Устройство для измерения объема вещества в емкости

 

Изобретение относится к устройствам для измерения объема жидких и сьтучих веществ в емкости. Изобретение позволяет повысить точность измерения объема за счет исключения влияния изменения параметров основного возбудителя пневматических колебаний в процессе эксплуатации. Возбудитель 3 имеет дополнительную обмотку 12, размещенную на его подвижной системе, которая совместно с электронным интегратором 13, синхронным детектором 14, фазовращателем 16 и фильтром 15 низких частот позволяет получить достоверную информацию о величине колебательных перемещений его подвижной системы, определяюрг.ей величину измеряемого объема. ( 3 ил. ®

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 F 17/00 е

К АВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4201461/г4-10 (22) 27 ° 02.87 (46) 30.12.88 ° Бюл. Р 48 (71) Казанский авиационный институт им.А.н.туполева (72) А.В.Бердников, Ю.В.Врачев и В.П.С щоров (53) 681. 121 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 281847, кл. С 01 Г 17/00, 1970 °

Авторское свидетельство СССР

У 386261, кл. G 01 F 23/18, 1971. (54) устРойстВ0 для изикРения оьъеиА

ВещестВА В еикОсти (57) Изобретение относится к устройствам для измерения объема жидких и

„„SU„„3448207 А 1 сыпучих веществ в емкости. Изобретение позволяет повысить точность измерения объема за счет исключения влияния изменения параметров основного возбудителя пневматических колебаний в процессе эксплуатации. Возбудитель 3 имеет дополнительную обмотку 12, размещенную на его подвижной системе, которая совместно с электронным интегратором 13, синхронным детектором 14, фазовращателсм

1á и фильтром t5 низких частот позволяет получить достоверную информацию о величине колебательных перемещений его подвижной системы, определяющей величину измеряемого объема.

3 ил.

1448207

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь« зовано для измерения объема жидких и сыпучих веществ, находящихся в емкости

Цель изобретения — повьяпение точности измерения.

На фиг. 1 представлена структурнофункциональная схема устройства;

10 на фиг.2 и 3 - временные диаграммы процессов в устройстве.

Устройство содержит емкость 1, вещество 2 в ней, основной возбудитель 3 пневматических колебаний, !

5 эталонный возбудитель 4 пневматических колебаний, термоанемометрический преобразователь 5, сопла 6 с термоанеморезисторами, электроизмерительную схему 7, усилитель 8, Регулирующий орган 9, генератор 10 электрических колебаний, рабочую обмотку 11 основного возбудителя, дополнительную обмотку 12 основного возбудителя, интегратор 13, синхронный детектор 14, фильтр 15 низких частот, фазовращатель 16, регистратор 17.

В измеряемой емкости 1 в которой находится вещество 2, установлен основной возбудитель 3 колебаний давления газа. Для выработки опорного сигнала предусмотрен эталонный возбудитель 4, установленный в термоанемометрическом преобразователе 5 с полупроводниковыми термоанеморезисторами в соплах 6, предназначенном для преобразования колебаний давления газа в электрический сигнал. Термоанемо-. резисторы включены в электроизмерительную схему 7 и разогреваются элек40 трическим током.

Выход электроизмерительной схемы через усилитель 8 подключен к управляющему входу Регулирующего органа

9, сигнальный вход которого подключен к выходу задающего генератора 10 низкой частоты. Выход регулирующего органа соединен с рабочей обмоткой основного возбудителя 3., Дополнительная обмотка 12, размещенная поверх рабочей в том же зазоре магнитной системы, соединена с входом интегратора 13 à его выход подключен к входу синхронного детектора 14, выход которого через фильтР 15 низких частот подключен к регистратору 17. Эталонный возбудитель 4 подключен непосредственно к генератору 10. Рабочая частота составляет 1-.1,5 кГц. Управляющий входосинхронного детектора также подключен к генератору 10, к низкочастотной его части через фазовращатель 16.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства эталонный возбудитель 4 создает в сопле компенсационного термоанеморезистора

6 пульсирующий поток газа. В силу инерционности термоанеморезистора в злектроизмерительной схеме это вызывает появление постоянного напряжения, величина которого пропорциональна интенсивности обдува компенсационного термоанеморезистора U,(t) (фиг.2а).

