RU2331865C1 - Method of fluid medium density measurement and device for its implementation - Google Patents

Method of fluid medium density measurement and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2331865C1
RU2331865C1 RU2006135881/28A RU2006135881A RU2331865C1 RU 2331865 C1 RU2331865 C1 RU 2331865C1 RU 2006135881/28 A RU2006135881/28 A RU 2006135881/28A RU 2006135881 A RU2006135881 A RU 2006135881A RU 2331865 C1 RU2331865 C1 RU 2331865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
center
density
physical body
axis
mass
Prior art date
Application number
RU2006135881/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006135881A (en
Inventor
Владимир Степанович Солдатов (RU)
Владимир Степанович Солдатов
Дмитрий Сергеевич Зайцев (RU)
Дмитрий Сергеевич Зайцев
Андрей Владимирович Солдатов (RU)
Андрей Владимирович Солдатов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Специальные технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Специальные технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Специальные технологии"
Priority to RU2006135881/28A priority Critical patent/RU2331865C1/en
Publication of RU2006135881A publication Critical patent/RU2006135881A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2331865C1 publication Critical patent/RU2331865C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be applied in measuring density, including local density, of fluid media. The method involves complete submersion of a physical body with given mass and volume into the measured medium. Before the submersion the vacuum-corresponding coordinates of centre of gravity (CG) and centre of buoyancy (CB) of the physical body suspended at the rotation axis are defined. The physical body is swiveling around the suspension axis at an angle proportionate to the fluid density, and a magnet with its magnetic field vector is turning together with the axis at the same angle and affects Hall-effect sensor, thus causing a voltage proportionate to the swivel angle of the physical body to appear at the sensor output. An analog-to-digital converter transforms the voltage into a code processed by a microprocessor. After submersion coordinates of CM and CB shift against the suspension point due to the medium are defined. The microprocessor calculates adjustments for physical body dimensions change due to temperature, and the value of density. CM and CB of the submerged physical body should not lie at one direct line with the suspension point.
EFFECT: possibility to measure density through the whole height of gas or fluid in a reservoir.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности (в том числе локальной плотности) жидких сред.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the density (including local density) of liquid media.

Известен способ измерения плотности, заключающийся в том, что поплавок с тремя отростками, лежащими в одной плоскости, на концах которых и в центре расположены грузы различного веса, погружают в исследуемую жидкость и в зависимости от расположения грузов в пространстве определяют плотность жидкости. См. описание к авторскому свидетельству №204668, кл. G01N 9/10, опубл. 20.10.67, Бюл. №22. Недостатками этого способа являются необходимость большого количества жидкости для проведения измерения, невысокая точность и дискретность измерений. При изменении диапазона измерения необходимо менять вес груза, размещенного в центре.A known method of measuring density is that a float with three processes lying in the same plane, at the ends of which and in the center there are loads of different weights, are immersed in the test liquid and, depending on the location of the loads in space, determine the density of the liquid. See description of copyright certificate No. 204668, cl. G01N 9/10, publ. 10/20/67, Bull. Number 22. The disadvantages of this method are the need for a large amount of liquid for measuring, low accuracy and discreteness of measurements. When changing the measuring range, it is necessary to change the weight of the cargo placed in the center.

