Устройство для измерения уровня и плотности жидкости с низкой плотностью

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения уровня и плотности нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей, в том числе взрывоопасных, при их отпуске, приеме и хранении. Сущность: устройство содержит звукопровод в виде струны из магнитострикционного материала с демпфером и катушкой считывания, первый постоянный магнит, первый, верхний, поплавок в виде тороида, установленный с возможностью перемещения, с расположенным на нем вторым постоянным магнитом, второй, нижний, поплавок с расположенным на нем третьим постоянным магнитом, также выполненный в виде тороида, имеет приспособления для крепления гирь, находится в погруженном положении и подвешен к верхнему поплавку с помощью составных уравновешивающих цепочек, состоящих из тяжелой и легкой частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть прикрепляется ко второму, нижнему, поплавку, а легкая часть прикрепляется к первому, верхнему, поплавку, формирователь импульсов, усилитель-формирователь, блок измерения уровня, блок измерения плотности, выход которого соединен с блоком измерения уровня, блок индикации. Устройство обладает возможностью непрерывного измерения уровня и плотности в широком диапазоне плотности и рабочих температур, включая работу в жидкостях с низкой плотностью, высоким порогом чувствительности и хорошей температурной стабильностью, без существенного увеличения габаритов поплавков. 4 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения уровня и плотности нефтепродуктов и других жидкостей, в том числе взрывоопасных, при их отпуске, приеме и хранении.

Известно множество устройств, позволяющих измерять уровень или плотность в отдельности. Так, например, устройство для измерения уровня топлива (см. патент США № 5076100, G01F 23/00, 1991) содержит звукопровод из магнитострикционного материала с демпфером на одном из концов, катушку считывания, установленную перед демпфером, три постоянных магнита, один из которых зафиксирован в конце звукопровода со стороны катушки считывания, а два других расположены на поплавках, усилитель-формирователь, генератор импульсов и счетчик. Данное устройство позволяет проводить измерение двух уровней жидкостей с разной плотностью.

Также существует много разновидностей поплавковых непрерывных плотномеров, отличающихся конструкцией и формой поплавка, типом (механические, электрические, пневматические, оптические) и принципом (индуктивные, потенциометрические) преобразователя перемещения поплавка. Например, в патенте США № 3808893, плавающий поплавок с сердечником индуктивного датчика перемещений подвешен к пружине непосредственно. Ряд других разновидностей поплавков того же назначения рассмотрен в патенте США № 3827306.

Достаточно полный обзор устройств для измерения плотности представлен в книге С.С.Кивилиса «Плотномеры». М.: «Энергия», 1980, где подробно рассмотрены различные типы плотномеров, в том числе и поплавковые. Поплавковые плотномеры классифицируются по двум функциональным признакам - с частичным погружением поплавка и с полным погружением поплавка.

Показания плотномеров с частичным погружением поплавка, т.е. находящегося на поверхности, зависят от поверхностного натяжения жидкости, которое, в свою очередь, определяется рядом факторов (таких как давление, температура, смачиваемость) и, как правило, является переменной величиной. Это приводит к снижению точности измерений. Исключить влияние поверхностного натяжения позволяют плотномеры с поплавками полного погружения (поплавково-весовые плотномеры). К числу плотномеров полного погружения относятся так называемые цепочные плотномеры, принцип работы которых изложен в книге С.С.Кивилиса «Плотномеры». Использование цепочек позволяет уравновешивать поплавок в широком диапазоне плотности.

Указанные преимущества цепочных плотномеров реализованы в патенте RU № 2273838, G01N 9/12, G01F 23/62 (опубл. 10.04.2006 г.).

Однако все эти решения не имеют привязки к поверхности жидкости и не позволяют одновременно с плотностью контролировать уровень жидкости в резервуаре.

Весьма интересным техническим решением является устройство для измерения уровня и плотности, описанное в патенте РФ № 2138028, G01F 23/68, G01N 9/10, 1998 г.

