamber separated from the test suspension by an elastic membrane, a float placed on the neutral line of the sensor, and the recorder sealed chamber is made in the form a bell-shaped cone, the sensor is located on the measured part of the piezotube and is made in the form of a hollow cylinder with a set of sequentially located low-current inductance coils, a float equipped with a short-circuited coil, and the registrar is made in the form of a questioning-recalculation electronic circuit, while the device parameters are selected based on the conditions:
; L = 0,01 H, l = l to a = 0,5 • L,
where S m the area of the elastic membrane;
S p the cross-sectional area of the piezotube;
H base (immersion depth) of the piezotube;
L pitch between inductors;
l to the height of the inductor;
l to the height of the closed loop.
Для обеспечения проверки регистрирующей электронной схемы непосредственно в процессе работы устройства, датчик может быть выполнен съемным, а на мерной части пьезотрубки нанесена шкала делений, соответствующих значению шага между катушками индуктивности. To ensure verification of the recording electronic circuitry directly during the operation of the device, the sensor can be made removable, and on the measured part of the piezotube a scale of divisions corresponding to the step value between the inductance coils is applied.
Устройство для измерения плотности может быть снабжено второй аналогичной пьезотрубкой, размещенной по глубине погружения на некотором расстоянии от первой, при этом соответствующие катушки индуктивности датчиков обеих пьезотрубок должны быть соединены в электрическим отношении в полумост. The device for measuring density can be equipped with a second similar piezotube placed along the immersion depth at some distance from the first, while the corresponding inductance coils of the sensors of both piezotubes must be electrically connected in a half-bridge.
Достижимость поставленной цели обусловлена тем, что заявленные признаки в совокупности, их размещение и соотношения геометрических размеров позволяют определять плотность исследуемой суспензии максимально просто, а именно, по количеству шагов между катушками индуктивности, высвечиваемому на цифровое табло регистратора. Нанесение же шкалы с делениями, соответствующими шагу между катушками индуктивности, на мерную часть пьезотрубки позволяет при снятии датчика одновременно визуально определять плотность и осуществлять контроль всей измерительной части в процессе работы устройства. The attainability of the goal is due to the fact that the claimed features together, their location and geometric dimensions allow you to determine the density of the suspension under investigation as simply as possible, namely, by the number of steps between the inductors displayed on the digital display of the recorder. Drawing a scale with divisions corresponding to the step between the inductance coils on the measuring part of the piezotube allows, when removing the sensor, to simultaneously visually determine the density and monitor the entire measuring part during operation of the device.
Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается конструктивным выполнением герметичной камеры, поплавка, датчика, регистратора, их размещением и геометрическими размерами устройства. Comparison of the claimed device with the prototype shows that the claimed device is distinguished by the structural design of the sealed chamber, float, sensor, recorder, their placement and geometric dimensions of the device.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение же заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение с прототипом, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the claimed device not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not reveal the signs that distinguish the claimed solution with the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step" is met.
Заявляемое устройство является промышленно применимым, т.к. оно может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях народного хозяйства, где необходимо измерять плотность исследуемой суспензии. The inventive device is industrially applicable, because it can be used in industry, agriculture, healthcare and other sectors of the economy where it is necessary to measure the density of the suspension under investigation.
Изобретение будет более понятно из приведенных чертежей. На фиг. 1 представлено заявляемое устройство в общем виде. На фиг. 2 представлена пьезотрубка с нанесенной шкалой делений в сборе с раструбом и эластичной мембраной. На фиг. 3 график изменения прогиба мембраны. На фиг. 4 схематично изображен вариант использования 2-х пьезотрубок. На фиг. 5 схема электрического соединения катушек индуктивности 2-х пьезотрубок. The invention will be more apparent from the drawings. In FIG. 1 presents the inventive device in General. In FIG. Figure 2 shows a piezotube with a printed scale of divisions assembled with a bell and an elastic membrane. In FIG. 3 graph of the deflection of the membrane. In FIG. 4 schematically illustrates the use of 2 piezotubes. In FIG. 5 diagram of the electrical connection of the inductors of 2 piezotubes.
