Способ измерения объема емкости

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, к измерению объемов емкостей или твердых и жидких тел в сосудах. Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ включает возбуждение в измеряемой емкости колебаний давления за счет периодического изменения ее объема и измерение величины амплитуды этих колебаний. Отличительная особенность способа в том, что в измеряемую емкость предварительно подают сжатый газ до заданного давления и поддерживают это давление. Величину объема определяют по соотношению величин давления в емкости и амплитуды колебаний давления. Способ позволяет при выбранном аппаратурном оснащении обеспечить большую точность измерения по сравнению с известными методами. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 F 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

v=vM к

P где P — заданное давление; (21) 4858723/10 (22) 08.08.90 (46) 30.06.92. Бюл. гв 24 (71) Днепропетровский государственный университет им, 300-летия воссоединения

Украины с Россией (72) А.П. Толстопят, Э,Г. Меркулов и

В.И. Елисеев (53) 531.73(088,8) (56) Патент CLLIA N 3769834, кл. G 01 F 17/00, 1973. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМА ЕМКОСТИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, к измерению объемов емкостей или твердых и жидких тел в

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения объемов емкостей или твердых и жидких тел в сосудах.

Известен способ измерения объема емкости, включающий подачу сжатого газа в эталонный сосуд, приведение в колебательное движение упругой мембраны и измерение амплитуды пульсаций давления в емкости. Реализация этого способа требует дополнительного эталонного сосуда известного объема, а также знания предельной величины объема контролируемого сосуда (в котором определяется объем контролируемой жидкости).

Проведение измерения согласно этому способу следует выполнять в два цикла, что и риводит к потере точности и оперативности.

Наиболее близким к изобретению является метод измерения объема, включающий возбуждение в измеряемой емкости колеба.. Ы,, 1744499 А1 сосудах. Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ включает возбуждение в измеряемой емкости колебаний давления за счет периодического изменения ее объема и измерение величины амплитуды этих колебаний. Отличительная особенность способа в том, что в измеряемую емкость предварительно подают сжатый газ до заданного давления и поддерживают это давление. Величину объема определяют по соотношению величин давления в емкости и амплитуды колебаний давления. Способ позволяет при выбранном аппаратурном оснащении обеспечить большую точность измерения по сравнению с известными методами. 2 ил. ний давления за счет периодического изменения ее объема, измерение величины амплитуды этих колебаний и абсолютного давления в емкости и определение по этим параметрам объема емкости.

Недостатком такого способа при реализации в технологических системах является падение точности измерения, когда в технологическом процессе измеряемый обьем значительно увеличивается.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в измеряемую емкость предварительно. подают сжатый газ до заданного давления и поддерживают это давление, а объем емкости определяют по формуле

1744499

Чм — амплитуда периодического изменения объема измеряемой емкости;

Л Р вЂ” амплитуда колебаний давления;

К вЂ” показатель адиабаты, Таким образом, повышение точности при реализации данного способа связано не только с выбором средств измерения, а и с выполнением процедур самого способа, т.е. если при реализации такого способа имеющееся средство измерения амплитуды пульсаций не чувствительно к величине этого параметра при заданном значении объема или измеряет величину Л P с большой погрешностью, точность измерения этой величины (Л P), а следовательно, и точность определения объема V можно увеличить при использовании того же средства измерения, для чего необходимо поднять среднее давление газа в емкости до величины, при которой параметр Л Р будет регистрироваться прибором с требуемой точностью.

На фиг.1 дана схема установки, поясняющая реализацию данного способа измерения объема; на фиг.2 — изменение амплитуды пульсаций давления в емкости при изменении объема и при разных значениях давлений Р> и Pz в емкости.

На сосуде 1, содержащем жидкость, закреплен цилиндр 2 с поршнем 3, имеющим электромеханический привод (не показан).

На сосуде установлены датчики измерения давления 4 и измерения амплитуды пульсаций давления 5, а также регулируемые клапаны: впускной 6 и выпускной 7 и запорный вентиль 8. На фиг,1 пунктиром показаны крайние положения поршня 3, характеризующие объем Чм.