Указанное устройство содержит первый поплавок, установленный с возможностью перемещения, блок преобразователя, установленные в защитном кожухе звукопровод в виде струны из магнитострикционного материала с демпфером на первом его конце, катушку считывания, установленную под демпфером, и первый постоянный магнит, расположенный под катушкой считывания, второй поплавок со вторым постоянным магнитом, установленным под первым постоянным магнитом, с возможностью перемещения вдоль звукопровода, причем первый поплавок содержит третий постоянный магнит и расположен между вторым поплавком и вторым концом звукопровода с возможностью перемещения вдоль звукопровода, нижняя часть первого поплавка выполнена в виде цилиндра, а верхняя содержит расположенные на торце цилиндра с одинаковым шагом по длине окружности n стержней, где n≥2, второй поплавок установлен с возможностью свободного перемещения между стержнями первого поплавка, блок преобразователя включает усилитель-формирователь, входы которого соединены с выходами катушки считывания, генератор импульсов, счетчик, регистр памяти, регистр с параллельным вводом и последовательным сдвигом информации, два формирователя импульсов запуска, дешифратор адреса, формирователь сигнала готовности, формирователь блокировки, два ключа, вход первого из которых соединен с вторым концом звукопровода, а вход второго соединен с первым концом звукопровода, и шину обмена, выход усилителя-формирователя соединен с тактовым входом регистра с параллельным вводом и последовательным сдвигом информации, выход первого формирователя импульсов запуска соединен с входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, информационный выход счетчика через регистр памяти соединен с шиной обмена, которая соединена с входом дешифратора адреса, первый выход которого соединен с входом разрешения считывания регистра памяти, второй и третий выходы дешифратора адреса соединены соответственно с входом первого формирователя импульсов запуска и вторым входом формирователя сигнала готовности, первый вход которого соединен с входом разрешения записи регистра памяти и выходом регистра с параллельным вводом и последовательным сдвигом информации, четвертый выход дешифратора адреса соединен с входом записи кода выбора регистра с параллельным вводом и последовательным сдвигом информации, параллельные входы для ввода информации которого и выход формирователя сигнала готовности соединены с общей шиной, управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульса запуска, а выходы - с общей шиной, входы второго формирователя импульсов запуска и формирователя импульсов блокировки соединены соответственно с пятым и вторым выходами дешифратора адреса, а выход формирователя импульсов блокировки соединен с входом блокировки регистра с параллельным вводом и последовательным сдвигом информации, звукопровод в точке, расположенной между первым магнитом, закрепленном на фиксированном расстоянии от катушки считывания, и катушкой считывания, соединен с источником питания.

Указанное выше устройство обладает достаточно простой конструкцией, средней точностью, имеет постоянную амплитуду тока подмагничивания звукопровода в зоне расположения катушки считывания, что позволяет делать длину датчика до 4 метров и обеспечивать надежность его работы.

Однако это устройство обладает рядом недостатков, свойственных поверхностным плотномерам с частичным погружением, а именно, как отмечалось выше, показания зависят от поверхностного натяжения жидкости, которое, в свою очередь, определяется рядом факторов (таких как давление, температура, смачиваемость) и, как правило, является переменной величиной. Все эти факторы приводят к увеличению ошибки измерения плотности. Кроме этого, следует отметить, что указанное устройство не пригодно для измерения плотности с высокой точностью в резервуарах с высоким давлением, например в резервуарах со сжиженным газом, причем величина ошибки пропорциональна увеличению давления. Кроме этого указанные устройства дают большую ошибку при измерении плотности жидкости с высокой вязкостью или с вязкостью, сильно изменяющейся при изменении температуры. Следует также отметить, что погружаемость поплавка уровня зависит от плотности жидкости, что дает погрешность измерения уровня, при этом в указанном устройстве не предусмотрено никакой коррекции для компенсации этой погрешности. Необходимо также отметить, что расположение первого постоянного магнита на первом, верхнем, конце звукопровода позволяет осуществить смещение рабочего диапазона измерений в нижнюю сторону, а в ряде случаев присутствует техническая необходимость смещения рабочего диапазона измерений в верхнюю сторону, например при ограниченных размерах приямка резервуара.