Известно устройство для измерения плотности, состоящее из поплавка с тремя отростками, лежащими в одной плоскости, и на каждом конце отростка расположены грузы различного веса. См. описание к авторскому свидетельству №204668, кл. G01N 9/10, опубл. 20.10.67, Бюл. №22. Недостатками этого устройства являются необходимость большого количества жидкости для проведения измерения, невысокая точность и дискретность измерений.A device for measuring density is known, consisting of a float with three processes lying in one plane, and at each end of the process loads of various weights are located. See description of copyright certificate No. 204668, cl. G01N 9/10, publ. 10/20/67, Bull. Number 22. The disadvantages of this device are the need for a large amount of liquid for measurement, low accuracy and discreteness of measurements.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу, принятому за прототип, является способ измерения плотности, заключающийся в том, что с помощью груши в герметичный корпус отбирают определенное количество измеряемой жидкости, чтобы поплавковый поворотный элемент со шкалой отсчета был полностью погружен в жидкость. В зависимости от плотности жидкости поплавковый поворотный элемент с отсчетной меткой поворачивается на определенный угол и далее с помощью отсчетной метки, нанесенной заранее на корпусе, определяется плотность. См. описание к патенту RU №2062450, кл. G01N 9/12, опубл. 20.06.96, Бюл. №17. Однако этому способу присущи ограничения и недостатки, и он может быть использован для измерения плотности только поверхностных слоев жидкой среды. Для обеспечения точности измерений требуется дополнительный контроль параметров окружающей среды (например, температуры воздуха) в процессе эксплуатации. Способу присущи погрешности измерений, вносимые случайными возмущениями поверхности жидкости.The closest in technical essence to the claimed method adopted as a prototype is a method of measuring density, which consists in using a pear in a sealed enclosure to take a certain amount of measured liquid so that the float rotary element with a reference scale is completely immersed in the liquid. Depending on the density of the liquid, the float rotary element with a reference mark is rotated by a certain angle, and then with the help of a reference mark, applied in advance on the body, the density is determined. See the description of patent RU No. 2062450, cl. G01N 9/12, publ. 06/20/96, Bull. Number 17. However, this method has limitations and disadvantages, and it can be used to measure the density of only the surface layers of a liquid medium. To ensure the accuracy of measurements, additional monitoring of environmental parameters (for example, air temperature) during operation is required. The method is characterized by measurement errors introduced by random perturbations of the liquid surface.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, принятому за прототип, является устройство измерения плотности, содержащее чувствительный элемент, представляющий собой поплавковый поворотный элемент с отсчетной меткой, выполненный в виде двух жестко связанных между собой поплавков из материала различной плотности, размещенными в корпусе с отверстием для подачи измеряемой среды и со шкалой отсчета. При этом поплавковый поворотный элемент размещен на закрепленной в корпусе оси вращения таким образом, чтобы центры масс и центры выталкивающих сил поплавков были смещены относительно оси вращения, и соединяющая их прямая не пересекала ось вращения. См. патент RU №2062450, кл. G01N 9/12, опубл. 20.06.96, Бюл. №17. Однако этому устройству присущи ограничения и недостатки, и он может быть использован для измерения плотности только поверхностных слоев жидкой среды. Для обеспечения точности измерений требуется дополнительный контроль параметров окружающей среды (например, температуры воздуха) в процессе эксплуатации. Устройству присущи погрешности измерений, вносимые случайными возмущениями поверхности жидкости.The closest in technical essence to the claimed device adopted for the prototype is a density measuring device containing a sensing element, which is a float swivel element with a reference mark, made in the form of two rigidly interconnected floats of a material of different densities, placed in a housing with a hole for supplying a measured medium and with a reference scale. In this case, the float rotary element is placed on the axis of rotation fixed in the housing so that the centers of mass and the centers of the buoyancy forces of the floats are displaced relative to the axis of rotation, and the straight line connecting them does not intersect the axis of rotation. See patent RU No. 2062450, class. G01N 9/12, publ. 06/20/96, Bull. Number 17. However, this device has limitations and disadvantages, and it can be used to measure the density of only the surface layers of a liquid medium. To ensure the accuracy of measurements, additional monitoring of environmental parameters (for example, air temperature) during operation is required. The device is characterized by measurement errors introduced by random perturbations of the liquid surface.

Задачей, на решение которой направлена группа изобретений, является разработка широкого спектра разнообразных измерительных устройств, спроектированных на основе чувствительных элементов, принцип действия которых основан на заявленном ниже способе измерения плотности, и предназначенных для автоматизированного измерения и мониторинга плотности жидких сред на различных технических объектах и в ходе разнообразных технологических процессов.The task to which the group of inventions is directed is the development of a wide range of various measuring devices designed on the basis of sensitive elements, the principle of operation of which is based on the density measurement method stated below, and designed for automated measurement and monitoring of the density of liquid media at various technical objects and in the course of various technological processes.

Технический результат заключается в возможности измерения плотности в резервуарах по всей высоте имеющегося уровня жидкости.The technical result consists in the possibility of measuring the density in the tanks over the entire height of the existing liquid level.

