SU1448207A1 - Устройство дл измерени объема вещества в емкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  объема жидких и сьтучих веществ в емкости. Изобретение позвол ет повысить точность измерени  объема за счет исключени  вли ни  изменени  параметров основного возбудител  пневматических колебаний в процессе эксплуатации. Возбудитель 3 имеет дополнительную обмотку 12, размещенную на его подвижной системе, котора  совместно с электронным интегратором 13, синхронным детектором 14, фазовращателем 16 и фильтром 15 низких частот позвол ет получить достоверную информацию о величине колебательных перемещений его подвижной системы, опре- дел юрг.ей величину измер емого объема. ( 3 ил. ®

Description

И

11

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  объема жидких и сыпучих веществ, наход щихс  в емкости

Цель изобретени  - повьшение точности измерени .

На фиг.1 представлена структурно- функциональна  схема устройства; на фиг.2 и 3 временные диаграммы процессов в устройстве.

Устройство содержит емкость 1, вещество 2 в ней основной возбудитель 3 пневматических колебаний, эталонный возбудитель 4 пневматических колебаний, термоанемометрический преобразователь 5, сопла 6 с термо- анеморезисторами, электроизмерительную схему 75 усилитель 8, регулирующий орган 9, генератор 10 электрических колебаний, рабочую обмотку 11 основного возбудител , дополнительную обмотку 12 основного воз

будителЯэ интегратор 13, синхронный 25 детектор 14 фильтр 15 низких частот , фазовращатель 16, регистратор 17.

В измер емой емкости 1, в которой находитс  вещество 2, установлен ос0

5

0

5

равл кщий входосинхронного детектора также подключен к генератору tO, к низкочастотной его части через фазовращатель 16.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства эталонный возбудитель 4 создает в cowie компенсационного термоанеморезистора 6 пульсирующий поток газа. В силу инерционности термоанеморезистора в электроизмерительной схеме это вызывает по вление посто нного напр жени , величина которого пропорциональна интенсивности обдува компенсационного термоанеморезистора U, (t) (фиг.2а).

Поскольку рабочий термоанеморезис- тор 6 сопло которого соединено с измер емым объектом, в момент включени  не обдуваетс , соответствующий ему сигнал в электроизмерительной схеме равен нулю. Это приводит к по влению сигнала рассогласовани , который пройд  через усшштель Я, вызывает увеличение коэффициента передачи регулирующего органа 9, вызыва  при этом по вление и увеличение на его

новной возбудитель 3 колебаний давле- .,„ выходе гармонического сигнала с часни  газа. Дл  выработки опорного сигнала предусмотрен эталонньй возбудитель 4, установленный в термоанемо- метрическом преобразователе 5 с полупроводниковыми термоанеморезисторами в соплах 6j гфедназначенном дл  преобразовани  колебаний давлени  газа в электрический сигнал. Термоанемо-. рези-сторы включены в электроизмерительную схему 7 и разогреваютс  электрическим током.

Выход электроизмерительной схемы через усилитель 8 подключен к управ- л кш|;ему входу регулирующего органа 9, сигнальньй вход которого подключен к выходу задающего генератора 10. низкой частоты. Выход регулирующего органа соединен с рабочей обмоткой основного возбудител  3. Дополнительна  обмотка 12 размещенна  поверх рабочей в том же зазоре магнитной системы, соединена с входом интегратора 13, а его выход подключен к входу синхронного детектора 14, выход

40

тотой, определ емой низкочастотной частью генератора 10. При этом в измер емой емкости- 1 возникают нарастающие по величине пульсации давлени , вызванньге работой основного воз- 35 будител  пневматических колебаний h(t) (фиг.2 б). Электрический сигнал в электроизмерительной схеме, соответствующий этому, представлен на фигЛ b(U(t)).

Процесс нарастани  величины пульсаций продолжаетс  до тех пор, пока электрические сигналы от компенсационного и рабочего термоанеморезис- торов не сравн ютс  по величине посто нной составл ющей. При этом интенсивность работы основного возбудител , т.е. величина колебательных перемещений его подвижной сис- гп темы,оказываетс  пропорциональной величине измер емого объема емкости 1, свободного от вещества 2. При изменении количества вещества в емкости соответственно измен етс  и объем

45

которого через фильтр 15 низких час- ,. газовой части емкости, что приводит

тот подключен к регистратору 17. Эталонньй возбудитель 4 подключен непосредственно к генератору Ю. Рабоча  частота составл ет 1-1,5 кГц. Упк различию в интенсивност х обдувов рабочего и компенсационного термо- анеморезисторов, по влению сигнала рассогласовани  и отработке его об0

тотой, определ емой низкочастотной частью генератора 10. При этом в измер емой емкости- 1 возникают нарастающие по величине пульсации давлени , вызванньге работой основного воз- 5 будител  пневматических колебаний h(t) (фиг.2 б). Электрический сигнал в электроизмерительной схеме, соответствующий этому, представлен на фигЛ b(U(t)).