Заявленное устройство (фиг. 1) содержит пьезотрубку 1, нижний конец которой соединен с раструбом 2, отделенным от исследуемой суспензии 3 эластичной мембраной 4. Датчик 5 выполнен в виде полого цилиндра с набором последовательно расположенных слаботочных катушек индуктивности 6. Поплавок 7 снабжен короткозамкнутым витком 8. Регистратор 9 выполнен в виде опросно-пересчетной электронной схемы, осуществляющей подсчет количества шагов от катушки, соответствующей нулевому уровню (например, I) до катушки (например, II), вблизи которой находится короткозамкнутый виток 8 поплавка 7. The claimed device (Fig. 1) contains a piezotube 1, the lower end of which is connected to a
Датчик 5 может быть выполнен съемным, тогда на мерной части пьезотрубки 1 (фиг. 2) нанесены деления 12, соответствующие значению шага L, между катушками индуктивности 6. The
В случае, когда нет возможности организовать столб суспензии необходимой высоты H или уровень слива не остается стабильным, следует использовать две пьезотрубки (фиг. 4) 1 и 13. Пьезотрубка 13 размещена по глубине погружения на расстоянии Н по отношению к первой. In the case when it is not possible to organize a suspension column of the required height H or the discharge level does not remain stable, two piezotubes (Fig. 4) 1 and 13 should be used. The
В этом случае соответствующие катушки индуктивности 6 датчиков 5 соединены в электрическом отношении в полумост (фиг. 5), а опросно-пересчетное устройство 9 осуществляет подсчет количества шагов от катушки, вблизи которой находится короткозамкнутый виток одной пьезотрубки до короткозамкнутого витка другой. In this case, the corresponding inductance coils 6 of the
По количеству шагов между катушками индуктивности определяется плотность исследуемой суспензии. The number of steps between the inductance coils determines the density of the test suspension.
Геометрические размеры заявляемого устройства выбраны экспериментальным путем, исходя из условия обеспечения минимальной погрешности. The geometric dimensions of the claimed device are selected experimentally, based on the conditions for ensuring a minimum error.
Так оптимальным размером шага между катушками индуктивности L и соответствующими ему делениями шкалы, нанесенной на мерную часть пьезотрубки является сотая часть глубины погружения Н трубки 1 в суспензию 3, т.е. L= 0,01 H. So the optimal step size between the inductance coils L and the corresponding divisions of the scale applied to the measured part of the piezotube is the hundredth part of the immersion depth H of the tube 1 in
При этом столб контрольной жидкости в пьезотрубке поднимается на высоту (H+ΔH). В соответствии с законами гидростатики:
Qc•H = Qв•(H+ΔH), (1)
где Qc плотность суспензии;
Qв плотность контрольной жидкости в трубке (например, воды)
Отсюда плотность суспензии:
(2)
или (в процентах)
Уравнение (1) справедливо в случае, когда можно пренебречь силой упругого сопротивления мембраны 4, точнее ее влиянием на гидростатическое равновесие соответствующих столбов суспензии и контрольной жидкости.At the same time, the column of control liquid in the piezotube rises to a height (H + ΔH). In accordance with the laws of hydrostatics:
Q c • H = Q in • (H + ΔH), (1)
where Q c is the density of the suspension;
Q in the density of the control fluid in the tube (e.g. water)
Hence the density of the suspension:
(2)
or (percent)
Equation (1) is valid in the case when the strength of the elastic resistance of the
Именно для выполнения этого уровня герметичная камера, соединенная с нижним концом пьезотрубки выполнена в виде раструба 2 конической формы. It is to fulfill this level that the sealed chamber connected to the lower end of the piezotube is made in the form of a
Жесткость мембраны имеет явно выраженный нелинейный характер. На фиг. 3 представлена в общем виде зависимость силы сопротивления F (жесткости) мембраны от ее перемещения ξ относительно ее нейтрального (горизонтального) положения. Из представленной зависимости видно, что если обеспечить малое перемещение мембраны вблизи нейтрального положения (x пренебрежимо мало), то исчезающе малым будет и сопротивление F мембраны, а следовательно влиянием последней на процесс измерения можно пренебречь. К примеру, если диаметры трубки d и раструба D различаются более чем в 15 раз (D>15d), то площади мембраны и трубки отличаются уже более чем в 200 раз (Sм>200 Sп). Следовательно, при регистрации плотности суспензии, например Q=1200 кг/м3 при Н=0,5 м, заявляемое устройство позволяет получить превышение столба контрольной жидкости (например, воды) DH== 100 мм, при этом прогиб мембраны будет . Задавая еще большее соотношение (15 30) можно получить пьезотрубку, мембрана которой практически не будет прогибаться в процессе измерения, а следовательно, и погрешность измерений будет минимальной.The rigidity of the membrane is clearly nonlinear. In FIG. Figure 3 shows in general terms the dependence of the resistance force F (rigidity) of a membrane on its displacement ξ relative to its neutral (horizontal) position. It can be seen from the presented dependence that if a small displacement of the membrane near the neutral position (x is negligible) is ensured, then the resistance F of the membrane will also be vanishingly small, and therefore the influence of the latter on the measurement process can be neglected. For example, if the diameters of the tube d and the bell D differ by more than 15 times (D> 15d), then the membrane and tube areas differ by more than 200 times (S m > 200 S p ). Therefore, when registering the density of the suspension, for example, Q = 1200 kg / m 3 at H = 0.5 m, the claimed device allows to obtain an excess of the column of the control liquid (for example, water) DH == 100 mm, while the deflection of the membrane will be . Setting an even greater ratio (15 30) it is possible to obtain a piezotube, the membrane of which will practically not bend during the measurement process, and therefore the measurement error will be minimal.
Выбранная величина шага позволяет измерять плотность с точностью до долей процента. Пьезотрубка имеет внутри отверстие d≈2-3 мм для пропускания контрольной жидкости. Отверстие одновременно является и гидравлическим сопротивлением, гасящим колебания столба контрольной жидкости от возмущения (через мембрану) со стороны суспензии при измерениях в движущемся потоке. Мерная часть пьезотрубки имеет внутренний диаметр, равный 10 мм, необходимый для размещения поплавка. The selected step size allows you to measure the density with an accuracy of fractions of a percent. The piezotube has an inside hole of d≈2-3 mm to pass the control fluid. The hole at the same time is also hydraulic resistance, damping the oscillations of the column of the control fluid from disturbance (through the membrane) from the side of the suspension during measurements in a moving stream. The measured part of the piezotube has an internal diameter equal to 10 mm, which is necessary to accommodate the float.
Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.
По мере перемещения поплавка (при изменении плотности суспензии меняется и уровень контрольной жидкости в мерной части пьезотрубки) соответствующие катушки индуктивности экранируются короткозамкнутым витком поплавка, их индуктивность при этом резко меняется (падает примерно на 30%), что легко регистрируется опросно-пересчетной схемой. As the float moves (with a change in the density of the suspension, the level of the control liquid in the measured part of the piezotube also changes), the corresponding inductors are shielded by a short-circuited coil of the float, their inductance changes dramatically (drops by about 30%), which is easily detected by the interrogation circuit.
Авторами был создан опытный образец заявляемого устройства для определения плотности известкового молока. The authors created a prototype of the inventive device for determining the density of milk of lime.
Глубина погружения пьезотрубки равна 500 мм, шаг между катушками индуктивности составил 5 мм, при этом размер катушек по сечению обмотки равен 6 мм2 (2,5 х 2,5 мм). Опросно-пересчетная схема построена так, что опрос изменения индуктивности всех катушек составляет достаточно короткое время ≈5. 15 с.The depth of immersion of the piezotube is 500 mm, the pitch between the inductors was 5 mm, while the size of the coils along the winding cross-section is 6 mm 2 (2.5 x 2.5 mm). The interrogation circuit is designed so that the interrogation of changes in the inductance of all coils is a fairly
Число шагов численно равно (в процентах) плотности исследуемой суспензии, при этом дискретность отсчета составила 0,5%
Подведя итог всему сказанному, можно сделать вывод, что использование заявляемого устройства позволяет максимально просто измерить плотность любой исследуемой суспензии.The number of steps is numerically equal (in percent) to the density of the suspension under study, while the readability was 0.5%
Summing up all of the above, we can conclude that the use of the inventive device allows you to simply measure the density of any test suspension.