Это достигается тем, что способ измерения плотности жидких сред заключается в полном погружении физического тела с определенными массой и объемом в измеряемую среду, при этом перед полным погружением физического тела в измеряемую среду производят определение координат центра масс и центра выталкивающих сил физического тела, подвешенного на оси вращения, соответствующих вакууму, физическое тело полностью погружают в жидкость, плотность которой измеряется, физическое тело поворачивается вокруг оси подвеса на угол α, пропорциональный плотности жидкости, вместе с осью на тот же угол α поворачивается магнит и его вектор магнитного поля, который, воздействуя на датчик Холла, приводит к появлению на его выходе напряжения, пропорционального углу поворота физического тела, напряжение после усиления преобразуется в аналогово-цифровом преобразователе, входящем в блок центрального процессорного устройства, в код, обрабатываемый микропроцессором, после погружения физического тела в измеряемую среду неизвестной плотности определяют координаты смещения центра масс и центра выталкивающих сил относительно точки подвеса, вносимые средой, одновременно микропроцессор осуществляет измерение температуры жидкости, которая используется для расчета температурной поправки для компенсации температурной погрешности плотномера, также микропроцессор рассчитывает поправки измерения для изменения геометрических размеров чувствительного элемента от температуры и численное значение плотности жидкости, полученное микропроцессором, определяют по формуле:This is achieved by the fact that the method of measuring the density of liquid media consists in completely immersing the physical body with a certain mass and volume in the medium to be measured, while before completely immersing the physical body in the measured medium, the coordinates of the center of mass and the center of the buoyant forces of the physical body suspended on the axis are determined of rotation corresponding to vacuum, the physical body is completely immersed in a liquid whose density is measured, the physical body rotates around the suspension axis by an angle α proportional to fluid, along with the axis, the magnet and its magnetic field vector are rotated by the same angle α, which, acting on the Hall sensor, leads to the appearance on its output of a voltage proportional to the angle of rotation of the physical body, the voltage after amplification is converted into an analog-to-digital converter, entering into the block of the central processing unit, into the code processed by the microprocessor, after immersing the physical body in the medium of unknown density measured, the coordinates of the displacement of the center of mass and center of of alkali forces relative to the suspension point introduced by the medium, at the same time the microprocessor measures the temperature of the liquid, which is used to calculate the temperature correction to compensate for the temperature error of the density meter, the microprocessor also calculates the measurement corrections for changing the geometric dimensions of the sensitive element from temperature and the numerical value of the density of the liquid obtained by the microprocessor, determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где ρ - плотность среды; α - угол поворота физического тела, вносимого средой; β - угол от точки оси подвеса между направлениями на центр масс и центр выталкивающих сил; ρ_eff - величина эффективной плотности; М - масса тела; V - объем тела; L1 - расстояние от точки оси подвеса до центра масс; L2 - расстояние от точки подвеса до центра выталкивающих сил, при этом центр масс и центр выталкивающих сил погружаемого физического тела не должны находиться на одной прямой линии с точкой подвеса.where ρ is the density of the medium; α is the angle of rotation of the physical body introduced by the medium; β is the angle from the point of the suspension axis between the directions to the center of mass and the center of the buoyant forces; ρ_eff is the effective density value; M - body weight; V is the volume of the body; L1 is the distance from the point of the suspension axis to the center of mass; L2 is the distance from the suspension point to the center of the buoyant forces, while the center of mass and the center of the buoyant forces of the immersed physical body should not be in a straight line with the suspension point.

Это достигается тем, что устройство измерения плотности жидких сред содержит размещенное внутри корпуса на оси вращения физическое тело со смещенным центром масс относительно центра выталкивающих сил таким образом, чтобы соединяющая их прямая не пересекала ось вращения, при этом физическое тело размещено на оси, расположенной горизонтально и перпендикулярно плоскости, проходящей через точку, пересечения направления силы тяжести чувствительного элемента и оси подвеса, центр масс и центр выталкивающих сил, а на торце оси, обращенной перпендикулярно к блоку центрального процессорного устройства с разъемом, расположен магнит, имеющий радиальную намагниченность.This is achieved by the fact that the device for measuring the density of liquid media contains a physical body located inside the housing on the axis of rotation with a displaced center of mass relative to the center of the buoyant forces so that the straight line connecting them does not intersect the axis of rotation, while the physical body is placed on an axis located horizontally and perpendicular to the plane passing through the point, the intersection of the direction of gravity of the sensing element and the axis of the suspension, the center of mass and the center of the buoyancy forces, and at the end of the axis, facing perpendicular to the block of the central processing unit with a connector, a magnet having a radial magnetization is located.