Указанных выше недостатков лишено техническое решение в виде двух устройств по патенту RU № 2285908, G01N 9/10, G01F 23/68 (опубликовано 20.10.2006 г.), которое является прототипом предлагаемого изобретения.

Указанные устройства для измерения уровня и плотности жидкости содержат звукопровод в виде струны из магнитострикционного материала с демпфером и катушкой считывания на первом его конце, первый постоянный магнит, расположенный под катушкой считывания, установленной под демпфером или расположенный в нижнем конце звукопровода для второго варианта устройства, первый поплавок в виде тороида, установленный с возможностью перемещения с расположенным на нем вторым постоянным магнитом, второй поплавок с третьим постоянным магнитом, с возможностью перемещения вдоль звукопровода, блок измерения плотности, блок измерения уровня, блок индикации, формирователь импульсов, первый вход которого подключен к первому выходу блока измерения плотности, второй вход подключен к первому выходу блока измерения уровня, а выходы соединены с двумя концами звукопровода, усилитель-формирователь, входы которого подключены к катушке считывания, первый выход соединен с входом блока измерения плотности, второй выход соединен с первым входом блока измерения уровня, второй выход которого подключен к входу блока индикации, второй вход которого подключен ко второму выходу блока измерения плотности, третий дополнительный выход блока измерения плотности соединен со вторым дополнительным входом блока измерения уровня, второй, нижний, поплавок с расположенным на нем третьим постоянным магнитом, выполненный в виде тороида, имеет приспособления для крепления гирь, находится в погруженном положении и подвешен к верхнему поплавку с помощью уравновешивающих цепочек.

Данное устройство обеспечивает высокую точность измерения уровня и плотности, имеет хорошую температурную стабильность, имеет широкую область применения устройства: например, в пищевой, химической и нефтехимической промышленности. Следует также отметить, что благодаря использованию низких рабочих напряжений и малых токов описываемое устройство для измерения уровня и плотности легко реализуемо во взрывобезопасном исполнении, что позволяет его использовать при измерениях во взрывоопасных средах, например при работе с нефтепродуктами или сжиженными газами.

Однако для измерения низкой плотности жидкостей, например сжиженного газа, в указанном плотномере требуется использование верхнего поплавка с большим объемом, т.к. он должен обеспечить плавучесть всей измерительной системы, состоящей из поплавка и подвешенных цепочек при низкой выталкивающей силе, обусловленной низкой плотностью измеряемой жидкости. Такое техническое решение требует увеличенного размера (диаметра) люка резервуара, что затрудняет установку плотномеров на существующем резервуарном парке, особенно старой конструкции.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства для точного измерения уровня и плотности на поверхности жидкости с возможностью работы устройства в широком диапазоне плотности, включая работу в жидкостях с низкой плотностью без существенного увеличения габаритов поплавков.

Предметом изобретения является устройство для измерения уровня и плотности для жидкости с низкой плотностью, содержащее звукопровод в виде струны из магнитострикционного материала с демпфером и катушкой считывания на первом его конце, первый постоянный магнит, расположенный под катушкой считывания, установленной под демпфером или расположенный в нижнем конце звукопровода, блок измерения плотности, блок измерения уровня, блок индикации, формирователь импульсов, первый вход которого подключен к первому выходу блока измерения плотности, второй вход подключен к первому выходу блока измерения уровня, а выходы соединены с двумя концами звукопровода, усилитель-формирователь, входы которого подключены к катушке считывания, первый выход соединен с входом блока измерения плотности, второй выход соединен с первым входом блока измерения уровня, второй выход которого подключен к входу блока индикации, второй вход которого подключен ко второму выходу блока измерения плотности, третий выход блока измерения плотности соединен со вторым входом блока измерения уровня, первый поплавок в виде тороида, установленный с возможностью перемещения вдоль звукопровода с расположенным на нем вторым постоянным магнитом, второй поплавок с третьим постоянным магнитом, с возможностью перемещения вдоль звукопровода, второй поплавок имеет приспособления для крепления гирь, находится в погруженном положении и подвешен к верхнему поплавку с помощью уравновешивающих цепочек, которые выполнены составными и состоят из тяжелой и легкой частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть прикрепляется ко второму, нижнему, поплавку, а легкая часть прикрепляется к первому, верхнему, поплавку.