В исходном положении запорный вентиль 8 закрыт и через регулируемый клапан

6 подается сжатый газ в сосуд 1. При достижении в емкости требуемого (заранее установленного на регуляторе клапана) давления клапан перекрывается и прекращает доступ газа в сосуд 1. Далее приводится в колебательное движение порщень 3 и датчиками 4 и 5 регулируют среднее давление Р и амплитуду пульсаций давления в емкости Л Р>, по которым на основе приведенной формулы определяют свободный объем над уровнем жидкости V>. То же наглядно показано на фиг.2а. При открытии запорного вентиля уровень жидкости в сосуде падает, при этом автоматически открывается клапан 6 и пропускает в емкость сжатый газ, поддерживая ранее установленную величину давления Р>. При непрерывном получении информации с датчиков давления 4 и 5 контроль за изменением объема (уровня жидкости) может вестись непрерывно.

При некотором значении объема точность измерения величины ЬР может пере5 стать отвечать допустимой погрешности определения объема V. В этом случае клапан регулятора 6 настраивается на большее значение давления до величины, отвечающей требуемой точности определения объе10 ма — т,е. до значения Р, при котором датчик амплитуды пульсаций начнет давать показания Л P с требуемой точностью. Регистрируя отвечающую этому величину давления

Р, определяют по приведенной формуле

15 свободный объем над уровнем жидкости Vz.

То же показано на фиг.2б.

Оценка величины давления Р, устанавливаемого в емкости, может быть также получена на основе приведенной формулы.

20 Видно, что она определена величиной измеряемого объема V и параметром h P.

При этом могут быть реализованы два случая: 1) измерение параметра Л P с предельно допустимой для данного средства

25 измерения погрешностью (фиксированное значение Л Р), тогда величину Р следует изменять и измерять, ориентируясь на постоянство Л Р; 2) величина P в объеме может поддерживаться постоянной до тех пор, по30 ка изменяемая величина Л P отвечает требуемой точности измерения объема.В случае, когда погрешность измерения этой величины при некотором значении объема превысит допустимое значение, величину P

35 следует увеличить, обеспечивая с некоторым упреждением требуемую точность измерения h,Р.

В общем случае перестройку системы с одного давления в сосуде на другое можно

40 не проводить, если отрегулировать ее заранее по параметру P на наибольшем значении объема (при пустом сосуде). Однако по разным причинам может быть нецелесообразно держать сосуд длительное время на45 груженным излишне высоким давлением.

Предлагаемый способ работает аналогично при заполнении сосуда с той лишь разницей, что регулирование среднего давления в сосуде в этом случае осуществляется авто50 матически выпускным клапаном 7.

Пример 1. Объем, очерченный перемещением упругой мембраны в конкретной измерительной системе,Чм = 3 10 м .

При атмосферном давлении в измеряемой емкости (Р = 10 кг/м ) с удовлетворитель4 2 ной точност.ью ("=2 ) измерена величина пульсаций давления Л P = 30 кг/м . Используя приведенное соотношение, определяют объем

1744499

Йааий

203

ФигЛ

Жидкость

Ч=1,4 10 м, Пример 2. При давлении в измеряемой емкости, равном атмосферному (P = 10 кг/м ), измерена величина пульсаций давления Л P = 1,5 кг/м . Для данной измерительной системы погрешность измерения этой величины 40;(>, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к точности определения V. Для того, чтобы провести измерения Л P с точностью, соответствующей примеру 1, на той же измерительной системе величину Л Р следует увеличить в 20 раз, а для этого следует в 20 раз увеличить значение Р, тогда

Ч=28. 10 м .

Предлагаемый способ обеспечивает простоту и надежность измерения объема.

Он позволяет обеспечить практически любую задаваемую точность измерения объема, определяемую фактически лишь точностью измеряемых параметров Р и Ь Р, Такой способ позволяет легко автоматизировать процедуру определения объема, а также позволяет вести измерение в реальном времени при опорожнении (наполнении) объема жидкостью;

Экономическая эффективность данного способа достаточно высока ввиду того, что

5 он прост, надежен и не требует сложного аппаратурного оснащения, Формула изобретения

Способ измерения объема емкости, включающий возбуждение в измеряемой

10 емкости колебаний давления за-счет периодического изменения ее объема, измерение величины амплитуды этих колебаний и определение по ней объема емкости, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

15 точности измерения, в измеряемую емкость предварительно подают сжатый газ до заданного давления и поддерживают это давление, а объем емкости определяют по формуле

20 Ч=Чм К . Р/ДР, где P — заданное давление;

Чм — амплитуда периодического изменения объема измеряемой емкости;

Л P — амплитуда колебаний давления;

25 К вЂ” показатель адиабаты.

1744499

3032

Составитель З.Крысанов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор Н.Швыдкая

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2188 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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