На фиг.1 изображен общий вид плотномера.Figure 1 shows a General view of the densitometer.

На фиг.2 изображен вид плотномера сбоку.Figure 2 shows a side view of the densitometer.

На фиг.3 изображен выносной элемент I.Figure 3 shows the remote element I.

На фиг.4 изображено тело, подвешенное на оси в вакууме.Figure 4 shows a body suspended on an axis in a vacuum.

На фиг.5 изображено тело, подвешенное на оси в измеряемой среде.Figure 5 shows a body suspended on an axis in a measured medium.

Устройство, реализующее указанный способ измерения плотности (см. фиг.1), состоит из перфорированного кожуха 1, к которому сверху и снизу прикреплены перфорированные нижний 2 и верхний 3 фланцы. На верхнем фланце 3 закреплены кронштейн 4 чувствительного элемента 5 и разъем 6 блока центрального процессорного устройства (ЦПУ) 7. Чувствительный элемент 5 закреплен на оси 8, расположенной горизонтально и перпендикулярно плоскости, проходящей через точку, пересечения направления силы тяжести чувствительного элемента 5 и оси подвеса 9 (см. фиг.3, 4, 5), центр масс 10 и центр выталкивающих сил 11. На торце оси 8, обращенной перпендикулярно к блоку ЦПУ 7, закреплен магнит 12 (см. фиг.1), имеющий радиальную намагниченность.A device that implements the indicated density measurement method (see FIG. 1) consists of a perforated casing 1, to which perforated lower 2 and upper 3 flanges are attached above and below. The bracket 4 of the sensing element 5 and the connector 6 of the central processing unit (CPU) block 7 are fixed on the upper flange 3. The sensing element 5 is mounted on an axis 8 located horizontally and perpendicular to the plane passing through the point of intersection of the direction of gravity of the sensing element 5 and the suspension axis 9 (see Figs. 3, 4, 5), the center of mass 10 and the center of the buoyant forces 11. At the end of the axis 8, perpendicular to the CPU unit 7, a magnet 12 is fixed (see Fig. 1), which has a radial magnetization.

Все детали плотномера выполнены из немагнитных материалов. В качестве чувствительного элемента 5 в измерителе плотности используется физическое тело со смещенным центром масс 10, расположенным на оси 13 относительно центра выталкивающих сил 11, расположенного на оси 14 (см. фиг.2).All parts of the densitometer are made of non-magnetic materials. As the sensing element 5 in the density meter, a physical body is used with a displaced center of mass 10 located on the axis 13 relative to the center of the buoyancy forces 11 located on the axis 14 (see figure 2).

Для снижения трения ось 8 закреплена в кронштейне 4 посредством подшипников 15 (см. фиг.3). В зависимости от условий эксплуатации в устройстве используются фторопластовые или сапфировые подшипники.To reduce friction, the axis 8 is fixed in the bracket 4 by means of bearings 15 (see figure 3). Depending on the operating conditions, the device uses fluoroplastic or sapphire bearings.

Блок ЦПУ 7 выполнен в виде печатной платы 16, на которой расположен микроконтроллер (например, типа AVR, ARM и т.п.), микросхема прецизионного аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), к которой подключена микросхема датчика холла 17 (углового энкодера, выполненного по мостовой схеме), размещенного напротив магнита 9, закрепленного на торце оси 8 чувствительного элемента 5. Также на плате располагаются: фильтр и стабилизатор питания устройства, датчик температуры (на фиг. не показаны), разъем 6 подключения кабеля устройства.The CPU unit 7 is made in the form of a printed circuit board 16 on which a microcontroller (for example, such as AVR, ARM, etc.) is located, a chip of a precision analog-to-digital converter (ADC), to which a hall sensor 17 (angular encoder, made on a bridge circuit), located opposite the magnet 9, mounted on the end of the axis 8 of the sensing element 5. Also on the board are: a filter and a power supply stabilizer, a temperature sensor (not shown in Fig.), connector 6 for connecting the device cable.