Процесс нарастани  величины пульсаций продолжаетс  до тех пор, пока электрические сигналы от компенсационного и рабочего термоанеморезис- торов не сравн ютс  по величине посто нной составл ющей. При этом интенсивность работы основного возбудител , т.е. величина колебательных перемещений его подвижной сис- п темы,оказываетс  пропорциональной величине измер емого объема емкости 1, свободного от вещества 2. При изменении количества вещества в емкости соответственно измен етс  и объем

5

газовой части емкости, что приводит

к различию в интенсивност х обдувов рабочего и компенсационного термо- анеморезисторов, по влению сигнала рассогласовани  и отработке его обратной св зи до достижени  системой нового равновесного состо ни , но уже при другой величине колебатель- uix перемещений подвижной системы основного возбудител ,

В дополнительной обмотке 12 при этом находитс  напр жение, пропорциональное скорости перемещени  подвижной системы. В общем случае это периодический сигнал с нулевым средним уровнем Этот сигнал поступает на интегратор 13, на выходе которого также вьщел етс  периодический сигнал с нулевой посто нной составл ющей , причем уровень этого сигнала пропорционален величине перемещений подвижной системы основного возбудител . Поскольку (фиг,26,в) напр жение в части измерительной схемы 7 от рабочего термоанеморезистора повтор ет по форме сигнал по перемещению подвижной системы основного возбудител  3 (с учетом невос11риимчи- вости термоанеморезистора к направлению обдува), а сравнение его с сигналом эталонного возбудител  про исходит ПС посто нной составл ющей (г,2а), в измерительной цепи предусмотрена схема вьщелени  посто нной составл ющей - синхронньй детектор средневыпр мленного значени , состо щий из собственно синхронного детектора 14 и фильтра низких частот,

реализукщий преобразование вида

т

UBb.)-l- j |u,;(t)| coscfdt,

о

где if - сдвиг фаз между входньми сигналами синхронного детектора , одним из которых  вл етс  выходной сигнал интегратора 13, другим - опорный сигнал с низкочастотной части блока генераторов 10, пропущенньй через фазовращатель 16. Напр жение с выхода фильтра низких частот подаетс  на регистратор 17 - вольтметр посто нного напр жени , отградуированньй в единицах объема.

При изменении механических, магнитных , электрических параметров ос- новного возбудител  без изменени  величины измер емого об ьема производитс  отработка цепью обратной св зи по вившегос  сигнала рассогласовани , что, однако, не измен ет показаний

регистратора 17, пропорциональных величине колебательных перемещений подвижной системы основного возбудител .

При достаточно больших амплитудах перемещений подвижной системы возможны несимметричные, нелинейные ограничени  траектории перемещени 

последней, которые могут быть вызваны ограниченностью линейного участка характеристики упругих элементов подвеса подвижной системы и т,п. Это проиллюстрировано на фиг,За двум 

предельными положени ми траектории дл  ограниченного и неограниченного сигналов. Электрический сигнал в электроизмерительной схеме также ограничен (фиг,35), что измен ет его

посто нную составл гацую.

Показани  регистратора 17 в этом случае соответствуют величине измер емого объема, поскольку в выходной измерительной цепи - синхронном детекторе средневьшр мленного значени  - также происходит аналогичное изменение посто нной составл ющей, компен- сируицее погрешность измерени ,

Дополнительно синхронный детектор позвол ет существенно повысить помехоустойчивость устройства за сужени  полосы пропускани  выходной измерительной цепи и отфильтровать составл к цую напр жени  дополнительной обмотки, обусловленную наличием трансформаторной св зи между рабочей и дополнительной обмотками основного возбудител . Дл  этого при механически заторможенной подвижной системе

основного возбудител  подстройкой фазовращател  16 устанавливаютс  нулевые показани  регистратора 17,

ормула изобретени 

Устройство дл  измерени  объема вещества в емкости, содержащее генератор электрических колебаний, св занный с возбудителем пневматических колебаний, который расположен в тер- моанемометрическом преобразователе, соединенном через электроизмерительную схему, усилитель и регулирующий орган с рабочей обмоткой основного возбудител , расположенного в емкости , примем генератор электрических колебанш соединен с регулирующим органом, и регистратор, о т л и ч а :г г

Claims (1)

1. Формула изобретения 45

   Устройство для измерения объема вещества в емкости, содержащее генератор электрических колебаний, связанный с возбудителем пневматических ⁵⁰ колебаний, который расположен в термоанемометрическом преобразователе,

   При изменении механических, магнитных, электрических параметров основного возбудителя без изменения величины измеряемого объема производится отработка цепью обратной связи появившегося сигнала рассогласования, что, однако, не изменяет показаний соединенном через электроизмерительную схему, усилитель и регулирующий орган с рабочей обмоткой основного возбудителя, расположенного в емкос органом, и регистратор, о т л и ч а ти, причем генератор электрических колебании соединен с регулирующим

   5 1448207 6 ю ц е е с я тем, что, с целью повы.шения точности измерения, в него введены последовательно соединенные дополнительная обмотка основного возбудителя пневматических колебаний, интегратор, синхронный детек тор и фильтр нузких частот, а также фазовращатель, через который генератор электрических колебаний соединен с синхронным детектором, причем фильтр низких частот соединен с регистратором.