SU966501A1 - Вибрационный уровнемер жидкости - Google Patents

Description

(54) ВИБРАЦИОННЫЙ УРОВНЕМЕР ЖИДКОСТИ

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение в устройствах дл  измерени  уровн , основанных на преобразовании уровн  в частоту колебаний резонатора.

Из1вестен частотный датчик уровн  жидкости, резонатором которого Я9л етс  дюралева  трубка, укрепленнац на овальном латунном упругом элементе, содержащий систему возбуждени  и съема колебаний резонатора , включенные в цепь усилител  по обычной автогенераторной схеме tl.

Недостатком датчика  вл етс  его ограниченное использование в виду невозможности измерени  уровн  под любый давлением или разрежением. Кроме того, при работе в режиме автоколебаний фазовый сдвиг в звень х замкнутого контура автогенератора измен ет частоту генерации.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  .-датчик уровн , соде)жащий резонатор,выполненный в виде сдвоенного ка мертона, основани  которого сообщаютс  с емкостью, систему возбуждени  и съема колебаний резонатора t, 2

Недостатком известного датчика  вл етс  погрешность измерени , обусловленна  отклонением частоты .

5 автоколебаний от собственной часто ты резонатора. Другим недостатком  вл етс  применение дл  выполнени  резонатора трубок круглого сечени . Это объ сн етс  тем, что максимальIQ на  их чувствительность к уровню достигаетс  при очень малых величинах толщины стенки трубки (0,5-0,6 . Это ограничивает диапазон избыточных давлений контролируемых жидкостей . Причем, увеличение толщи15 ны- етенки трубки круглого сечени  расшир ет диапазон давленийj но снижает чувствительность. ,

Цель изобретени  , повышение чувствительности и точности измерений

20

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном вибрационном уровнемере, содержгицем резонатор, выполненный в виде сдвоенного камертона , основани  которого сооб25 щаютс  с-емкостью, систему возбуждени  и съема колебаний резонатора, дополнительно введены усилитель-выпр митель , два нуль-органа, блок суммировани  интервалов времени,

30 блок возбуждени  и счетчик импуль-

сов, причем, выход системы съема колебаний резонатора через усилительвыпр митель подключен к входам двух нуль-органов, к другим входам которых подключены выходы источника опорного напр жени , выходы нуль-органов подключены к входу бло .ка суммировани  интервалов времени , выход которого подключен к входу счетчика импульсов, а выход одного из нуль-органов подключен к входу блока возбуждени  колебаний резонатора, выход которого подклю чен к системе возбуждени  резонатора и к счетному входу счетчика им .пульсов.

На фиг. 1.представлена блок-схема уровнемера; на фиг. 2 - временна  диаграмма работы устройства.

Уровнемер содержит сдвоенный трубчатый камертон 1, основани  2 и-2а которого закреплены на корпусе и сообщаютс  с контролируемой емкостью 3 в ее верхней и нижней част х соответственно. Дл  возбуждени  колебаний камертона предусмотрен возбудитель 4, установленный в отсеке корпуса. В качестве системы съема служит электромагнитный адаптер 5, выход которого подключен k входу усилител -выпр мител  6, выход последнего подключен к входам нуль-органов 7 и 8, другие два входа которых подключены к источнику эталонного напр жени  9, выходы нуль-органов подключены к входу блока суммировани  интервалов времени 10, а выход этого блока подключен к счетчику 11.- Выход одного из нульорганов подключен к блоку возбуждени  12, выход которого подключен к. счетчику и к входу системы возбуждени  колебаний.

На фиг. 2 обозначено: I - импульсы возбуждени ; |1 - напр жение на выходе системы съема колебаний; III - напр жение на выходе усилител -выпр мител ; и. напр жение верхней и нижней уставок, источника 9 соответственно.

Работа устройства осуществл етс  следующим образом.