Печатная плата 16 блока ЦПУ 7 герметизирована от воздействий окружающей среды в зависимости от условий эксплуатации, в нашем примере, эпоксидным компаундом 18 методом заливки или методом литьевого прессования под давлением материалами, представляющими собой термореактивную композицию на основе эпоксидных компаундов. Герметизация ЦПУ осуществляется таким образом, чтобы блок был выполнен в виде отдельного неразборного законченного модуля, крепление которого к верхнему фланцу 3 устройства осуществляется винтами. Корпус плотномера, состоящий из перфорированного кожуха 1 и двух фланцев, позволяет размещать его на разных уровнях наливных баков и других емкостях и одновременно защищать чувствительный элемент от неосторожного внешнего воздействия, приводящего к неисправности плотномера. Корпус может быть выполнен и в виде каркаса из различного вида профиля, например уголков, швеллеров и т.д.The printed circuit board 16 of the CPU 7 unit is sealed against environmental influences depending on the operating conditions, in our example, by the epoxy compound 18 by the pouring method or by injection molding using materials representing a thermosetting composition based on epoxy compounds. The CPU is sealed so that the unit is made in the form of a separate, non-separable finished module, the fastening of which to the upper flange 3 of the device is carried out by screws. The housing of the densitometer, consisting of a perforated casing 1 and two flanges, allows you to place it at different levels of the liquid tanks and other containers and at the same time protect the sensitive element from careless external influences, leading to malfunction of the densitometer. The housing can also be made in the form of a frame from a different type of profile, for example, corners, channels, etc.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Чувствительный элемент 5 плотномера, который полностью погружен в жидкость, плотность которой измеряется, поворачивается вокруг оси подвеса 9 на угол α, пропорциональный плотности жидкости.The sensing element 5 of the densitometer, which is completely immersed in a liquid whose density is measured, rotates around the axis of the suspension 9 by an angle α proportional to the density of the liquid.

Вместе с осью 8 на тот же угол α поворачивается магнит 9 и его вектор магнитного поля, который, воздействуя на датчик холла 17, приводит к появлению на его выходе напряжения, пропорционального углу поворота чувствительного элемента 5. Это напряжение после усиления преобразуется в аналогово-цифровом преобразователе (АЦП), входящем в блок ЦПУ 7, в код, обрабатываемый микропроцессором.Together with the axis 8, the magnet 9 and its magnetic field vector are rotated by the same angle α, which, acting on the hall sensor 17, leads to the appearance on its output of a voltage proportional to the angle of rotation of the sensing element 5. This voltage is converted into analog-digital after amplification a converter (ADC) included in the CPU unit 7 into a code processed by a microprocessor.

Одновременно микропроцессор осуществляет измерение температуры жидкости, которая используется для расчета температурной поправки для компенсации температурной погрешности плотномера.At the same time, the microprocessor measures the temperature of the liquid, which is used to calculate the temperature correction to compensate for the temperature error of the density meter.

В микропроцессор в процессе калибровки устройства вводятся коэффициенты для температурной компенсации и коэффициенты зависимости плотности от кодов АЦП для нормализованной (температурно-независимой) характеристики плотномера. Микропроцессор также рассчитывает поправки измерения для изменения геометрических размеров чувствительного элемента от температуры.In the process of calibrating the device, coefficients for temperature compensation and coefficients of the dependence of the density on the ADC codes for the normalized (temperature-independent) characteristics of the density meter are introduced into the microprocessor. The microprocessor also calculates the measurement corrections to change the geometric dimensions of the sensor from temperature.

Численное значение плотности жидкости, полученное микропроцессором, передается по каналу связи потребителю.The numerical value of the fluid density obtained by the microprocessor is transmitted through the communication channel to the consumer.