Техническим результатом является создание нового устройства для измерения уровня и плотности в широком диапазоне плотности, включая работу в жидкостях с низкой плотностью, обладающего непрерывным измерением с высоким порогом чувствительности, широким диапазоном рабочих температур и хорошей температурной стабильностью, без существенного увеличения габаритов поплавков.

Указанные свойства получены благодаря использованию в качестве противовеса к поплавкам составных цепочек, состоящих из тяжелой и легкой частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть прикрепляется ко второму, нижнему, поплавку, а легкая часть прикрепляется к первому, верхнему, поплавку.

Необходимо отметить, что в устройстве предусмотрено расположение первого постоянного магнита на первом, верхнем, конце звукопровода, что позволяет осуществить смещение рабочего диапазона измерений в нижнюю сторону, или в нижней части звукопровода, что позволяет осуществлять смещение рабочего диапазона измерений в верхнюю сторону, что определяется технической необходимостью, например при ограниченных размерах приямка резервуара.

На фиг.1 схематично представлено устройство для измерения уровня и плотности с расположением первого постоянного магнита в верхней части звукопровода, на фиг.2 схематично представлено устройство для измерения уровня и плотности с расположением первого постоянного магнита в нижней части звукопровода, на фиг.3 схематично представлена конструкция устройства с расположением первого постоянного магнита в верхней части звукопровода, на фиг.4 схематично представлена конструкция устройства с расположением первого постоянного магнита в нижней части звукопровода.

Цифрами на чертежах обозначены:

1 - звукопровод (магнитострикционный волновод);

2 - формирователь импульсов;

3 - демпфер;

4 - третий постоянный магнит (расположен на поплавке плотности);

5 - второй постоянный магнит (расположен на поплавке уровня);

6 - первый постоянный магнит;

7 - катушка считывания;

8 - усилитель-формирователь;

9 - блок измерения плотности;

10 - блок измерения уровня;

11 - блок индикации;

12 - первый поплавок (поплавок уровня);

13 - второй поплавок (поплавок плотности);

14 - корпус из немагнитного материала;

15 - легкая часть уравновешивающих цепочек;

16 - тяжелая часть уравновешивающих цепочек;

17 - приспособление для крепления гирь.

В первом конструктивном варианте (фиг.1 и 3) устройство содержит звукопровод 1 в виде струны из магнитострикционного материала с демпфером 3 и катушкой считывания 7 на первом его конце, первый постоянный магнит 6, расположенный под катушкой считывания 7, установленной под демпфером 3, первый поплавок 12 в виде тороида, установленный с возможностью перемещения с расположенным на нем вторым постоянным магнитом 5, второй поплавок 13 с третьим постоянным магнитом 4, с возможностью перемещения вдоль звукопровода 1, блок измерения плотности 9, блок измерения уровня 10, блок индикации 11, формирователь импульсов 2, первый вход которого подключен к первому выходу блока измерения плотности 9, второй вход подключен к первому выходу блока измерения уровня 10, а выходы соединены с двумя концами звукопровода 1, усилитель-формирователь 8, входы которого подключены к катушке считывания 7, первый выход соединен с входом блока измерения плотности 9, второй выход соединен с первым входом блока измерения уровня 10, второй выход которого подключен к входу блока индикации 11, второй вход которого подключен ко второму выходу блока измерения плотности 9, третий дополнительный выход блока измерения плотности 9 соединен со вторым дополнительным входом блока измерения уровня 10, а второй, нижний, поплавок 13 с расположенным на нем третьим постоянным магнитом 4, выполненный в виде тороида, имеет приспособления для крепления гирь 17, находится в погруженном положении и подвешен к верхнему поплавку 12 с помощью уравновешивающих цепочек.