Поскольку рабочий термоанеморезистор 6 сопло которого соединено с измеряемым объектом, в момент включения не обдувается, соответствующий ему сигнал в электроизмерительной схеме равен нулю. Это приводит к появлению сигнала рассогласования, который, пройдя через усилитель 8, вызывает увеличение коэффициента передачи регулирующего органа 9, вызывая при этом появление и увеличение на его выходе гармонического сигнала с частотой, определяемой низкочастотной частью генератора 10. При этом в измеряемой емкости 1 возникают нарастающие по величине пульсации давления, вызванные работой основного возбудителя пневматических колебаний

h(t) (фиг.2 б). Электрический сигнал в электроизмерительной схеме, соответствующий этому, представлен на фиг.2 b(U (t)), Процесс нарастания величины пульсаций продолжается до тех пор, пока электрические сигналы от компенсационного и рабочего термоанеморезисторов не сравняются по величине постоянной составляющей. При этом интенсивность работы основного возбудителя, т.е. величина колебательных перемещений его подвижной системы, оказывается пропорциональной величине измеряемого объема емкости

1, свободного от вещества 2. При изменении количества вещества в емкости соответственно изменяется и объем газовой части емкости, что приводит к различию в интенсивностях обдувов рабочего и компенсационного термоанеморезисторов, появлению"сигнала рассогласования и отработке его об8207

1О

45

55 з 144 ратной связи до достижения системой нового равновесного состояния, но уже при другой величине колебательных перемещений подвижной системы основного возбудителя.

В дополнительной обмотке 12 при

/ этом находится напряжение, пропорциональное скорости перемещения подвижной системы. В общем случае это периодический сигнал с нулевым средним уровнем. Этот сигнал поступает на интегратор 13, на выходе которого также выделяется периодический сигнал с нулевой постоянной составляющей, причем уровень этого сигнала пропорционален величине перемещений подвижной системы основного возбудителя. Поскольку (фиг.2б,в) напряжение в части измерительной схемы 7 от рабочего термоанеморезистора повторяет по форме сигнал по перемещению подвижной системы основного возбудителя 3 (с учетом невосприимчивости термоанемореэистора к направ- . лению обдува), а сравнение его с сигналом эталонного возбудителя происходит по постоянной составляющей (фиг.2а), в измерительной цепи предусмотрена схема выделения ностоянной составляющей — синхронный детектор средневыпрямленного значения, состоящий из собственно синхронного детектора 14 и фильтра низких частот, реализующий преобразование вида т

u„,„(t)= j iu,„(e)i casrpat, 1 о где EP - сдвиг фаз между входными сигналами синхронного детектора, одним из которых является выходной сигнал интегратора 13, другимопорный сигнал с низкочастотной части блока генераторов 10, пропущенный через фазовращатель 16.

Напряжение с выхода фильтра низких частот подается на регистратор

17 — вольтметр постоянного напряжения, отградуированный в единицах объема.

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

При достаточно больших амплитудах перемещений подвижной системы возможны несимметричные, нелинейные ограничения траектории перемещения последней, которые могут быть вызваны ограниченностью линейного участка характеристики упругих элементов подвеса подвижной системы и т.п. Это проиллюстрировано на фиг.3а двумя предельными положениями траектории для ограниченного и неограниченного сигналов. Электрический сигнал в электроизмерительной схеме также ограничен (фиг.Зб), что изменяет его постоянную составлякицую.

Показания регистратора 17 в этом случае соответствуют величине измеряемого объема, поскольку в выходной измерительной цепи - синхронном детекторе средневыпрямленного значениятакже происходит аналогичное изменение постоянной составляющей, компенсирующее погрешность измерения.

Дополнительно синхронный детектор позволяет существенно повысить помехоустойчивость устройства за счет сужения полосы пропускания выходной измерительной цепи и отфильтровать составляющую напряжения дополнительной обмотки, обусловленную наличием трансформаторной связи между рабочей и дополнительной обмотками основного возбудителя. Для этого при механически заторможенной подвижной системе основного возбудителя подстройкой фазовращателя 16 устанавливаются нулевые показания регистратора 17.

Формула изобретения

Устройство для измерения объема вещества в емкости, содержащее генератор электрических колебаний, связанный с возбудителем пневматических колебаний, который расположен в термоанемометрическом преобразователе, соединенном через электроизмерительную схему, усилитель и регулирующий орган с рабочей обмоткой основного возбудителя, расположенного в емкости, причем генератор электрических колебаний соедиие1(с регулирующим органом, и регистратор, о т л и ч аСоставитель И. Вещунов

Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кравцова Редактор И.Касарда

Заказ 6837/46 Тираж 717 Подписное ,SIIHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4

5 ю щ е е с я тем, что, с целью повы„аения точности измерения, в него введены последовательно соединенные дополнительная обмотка основного возбудителя пневматических колебаний, интегратор, синхронный детек1448207 6 тор и фильтр низких частот, а также фазовращатель, через который генератор электрических колебащФ соединен с синхронным детектором, причем фильтр низких частот соединен с регистратором.