Способ измерения плотности жидких и газообразных сред заключается в полном погружении произвольного физического тела с определенными в вакууме координатами центра масс (ЦМ) и центра выталкивающих сил (ЦВС), которые не попадают в среду неизвестной плотности, находящуюся в поле силы тяготения или эквивалентном ему поле сил инерции. Измерение угла поворота физического тела, подвешенного на оси вращения, вносимого средой с последующим определением величины плотности по формулеThe method for measuring the density of liquid and gaseous media consists in the complete immersion of an arbitrary physical body with the coordinates of the center of mass (CM) and the center of buoyant forces (CVS) determined in vacuum, which do not fall into the medium of unknown density, located in the field of gravitational force or an equivalent field of forces inertia. Measurement of the angle of rotation of a physical body suspended on the axis of rotation introduced by the medium with subsequent determination of the density value by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

где ρ - плотность среды, α - угол поворота физического тела, вносимого средой, β - угол от точки оси подвеса между направлениями на центр масс и центр выталкивающих сил, ρ_eff - величина эффективной плотности, М - масса тела, V - объем тела, L1 - расстояние от точки оси подвеса до центра масс, L2 - расстояние от точки подвеса до центра выталкивающих сил. Данный способ иллюстрируется на фиг.4 и 5.where ρ is the density of the medium, α is the angle of rotation of the physical body introduced by the medium, β is the angle from the point of the suspension axis between the directions to the center of mass and the center of the buoyant forces, ρ_eff is the effective density, M is the body mass, V is the body volume, L1 is the distance from the point of the suspension axis to the center of mass, L2 is the distance from the point of suspension to the center of the buoyancy forces. This method is illustrated in figure 4 and 5.

На фиг.4 кривой замкнутой линией изображено тело произвольной формы с точкой подвеса О на оси подвеса в вакууме с определенными координатами центра масс (ЦМ), совпадающего с направлением силы тяжести, и определенными координатами центра выталкивающих сил (ЦВС), а именно: расстояние от точки оси подвеса до центра масс - L1, расстояние от точки подвеса до центра выталкивающих сил - L2, угол β, угол, образованный между направлениями на центр масс и центр выталкивающих сил от точки оси подвеса, при известной массе тела и его объеме. При помещении данного тела в измеряемую среду (см. фиг.5) под влиянием среды происходит поворот тела на угол α относительно направления силы тяжести, которое всегда направлено вертикально вниз. При этом, чем больше угол α, тем выше плотность измеряемой среды, которая определяется по формулам (1) и (2).In Fig. 4, the closed-loop curve shows a body of arbitrary shape with a suspension point O on the suspension axis in vacuum with certain coordinates of the center of mass (CM), which coincides with the direction of gravity, and certain coordinates of the center of the buoyant forces (CVS), namely: distance from points of the suspension axis to the center of mass - L1, the distance from the suspension point to the center of the buoyant forces - L2, angle β, the angle formed between the directions to the center of mass and the center of the buoyant forces from the point of the suspension axis, with a known body mass and its volume. When this body is placed in a measured medium (see Fig. 5), under the influence of the medium, the body rotates through an angle α relative to the direction of gravity, which is always directed vertically downward. Moreover, the larger the angle α, the higher the density of the measured medium, which is determined by formulas (1) and (2).

Чувствительный элемент 5 может быть выполнен в виде полого металлического цилиндра или из композитного материала в форме сегмента цилиндра, в зависимости от типа жидкости, диапазона измерения и условий эксплуатации устройства. В любом случае чувствительный элемент выполняется таким образом, что его ρ_eff было близко к середине измеряемого диапазона плотностей.The sensing element 5 may be made in the form of a hollow metal cylinder or of a composite material in the form of a cylinder segment, depending on the type of liquid, the measuring range and the operating conditions of the device. In any case, the sensitive element is designed in such a way that its ρ_eff is close to the middle of the measured density range.

Таким образом, группа изобретений позволяет создать простые в употреблении и изготовлении приборы широкого спектра разнообразных измерительных устройств, спроектированных на основе чувствительных элементов, принцип действия которых основан на заявленном способе измерения плотности, и предназначенных для автоматизированного измерения и мониторинга плотности жидких сред на различных технических объектах и в ходе разнообразных технологических процессов. Обеспечить возможности измерения плотности в резервуарах одновременно по всей высоте имеющегося уровня жидкости.Thus, the group of inventions allows you to create easy-to-use and manufacture devices of a wide range of various measuring devices designed on the basis of sensitive elements, the principle of operation of which is based on the claimed method of measuring density, and designed for automated measurement and monitoring of the density of liquid media at various technical objects and during a variety of technological processes. Provide the ability to measure density in tanks simultaneously across the entire height of an existing liquid level.