Во втором конструктивном варианте (фиг.2 и 4) устройство содержит звукопровод 1 в виде струны из магнитострикционного материала с демпфером 3 и катушкой считывания 7 на первом его конце, установленной под демпфером 3, на первом его конце, первый поплавок 12 в виде тороида, установленный с возможностью перемещения с расположенным на нем вторым постоянным магнитом 5, второй поплавок 13 с третьим постоянным магнитом 4, с возможностью перемещения вдоль звукопровода 1, блок измерения плотности 9, блок измерения уровня 10, блок индикации 11, формирователь импульсов 2, первый вход которого подключен к первому выходу блока измерения плотности 10, второй вход подключен к первому выходу блока измерения уровня 9, а выходы соединены с двумя концами звукопровода 1, усилитель-формирователь 8, входы которого подключены к катушке считывания 7, первый выход соединен с входом блока измерения плотности 9, второй выход соединен с первым входом блока измерения уровня 10, второй выход которого подключен к входу блока индикации 11, второй вход которого подключен ко второму выходу блока измерения плотности 9, третий дополнительный выход блока измерения плотности 9 соединен со вторым дополнительным входом блока измерения уровня 19, а второй, нижний, поплавок 13 с расположенным на нем третьим постоянным магнитом 4, выполненный в виде тороида, имеет приспособления для крепления гирь 17, находится в погруженном положении и подвешен к верхнему поплавку 12 с помощью уравновешивающих цепочек, а первый постоянный магнит 6 расположен на втором, нижнем, конце звукопровода 1.

В обоих конструктивных вариантах выполнения устройства уравновешивающие цепочки выполнены составными, состоящими из тяжелой и легкой частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть 16 прикрепляется ко второму, нижнему, поплавку, а легкая часть 15 прикрепляется к первому, верхнему, поплавку.

Для того чтобы устройство могло работать не только в жидкости с низкой плотностью, но и в жидкости с более высокой плотностью без переделки устройства, на поплавке предусматриваются приспособления для крепления гирь, такой же эффект достигается применением цепочек различной массы. Приспособления для крепления гирь могут быть выполнены в виде петель, крючков, защелок или других аналогичных решений.

Устройство работает следующим образом.

Измерение уровня и плотности основано на измерениях времени распространения ультразвука в магнитострикционном волноводе. Скорость распространения ультразвука в волноводе практически не зависит от давления и влажности. Влияние температуры автоматически компенсируется с помощью специального алгоритма обработки временных интервалов распространения ультразвука.

По команде из блока измерения плотности 9 или блока измерения уровня 10 с помощью формирователя импульсов 8 производится генерация ультразвуковой волны по принципу магнитострикции непосредственно в волноводе 1, изготовленном из специальной стальной проволоки с магнитострикционными свойствами и расположенном внутри корпуса из немагнитного материала 14.

При взаимодействии переменного магнитного поля, создаваемого импульсом тока в волноводе 1, и полем постоянных магнитов 4, 5 и 6 происходит деформация кристаллической структуры волновода, что создает механическую волну, распространяющуюся с ультразвуковой скоростью. Ультразвуковая волна, возникающая в местах расположения магнитов 4. 5 и 6, распространяется по волноводу 1 в обоих направлениях от места возникновения. В верхней части волновода ультразвуковые волны вследствие обратного магнитострикционного эффекта преобразуются катушкой считывания 7 в электрические импульсы и затем гасятся демпфером 3. Указанные импульсы поступают в усилитель-формирователь 8, где преобразуются в прямоугольную форму, и затем поступают в блок измерения плотности 9 и блок измерения уровня 10. Промежуток времени между моментом генерации ультразвуковой волны и ее преобразованием в электрические импульсы пропорционален измеряемому расстоянию, т.е. положению поплавков. При этом моменты преобразования ультразвуковых волн в электрические импульсы разнесены по времени, и анализ количества импульсов и соответствующих промежутков времени позволят определить положение каждого поплавка, и таким образом измерить уровень и плотность жидкости.

