SU920390A1 - Вибрационный уровнемер жидкости - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  уровн  жидкостей, наход щихс  под атмосферным давлением , и может найти применение дл  измерени  уровн  рабочей жидкости при функциональных испытани х гидроприводов в машиностроительной промышлен

НОСТИо

Известен вибрационный уровнемер жидкости, содержащий датчик выполненный в виде сдвоенного трубчатого камертона сообщающегос  с основной емкостью и снабженного системой возбуждени  и съема колебаний 1П,

Недостатком датчика  вл етс  существенна  нелинейность частотного выходного сигнала, а также погрешность св занна  с температурным изменением модул  упругости материала резонатора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности  вл етс  частотный датчик уррвн  содержащий резонатор, закрепленный на

упругом элементе, систему возбуждени  и съема колебаний резонатора, усилитель 2.

Недостатком датчика  вл етс  низка  чувствительность измерени  уровн  в узком диапазоне, вследствие малой величины девиации частоты.

Цель изобретени  - повышение чувствительности измерени  в узком диапазоне изменени  уровн .

10

Поставленна  цель достигаетс  тем, что вибрационный уровнемер жидкости, содержащий резонатор, сообщающийс  с основной.емкостью систему возбуждени  и съема колебаний резонатора,

Claims (2)

15 включающую возбудитель и приемник колебаний т которые соединены с усилителем , и измерительный прибор, снабжен , узлом изменени  присоединенной массы, выполненным в виде пропорцио20 нального преобразовател  перемеще ни , шток которого выполнен в виде одинарного камертона, концы ветвей которого размещены внутри ветвей резонатора , причем пропорциональный преобразователь соединен цеИью обратной св зи, выполненной в виде последовательно соединенных усилител  мощности, дискретно-аналогового преобразовател , подключенного к измерительному прибору низкочастотного фильтра и смесител  частот подключенного к генератору опорной частоты , с усилителем. На чертеже представлена схема вибрационного уровнеме.ра жидкости. Уровнемер содержит основную емкость 1, уровень а которой измер ют резонатор 2, с.ообщающийс  с основной емкостью, одинарный камертон 3. систему возбуждени  и съема колебаний р,езонатора, содержащую возбудитель колебаний и приёмник 5 колебаний, усилитель 6, опорный генератор 7, смеситель 8 частот. низкочастотный фильтр 9, дискретно-аналоговый преобразователь 1 О,-усилитель 11 мощнос ти, узел изменени  присоединенной массы, выполненный в виде пропорционального преобразовател  12 перемещени  , измерительный прибор 13 шток пропорционального преобразовател  перемещени  выполнен в виде одинарно го камертона, концы ветвей которого 1А и 15 размещены внутри ветвей резонатора , и направл ющие штока 16. Основна  емкость k, сообщаетс  с помощью трубопровода с резонатором 2 выполненным в виде одинарного трубчатого камертона, причем основанием камертона может служить участок соединительного трубопровода. Такое выполнение резонатора позво л ет повысить добротность колебательной системы, так как амплитуда колебаний основани  камертона минимальна , что уменьшаетдиссипацию энергии колебаний. Узел изменени  присоединенной ма сы включает сплошной камертон 3, вет ви которого установлены коаксиальйо в ветв х трубчатого резонатора 2, причем концы ветвей 1 и 15 выполне ны в форме конусов. Основание камер тона 3 установлено в направл ющих 1 и  вл етс  частью штока 17 пропорционального преобразовател  12 пере мещений. Электромагнитна  система k возбуждени  колебаний резонатора включена на выход усилител  6 автогенератора , на вход которого включе на электромагнитна  система 5 съема 9 . 4 колебаний резонатора 2, Выход усилител  6 подключен на один вход .смесител  8 частот, на второй вход которого подключен выход опорного генератора 7. Выход смесител -8 поДключен на вход фильтра 9, выход которого подключен на-.вход дискретно-аналогового преобразовател  10, выход которого подключен на вход усилител  11 мощности. Выход усилител  11 мощности подключен на входПропорционального преобразовател  12 перемещени  и на измерительный прибор 13. В качестве пропорционального преобразовател  12 перемещени , можно использовать , например, электромеханический преобразователь. Материал дл  трубчатого камертона 2 - сплав j6HXTro (ЭИ-TQI). В качестве смесител  8 частот, можно ис пользовать, например, балансный модул тор , усилитель 6, НЧ усилитель, собранный по схеме с автоматической регулировкой усилени  дл  обеспечени  устойчивого режима автоколебаний. Дискретно-аналоговый преобразователь 10, например, стандартный конденсаторный частотомер. Фильтр 9 низких частот и усилитель 11 мощности, могут быть собраны по типовым схемам, или применены серийные выпускаемые приборы . Ветви одинарного трубчатого камертона 