Claims (2)

1. Способ измерения плотности жидких сред, заключающийся в полном погружении физического тела с определенными массой и объемом в измеряемую среду, отличающийся тем, что перед полным погружением физического тела в измеряемую среду производят определение координат центра масс и центра выталкивающих сил физического тела, подвешенного на оси вращения, соответствующие вакууму, физическое тело полностью погружают в жидкость, плотность которой измеряется, физическое тело поворачивается вокруг оси подвеса на угол α, пропорциональный плотности жидкости, вместе с осью на тот же угол α поворачивается магнит и его вектор магнитного поля, который, воздействуя на датчик Холла, приводит к появлению на его выходе напряжения, пропорционального углу поворота физического тела, напряжение после усиления преобразуется в аналогово-цифровом преобразователе, входящем в блок центрального процессорного устройства, в код, обрабатываемый микропроцессором, после погружения физического тела в измеряемую среду неизвестной плотности определяют координаты смещения центра масс и центра выталкивающих сил относительно точки подвеса, вносимые средой, одновременно микропроцессор осуществляет измерение температуры жидкости, которая используется для расчета температурной поправки для компенсации температурной погрешности плотномера, также микропроцессор рассчитывает поправки измерения для изменения геометрических размеров физического тела от температуры, и численное значение плотности жидкости, полученное микропроцессором, определяют по формуле1. The method of measuring the density of liquid media, which consists in the complete immersion of a physical body with a certain mass and volume in the measured medium, characterized in that before the complete immersion of the physical body in the measured medium, the coordinates of the center of mass and the center of the buoyant forces of the physical body suspended on the axis are determined rotations corresponding to vacuum, the physical body is completely immersed in a liquid whose density is measured, the physical body rotates around the suspension axis by an angle α proportional to the density and liquid, together with the axis, the magnet and its magnetic field vector are rotated by the same angle α, which, acting on the Hall sensor, leads to the appearance on its output of a voltage proportional to the angle of rotation of the physical body, the voltage after amplification is converted into an analog-to-digital converter, entering into the block of the central processor device, into the code processed by the microprocessor, after immersing the physical body in a medium of unknown density being measured, the coordinates of the displacement of the center of mass and the center of the ejection are determined forces relative to the suspension point introduced by the medium, the microprocessor simultaneously measures the temperature of the liquid, which is used to calculate the temperature correction to compensate for the temperature error of the densitometer, the microprocessor also calculates the measurement corrections for changing the geometric dimensions of the physical body from temperature, and the numerical value of the liquid density obtained by the microprocessor determined by the formula
Figure 00000006
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000007
где ρ - плотность среды;where ρ is the density of the medium; α - угол поворота физического тела, вносимого средой;α is the angle of rotation of the physical body introduced by the medium; β - угол от точки оси подвеса между направлениями на центр масс и центр выталкивающих сил;β is the angle from the point of the suspension axis between the directions to the center of mass and the center of the buoyant forces; ρ_eff - величина эффективной плотности;ρ_eff is the effective density value; М - масса тела;M - body weight; V - объем тела;V is the volume of the body; L1 - расстояние от точки оси подвеса до центра масс;L1 is the distance from the point of the suspension axis to the center of mass; L2 - расстояние от точки подвеса до центра выталкивающих сил,L2 is the distance from the suspension point to the center of the buoyancy forces, при этом центр масс и центр выталкивающих сил погружаемого физического тела не должны находиться на одной прямой линии с точкой подвеса.in this case, the center of mass and the center of the buoyant forces of the submerged physical body should not be in a straight line with the suspension point.
2. Устройство измерения плотности жидких сред, содержащее размещенное внутри корпуса на оси вращения физическое тело со смещенным центром масс относительно центра выталкивающих сил таким образом, чтобы соединяющая их прямая не пересекала ось вращения, отличающееся тем, что физическое тело размещено на оси, расположенной горизонтально и перпендикулярно плоскости, проходящей через точку, пересечения направления силы тяжести физического тела и оси подвеса, центр масс и центр выталкивающих сил, а на торце оси, обращенной перпендикулярно к блоку центрального процессорного устройства с разъемом, расположен магнит, имеющий радиальную намагниченность.2. A device for measuring the density of liquid media containing a physical body placed inside the body on the axis of rotation with a displaced center of mass relative to the center of the buoyant forces so that the straight line connecting them does not intersect the axis of rotation, characterized in that the physical body is placed on an axis located horizontally and perpendicular to the plane passing through the point, the intersection of the direction of gravity of the physical body and the axis of the suspension, the center of mass and the center of the buoyant forces, and at the end of the axis facing perpendicular to loci central processing unit with the connector, a magnet having a radial magnetization.
RU2006135881/28A 2006-10-11 2006-10-11 Method of fluid medium density measurement and device for its implementation RU2331865C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006135881/28A RU2331865C1 (en) 2006-10-11 2006-10-11 Method of fluid medium density measurement and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006135881/28A RU2331865C1 (en) 2006-10-11 2006-10-11 Method of fluid medium density measurement and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006135881A RU2006135881A (en) 2008-04-20
RU2331865C1 true RU2331865C1 (en) 2008-08-20