Контролируема  жидкость из емкости 3 поступает по ветв м камертона 1 и заполн ет их до уровн  h, счита  от основани . Из блока 12 в катушку системы возбуждени  4 подаетс  короткий импульс тока и ветвь прит гиваетс  к полюсам катушки возбуждени . После прекращени  подачи импульса резонатор совершает затухающие гармонические колебани , которые с помощью системьа съема 5 преобразуютс  в затухающие по амплитуде напр жени  переменного тока (фиг. 2,11). Это напр жение с помощью выпр мител  6 преобразуетс  в уменьшающеес  по

экспоненциальному закону напр жение посто нного тока Ug, которое подаетс  на вход двух нуль-органов 7 и 8. Величина опорного напр жени  и нуль-органа 7 в е 2,73

раз больше опорного напр жени  Ujr нуль-органа 8 (указанные напр .жени  формируютс  в блоке 9). В момент, когда DO Uf , нуль-орган 8 подает в блок 10 сигнал о прекращении счета инструментального времени . В блоке 10 фиксируетс  врем  (ц- затухани  напр жени  U между двум  уровн ми ULj и Ц. Этот сигнал ,;:от нуль-органа 8 заставл ет

5 сработать блок возбуждени  12, который посылает короткий импульс тока в. счетчик импульсов 11 и в катушку системы возбуждени  4. Описанный процесс повтор етс  до тех пор, пока в блоке 10 не накаплива ,етс  заданный оператором интервал времени Т . В счетчике 11 за это врем  накапливаетс  число импульсов N тока возбуждени . Очевидно, что

N

(1)

Т lAt Nfl.t

где i-tcp средний интервал времени. Процесс по сн етс  временной

0 диаграммой. Информативным  вл етс  не астрономическое, а инструментальное врем  At, так как измерение уровн  производитс  не непрерывно , а только за врем , проход щее

между срабатывани ми нуль-органов .7 и 8, т.е. за указанное врем  ut.

Таким образом, резонатор в предлагаемой системе совершает релакQ сационные колебани , средн   частота fj-p которых находитс  из условий

(1)

, 1 N

(2)

V Т При свободных колебани х величина декремента затухани  определ етс  из уравнени  экспоненты

где. Y, Hlj, U и фиксированные амплитуды колебаний резонатора и соот5ветствующие им

напр жени  на выходе выпр мител  - интервал времени затухани  резонатора от амплитуды р до амплитуды у Так какиЖге, то уравнение (3) принимает вид

J

С)

Claims (2)

1. V &tj Подставив в (k) .формулу, описывающую измер емый уровень жидкости {.щ.у где момент инерции пустой ветви с укрепленными на ней д тал ми; . сечение ветви; Л - декремент затухани  пустой . ветви; п - декремент затухани  резона С учетом (1) получаем, что уровень контролируемой жидкости находитс  из выражени  % п JDDif CUIiCZnnn i,yi-. .k±tpf/ V. Ni4Mo V3 .N -Noy/3 ,. . , tSbS N ; W VSoS At о /4SbS N ; где MO- число импульсов, накопленно в счетчике 11 при уровне h - 0. Формула изобретени  1. Вибрационный уровнемер жидко ти, содержащий резонатор, выполнен ный в виде сдвоенного Кс1мертона, основани  которого сообщаютс  с ем костью, систему возбуждени  и систему съема колебаний резонатора,, о/т л и ч а ю ад и и с   тем, что, с целью повышени  чувствительности и точности изменени , уровнемер до полнительно снабжен усилителем-выпр мителем , двум  нуль-органакш источником опорных напр жений, блоком суммировани , блоком возбуждени  и счетчиком импульсов, причем выход системы съема колебаний резонатора подключен на вход усилител -выпр мител , выход которого подключен к входам двух нуль-органов, к другим входам которых подключены вьоходы источника опорных напр жений выходы нуль-органов подключены к входу блока суммировани , выход которого подключен к входу счетчиТса импульсов, а выход одного из нульорганов подключен к входу блока возбуждени  колебаний, резонатора выход которого соединен с системой возбу сдени  резонатора и с входом счетчика импульсов. 2. Вибр.адионный уровнемер по п. 1, отличают, .и йс  тем, что ветви камертона выполнены из трубок эллиптического сечени , больша  ось которого перпендикул рна плоскости системы возбуждени  колебаний резонатора. Источники информации, прин тые во внимание при зкспертизе 1. Новицкий П.В., Кнорринг В.Г., Гутников B.C. Цифровые приборы с астотными датчиками. Л., Энерги  1970, с. 114-115. .
2. 2. Авторское свидетельство СССР 648843, кл. G 01 F 23/28, 1977 (прототип).