2 обладают переменной по длине чувствительностью к массе жидкости . Максимальна  чувствительность трубчатого камертона достигаетс  в точить распределенную массу, при этом частота колебаний останетс  равной частоте системы с распределенной массой . Точка приведени  распределенной массы ветви камертона с измер емой жидкостью находитс  на рассто нии Z 0,762 от основани . В этой точке устанавливаютс  ветви 14 и 15 камертона 3, масса ветвей I и 15, расположенных в точке Z, 0,76 h(Suh), максимально сказываетс  на частоте, если разность внутреннего диаметра ветвей камертона 2 и ветвей камерТона 3 меньше учетверенной амплитуды колебаний ветвей камертона 2. Это условие общеизвестно и применительно к про влению свойств малой сжимаемости жидкости в вибрирующих зазорах. Устройство работает следующим образом . Жидкость из емкости 1 заполн ет ветви камертона 2, до того же уровн , что и в емкости. Начальный импульс от приемника 5 колебаний поступает на вход усилител  6, с выхо да которого подаетс  на возбудитель колебаний. Таким образом в цепи уси лител  6 возникают незатухающие авт колебани  с частотой, св занной с уровнем жидкости в ветв х. Так как наконечники 14 и 15 касаютс  жидкос ти, то последн   действует на них с усилием, определ емым из соотноше ний X XQsin(u)t +1/0) , Xgwcos(tvt + 4o ); 2 -1 г к 4-irh где.Г., поверхность конуса при погружении его на уровень в жидкость; потер  давлени  на поверхности конуса при обтекании его жидкостью; угол при вершине конуса; коэффициент гидродинамического сопротивлени ; кругова  частота колебаний резонатора; врем ; начальна  фаза; сила, действующа  со сторо ны жидкости на ветви камер тона 3; перемещение жидкости вмесите с ветв ми камертона 2 с амплитудой xg. Так как жидкость действует на камертона 3 с Усилием Fj ,, ускорение X () 1 то масса жидкости возрастает личину, так называемой присоединенной массы, равной Fa 2 .. цЛ s}ndcos( . 1 и «- -..... 1-4 Jlliy v-ЦД Л1.1и m ( Если ввести обозначение: л( 2 . sindcos24/tlM. I cosads n(u)) получим т,р A(t)h.. . Чтобы определить как св зано изме нение присоединённой массы с частоветсообща  ТОЙ колебаний ветвей, продефференцируем выражение дл  резонансной ч.астоты камертона -L JjT 2Г1т где К - жесткость камертона ть каме . f дт ./{Г. р Из (11) видно, что с увеличением растет и девиаци  частоты Afp так как дт лт(Н)1 дт„р(Н),/ (12) где ,дт(Н) - увеличение массы в резонаторе при изменении уровн  Н; (Н) - изменение присоединенной массы резонатора за счет введени  или . выведени  камертона 3. Частота колебаний с усилител  6 поступает в смеситель 8 на другой вход которого подаетс  частота от опорного генератора 7, соответствующа  определенному уровню Н. Если уровень отклон етс  от Н, то на выходе смесител  8 по вл етс  сигнал , который после выделени  низкочастотной составл ющей в фильтре 9 преобразуетс  в дискретно-аналоговом преобразователе в ток или напр жение , который после усилени  JB усилителе 11 мощности с помощью пропорционального Преобразовател  12 перемещает камертон 3 до тех пор пока не выполнитс  равенство Дт(Н) - Дтпр(Ь) О ЦУт Km игнал с пропорционального преобразоател  12линейно зависит от изме емого уровн  и может быть подан неосредственно на управл ющий мехаизм . Предлагаемое изобретение выгодно тличаетс  от известного, так как озвол ет повысить чувствительность змерени  в узком диапазоне изменеи  уровн  ипри этом используетс  омпенсационна  схема, котора  позво ет снизить требовани  по точности пр мому каналу в (Ьраз, где - оэффициент передачи обратной св зи. роме того, устройство позвол ет поучить аналоговый выходной сигнал, оторый можно непосредственно подать а исполнительный механизм. Формула изобретени  Вибрационный уровнемер жидкости, содержащий резонатор, сообщающийс  с основной емкостью, систему возбуждени  и сгема колебаний резонатора, включающую возбудитель и приемник колебаний, которые соединены с усилителем , и измерительный прибор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности, уровнемер снабжен узлом изменени  присоединенной массы, выполненным в виде пропорционального преобразовател  перемещени , шток которого выполнен в виде одинарного камертона, концы ветвей-которого размещены внутри ветвей резонатора, причем про 9 08 порциональный преобразователь перемещени  соединен цепью обратной св зи . Выполненной в виде последовательно соединенных усилител  мощности , дискретно-аналогового преобразивател 1 , подключенного к измерительному прибору, низкочастотного фильтра и смесител  частот, подключенного к генератору опорной частоты, с усилителен . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . Авторское свидетельство СССР If , кл. G d1 F 23/28, 1978.

2. Новицкий . и др, Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., Энерги , 1970, с. Hi (прототип).