Математически это выглядит следующим образом: на первом этапе в устройстве измерения плотности и устройстве измерения уровня производится запись цифрового кода, соответствующего расстоянию от катушки считывания до магнитов 4 и 5 поплавков 12 и 13 - X1 и Х2, а также реперных расстояний А и В. После получения кодов производится вычисление значений указанных расстояний по формулам:

A=Vt_A(1+γ)+t_ЗД;

В=Vt_B(1+γ)+t_ЗД;

Х1=Vt₁(1+γ)+t_ЗД;

Х2=Vt₂(1+γ)+t_ЗД,

где V - скорость ультразвука в проволоке;

t_A, t_B, t₁, t₂ - время, за которое ультразвуковая волна проходит расстояния А; В; X1; Х2;

γ - методическая погрешность из-за старения и температурных уходов параметров проволоки;

t_ЗД - время задержки из-за неидеальностей запуска и приема ультразвуковой волны в магнитострикционном волноводе.

В зависимости от требуемой точности измерений уровня и плотности текущее расстояние между магнитами ΔН_тек=Х1-Х2 может быть вычислено тремя способами с разной дополнительной погрешностью, зависящей от паразитных воздействий:

1. Абсолютно инвариантный (наиболее точный) - это когда после обработки данных ΔН_тек нечувствительно к γ и t_ЗД:

ΔН_тек=[(A-B)(t₁-t₂)]/(t_A-t_B);

2. Интегральный квазиинвариантный (средней точности) - это когда ΔН_тек нечувствительно к γ и частично чувствительно к t_ЗД из-за одного интегрального реперного расстояния А:

ΔН_тек=[А(t₁-t₂)]/(t_А-Δ_ЗД),

где Δ_ЭД=t_ЗД/V;

3. Локальный квазиинвариантный (с малой точностью) - это когда ΔН_тек нечувствительно к γ и частично чувствительно к t_ЗД из-за одного локального реперного расстояния В:

ΔН_тек=[B(t₁-t₂)]/(t_B-Δ_ЗД).

Выбор одного из трех вариантов позволяет найти оптимальный вариант необходимой точности и стоимости устройства.

Измерение плотности жидкости новым устройством основывается на том, что к поплавку 13 с известной массой и объемом одним концом подвешиваются калиброванные металлические цепочки с постоянной массой единицы длины, а вторым концом цепочки подвешиваются к поплавку 12 (плотность которого меньше плотности жидкости и масса которого значительно больше массы подвешенных цепей). Для того, чтобы устройство могло работать в жидкостях с низкой плотностью без существенного увеличения габаритов поплавков, цепочки выполнены составными и состоят из тяжелой 16 и легкой 15 частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть 16 прикрепляется ко второму, нижнему, поплавку 13, а легкая часть 15 прикрепляется к первому, верхнему, поплавку 12.

Величина плотности измеряется в блоке измерения плотности с помощью следующей математической модели (подробный вывод смотри: С.С.Кивилис. «Плотномеры». М.: Энергия, 1980, стр.63, 64):

Где М_п, V_п - масса и объем поплавка 13;

- погонная масса единицы длины всех подвешенных тяжелых частей цепей (масса легких частей цепей нагружает только верхний поплавок уровня и при расчете плотности не влияет);

ΔН_эт - эталонное (полученное при градуировке) расстояние между магнитами;

M_гр. - масса подвешенных дополнительных гирь (при их наличии);

ρ_цеп.; ρ_гр. - плотность материала тяжелой части цепей и материала гирь (при их наличии).