Family

ID=39453641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006135881/28A RU2331865C1 (en) 2006-10-11 2006-10-11 Method of fluid medium density measurement and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331865C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503946C2 (en) * 2010-09-06 2014-01-10 Андрей Владимирович Солдатов Method to measure density and sensor of density measurement (versions) with sensitive element (versions) and control unit (versions)
RU2660319C1 (en) * 2017-07-31 2018-07-05 Акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (АО "РКБ "Глобус") Method of automatic combining of the test center of a test object with test object axis of rotation at testing on a test stand
RU2795557C1 (en) * 2022-08-11 2023-05-05 Закрытое акционерное общество "НТФ НОВИНТЕХ" Simulation method for verification of float-type density meters for liquids with high density

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503946C2 (en) * 2010-09-06 2014-01-10 Андрей Владимирович Солдатов Method to measure density and sensor of density measurement (versions) with sensitive element (versions) and control unit (versions)
RU2660319C1 (en) * 2017-07-31 2018-07-05 Акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (АО "РКБ "Глобус") Method of automatic combining of the test center of a test object with test object axis of rotation at testing on a test stand
RU2795557C1 (en) * 2022-08-11 2023-05-05 Закрытое акционерное общество "НТФ НОВИНТЕХ" Simulation method for verification of float-type density meters for liquids with high density

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006135881A (en) 2008-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7278311B1 (en) Liquid level and density measurement device
KR101258482B1 (en) Liquid level and density measurement device
CN104007135A (en) Civil engineering material volume change test instrument and test method
CN107843315A (en) A kind of flowmeter verification device and its calibration method
US20090265132A1 (en) Device and method for determining the density of a fluid
RU2331865C1 (en) Method of fluid medium density measurement and device for its implementation
CN105865573B (en) Liquid level measuring device and measuring method thereof
CN104061985A (en) Riverway pressure type water level indicator verification and calibration method
CN105675437B (en) Displacement difference solution density measuring device and its measuring method
CN205483167U (en) Liquid level measuring apparatus
CN106569157B (en) It is a kind of for detecting the magnetic suspension detection device and detection method of magnetic susceptibility
CN206387470U (en) Liquid level emasuring device
CN2802441Y (en) Portable inclination measuring device
CN211825543U (en) Solid density measuring device
CN206724941U (en) Ranging and angle device based on parallelogram linkage
Dupré et al. An accurate determination of the acceleration of gravity g in the undergraduate laboratory
RU2652647C2 (en) Device for measuring density of liquid medium
CN205561989U (en) Prevent undulant level gauge
CN117053903B (en) Verification method for zero value error of suspension-hammer type water level gauge
US3066531A (en) Instrument for determining the elevation above water level
RU2503946C2 (en) Method to measure density and sensor of density measurement (versions) with sensitive element (versions) and control unit (versions)
SU1744591A1 (en) Densimeter
CN109959366A (en) Depth of water probe, depth of water detection system and elementary errors water-depth measurement method
CN200986520Y (en) Argillite density determination instrument
DE50015387D1 (en) Device for measuring the filling level of a liquid gas container