Claims (3)
Sм/Sп≥200; L=0,01H; lк=lв=0,5L,
где Sм площадь эластичной мембраны;
Sп площадь сечения пьезотрубки;
H база (глубина погружения) пьезотрубки;
L шаг между катушками индуктивности;
lк высота катушки индуктивности;
lв высота короткозамкнутого витка.1. A device for measuring density, containing a piezotube, the end of which, immersed in the test suspension, is connected to a sealed chamber separated from the test suspension by an elastic membrane, a float located on the neutral line of the sensor, and a recorder, characterized in that the sealed chamber is made in the form a bell-shaped cone, the sensor is located on the measured part of the piezotube and is made in the form of a hollow cylinder with a set of sequentially located low-current inductance coils, the float is equipped with a short-circuit Knuth coil and configured as a registrar interrogatory-scaler circuitry, wherein the device parameters are selected based on the conditions:
S m / S p ≥200; L = 0.01H; l to = l in = 0,5L,
where S m the area of the elastic membrane;
S p the cross-sectional area of the piezotube;
H base (immersion depth) of the piezotube;
L pitch between inductors;
l to the height of the inductor;
l to the height of the closed loop.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94010739A RU2069344C1 (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Device measuring density |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94010739A RU2069344C1 (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Device measuring density |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94010739A RU94010739A (en) | 1996-04-20 |
RU2069344C1 true RU2069344C1 (en) | 1996-11-20 |
Family
ID=20154052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94010739A RU2069344C1 (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Device measuring density |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2069344C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755395C1 (en) * | 2020-03-13 | 2021-09-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Монторем" | Density measurement complex |
-
1994
- 1994-03-29 RU RU94010739A patent/RU2069344C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Бегунов В.Н., Жуков Ю.П. и др. Автоматические приборы для измерения концентрации суспензии. - М.: Машиностроение, 1979, с. 28. 2. Авторское свидетельство СССР N 303289, кл. G 01N 9/26, 1971. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755395C1 (en) * | 2020-03-13 | 2021-09-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Монторем" | Density measurement complex |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94010739A (en) | 1996-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5253522A (en) | Apparatus for determining fluid level and fluid density | |
EP1979722B1 (en) | Liquid level and density measurement device | |
US20070295085A1 (en) | Liquid Level and Density Measurement Device | |
WO1997013122A2 (en) | Inductive sensor for monitoring fluid level and displacememt | |
US20040027137A1 (en) | Time domain reflectometry probe for level sensing | |
US3038336A (en) | System for measuring height and density of liquids | |
JPH0915278A (en) | Electric conductivity measuring circuit and probe therefor | |
RU2069344C1 (en) | Device measuring density | |
EP3803306B1 (en) | Dynamic inductance force transducer | |
US3938037A (en) | Device for measuring the ferrite content in an austenitic stainless steel weld material | |
CN1005169B (en) | Capacitive gravity sensor | |
FI94676C (en) | Method and apparatus for calibrating liquid measuring equipment | |
RU2040779C1 (en) | Gauge to measure level of fuel in tank | |
DD243341B5 (en) | Electronic inclinometer | |
CN105628106B (en) | Integrated density liquid level temperature measuring equipment | |
RU2117928C1 (en) | Device measuring density | |
KR200377152Y1 (en) | Liquid quantity sensing device | |
EP4116679A1 (en) | Detection device for monitoring the quantity of a liquid in a container | |
US4654589A (en) | Apparatus and method for identifying a reference location for a work piece | |
CN1233992C (en) | Liquid level measurer based on eddy effect | |
US3039044A (en) | Electromagnetic device for measuring pressure | |
CN2030723U (en) | Sensor for sedimental salt-fog amount | |
CN102175530B (en) | Equipment with automatic sensing function for testing water pressure resistance of fishing floater | |
RU2050527C1 (en) | Level gage | |
RU2239790C2 (en) | Method of measuring fluid level in tanks |