SU1143982A1 - Устройство дл определени положени границы раздела фаз жидкость-газ - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДОЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЬ РАЗДЕЛА ФАЗ ЖИДКОСТЬ-ГАЗ , содержащее последовательно соединенные управл емый источник посто нного тока, термочувствительный элемент и дифференциальный усилитель , а также последовательно соединенные таймер, компаратор и индикатор , причем второй выход таймера соединен с управл емым источником посто нного тока, о тл и ч а ющ е е с   тем, что, с целью повышени  точности измерений и расширени  диапазона контролируемых сред, в него введены интегратор, включенный между дифференциальным усилителем и компаратором, и блок управлени , вход которого подключен к третьему выходу таймера, а выход - к управл ю-д шему входу интегратора.5S iu оо со 00 кэ

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  измерени  уровн  различных, в том числе и.криогенных, жидкостей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство, содержащее управл емый источник посто нного тока, термочувствительный элемент, дифференциальньй усилитель,компаратор и индикатор, а также таймер, соединенный с источником посто нного тока и компаратором, и RC-цепочку, через которую второй выход дифференциального усилител  соединен с входо компаратора.

Принцип действи  устройства основан на сравнении линейнопадающего задаваемого С-цепочкой напр жени  с величиной термометрического параметра в режиме перегрева, термочувствительного элемента и на последующем преобразовании временного интервала , соответствующего уровню жидкости , в электрический сигнал ClJ.

Недостатками известного устройства  вл ютс  низка  точность измерений и необходимость сзтцестЬенной перестройки при работе с различными

жидкост ми.

, Цель изобретени  - повьшение точности измерений и расширение диапазона контролируемых сред.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные управл емый источник посто нного тока, термочувствительный элемент и дифференциальный усилитель , а также последовательно соединенные таймер, компаратор и индикатор, причем второй выход таймера соединен с управл емым источником посто нного тока, введены .интегратор, включенный между дифференцигшьным усилителем и компарато- ром, и блок управлени , вход которог подключен к третьему выходу таймера, а выход - к управл ющему входу интегратора .

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 эпюры напр жений на отдельных блоках .

Устройство содержит управл емый источник 1 посто нного тока, соединенный с входом термочувствительного элемента (ТЭ) 2, выход которого через дифференциальный усилитель 3 и

интегратор 4 соединен с компаратором 5. -На выходе компаратора 5 включен индикатор 6. Управление работой интегратора 4 осуществл етс  с помощью блока 7 управлени . Управл емы источник 1 тока, блок 7 управлени  и компаратор 5 соединены с выходами таймера 8 (фиг.1).

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии ТЭ 2 питаетс  током измерительной мощности от управл емого источника 1 тока, и его сопротивление (( характеризует температуру контролируемой среды (фиг.2с(,5). Падение напр жени  на ТЭ и(т) RO(T) 1 через дифференциальный усилитель 3, который осуществл ет функцию согласовани  импедансов и подавлени  синфазной помехи , поступает на интегратор 4 и интегрируетс  за интервал времени, равный 100 Периодам f тактовой частоты таймера В (фиг.2). Значение интервала равно

100 {

«в(Т)ГЛ .

По истечении этого времени таймер включает ток на перегревающее значение мощности, в результате чего термометрический параметр приобретает новое значение (фиг. 2d):

R, Rt,(TJf uR.

В этот же момент блок 7 управлени  по сигналу таймера 8 переключает знак интегрировани  интегратора 4 (фиг.Зв) и компаратор 5 фиксирует момент обнулени  интегратора 4 (фиг. 2 г) . Врем  интегрировани   вл етс  информативным.

На основании закона сохранени  зар да можно записать

х

lootr

Ro(T)Ui j

Rp(T)

Ro(T)I-MOf Rji,

Отсюда врем  интегрировани 

R.CTlnoof

о

R,I

100-г.

R.

За врем  индикатор 6 заполн етс  ff- импульсами тактовой частоты

(фиг. 2 а).

R,m

N -i

fOO . X r Таким образом, число импульсов тактовой частоты, записанное в инди катор 6 за врем  -t , равно в процен тах отношению сопротивлений. В случа х прот женного ТЭ или ре шетки из последовательно соединенны точечных ТЭ, пр мо или косвенно перегреваемых джоулевым теплом, погруженных на относительную длину E/ в жидкость (где 2 - длина погружени L - длина ТЭ) положение границы раз дела фаз жидкость-газ определ етс  следующим образом. При измерительном токе, не перегревающем ТЭ, термометрический пара „ метр С достаточной точностью соотМОТП г- ППГ-ТЯТПиНОИ ТПиНПГТМП тПТ- ветствует температуре среды RQ(T). При включении тока перегревающей мощности, полага , что тепловое «сопротивление ТЭ - жидкость близко к нулю, можно считать, что приращение сопротивлени  за счет перегрева определ етс  только частью ТЭ, расположенной в газе и выражаемой как ftc,(,). Тогда собственно приращение uRsR(f-e/L)oLAT , , где Ка тепловое сопротивление ТЭ Р - перегревающа  мощность. AR Rj(l-e/L)oi R Р . Полное значение сопротивлени , изме ренное на втором этапе, равно i (T)(Y-e/L)eiRgp . Рабочим параметром  вл етс  отношение сопротивлений )otRftP Отсюда; e/L 111439824

Произведение приращение температуры при перегреве в газе. Умножим и разделим произведение oLuT на Лт1 dR, оСТ toгдa выражение в числителе есть не что иное как приращение сопротивле .„и  дл  случа , когда ТЭ полностью находитс  в газе. Преобразуем это вьфажение таким образом: r-RjT) МП 17где Xj, - отношение сопротивлений (результат измерений), когда ТЭ полностью находитс  в газе. Подставим выражение дл  К„Р в форму„ , . о .4vf J лу (1): -М--1/2. 1/Х,-1 -(Х,-1|Х Таким образом, определение положени  границы раздела фаз жидкость-пар возможно либо по формуле (1) (в этом случае произведение определ етс  расчетным путем), либо по формуле (2) (в этом случае отношение сопротивлений Xj. ТЭ, наход щегос  полностью в газе, определ етс  при калибровке ТЭ) . Если тепловое сопротивление ТЭ жидкость не равно нулю, формула дл  определени  положени  границы раздела фаз жидкость-пар, имеет вид - -L (У)ж L-()X RJT) - отношение сопротивлени , когда ТЭ полностью находитс  в жидкости (определ етс  при калибровке ТП). Технико-экономический эффект от использовани  изобретени  состоит исключении погрещности за счет вреенной и температурной нестабильноси элементов; в возможности исключеи  вли ни  доминирующей помехи за чет выбора периода измерени  кратным ериоду доминирующей помехи; отсуттвии необходимости в перекалибровке перестройке при проведении измереий в различных криогенных жидкост х.

K{r}

КоСГ}

Ami

Вых.4

T/fC O

Фиг. 2

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ФАЗ ЖИДКОСТЬ-ГАЗ , содержащее последовательно соединенные управляемый источник

   Φνί.ί постоянного тока, термочувствительный элемент и дифференциальный усилитель, а также последовательно соединенные таймер, компаратор и индикатор, причем второй выход таймера соединен с управляемым источником постоянного тока, о тли ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона контролируемых сред, в него введены интегратор, включенный между дифференциальным усилителем и компаратором, и блок управления, вход которого подключен к третьему выходу таймера, а выход - к управляю-д щему входу интегратора. ®

   GO ςφ 00 ьо