Для придания поплавку 13 остойчивости и обеспечения его центрирования применяют несколько цепочек (обычно от двух до четырех), причем свободные их концы фиксируются на подвижном поплавке 12 (при изменении уровня поплавок 12 перемещается и перемещает пропорционально магниты, как собственные, так и поплавка 13). От каждой цепочки на поплавок 13 действует сила, направленная по касательной к цепной линии и зависящая от длины цепочки. Вертикальная составляющая этой силы, компенсирующая изменение выталкивающей силы при изменении плотности жидкости, зависит от перемещения поплавка 13 в соответствии с математической моделью. Уравновешенное состояние поплавка 13 (при неизменной плотности) сохраняется в любом месте нахождения поплавка 12 (по диапазону уровня). Погружение поплавка 12 меняется при изменении положения поплавка 13 (при изменении плотности) и учитывается при обработке сигналов положения магнитов поплавков.

Из вышеизложенного можно сделать выводы, что измерение плотности не зависит:

1 - от перемещения поплавка 12;

2 - от давления газа;

3 - от смачиваемости поплавка 12.

Измерение уровня (раздела фаз) Н_у=Н_К+h устройством основано на измерении перемещения поплавка 12 (Н_К) и учете его глубины погружения в жидкость (h). Обработка сигналов осуществляется блоком измерения уровня.

Измерение перемещения поплавка 12 осуществляется магнитострикционным методом (с использованием при градуировке по перемещению поплавков специальной градуировочной установки).

Если выбрать массу поплавка 12 (М_П) значительно больше изменения массы цепи (М_Ц) и массы мениска (М_М):

М_П>>М_Ц и М_П>>М_М,

тогда глубина погружения поплавка h в нормальных условиях будет определяться по формуле

h=(M_П/ρS)+(М_цо/ρS),

где М_цо - начальная масса цепочной подвески (масса легкой части цепи);

S - рабочее сечение поплавка 12.

Следует отметить, что начальная масса цепочной подвески увеличивает суммарный вес поплавка уровня, но за счет использования составной цепочки суммарный вес поплавка уровня уменьшается, и представляется возможность работы в жидкостях с низкой плотностью и, естественно, с меньшей выталкивающей силой без существенного увеличения объема поплавка уровня.

Реализация точного измерения уровня с учетом изменения глубины погружения поплавка уровня в зависимости от плотности жидкости осуществлена за счет связи между блоком измерения плотности и блоком измерения уровня.

Результаты измерений из блока измерения плотности 9 и блока измерения уровня 10 поступают в блок индикации 11 и выводятся в удобном для работы виде. Вместо блока индикации или совместно с ним может быть подключена ЭВМ.

Блок измерения плотности и блок измерения уровня реализованы на микропроцессорах, что легко позволяет осуществить необходимые преобразования сигналов и выполнить необходимые математические расчеты по заданной программе.

Следует также отметить, что благодаря использованию низких рабочих напряжений и малых токов описываемое устройство для измерения уровня и плотности легко реализуемо во взрывобезопасном исполнении, что позволяет его использовать при измерениях во взрывоопасных средах, например при работе с нефтепродуктами или сжиженными газами.

На предприятии-заявителе был изготовлен макет, а затем опытный образец описанного устройства, и проведены испытания, которые полностью подтвердили правильность предлагаемого решения.

Устройство для измерения уровня и плотности жидкости с низкой плотностью, содержащее звукопровод в виде струны из магнитострикционного материала с демпфером и катушкой считывания на первом его конце, первый постоянный магнит, расположенный под катушкой считывания, установленной под демпфером, или расположенный в нижнем конце звукопровода, блок измерения плотности, блок измерения уровня, блок индикации, формирователь импульсов, первый вход которого подключен к первому выходу блока измерения плотности, второй вход подключен к первому выходу блока измерения уровня, а выходы соединены с двумя концами звукопровода, усилитель-формирователь, входы которого подключены к катушке считывания, первый выход соединен с входом блока измерения плотности, второй выход соединен с первым входом блока измерения уровня, второй выход которого подключен к входу блока индикации, второй вход которого подключен ко второму выходу блока измерения плотности, третий выход блока измерения плотности соединен со вторым входом блока измерения уровня, первый поплавок в виде тороида, установленный с возможностью перемещения вдоль звукопровода с расположенным на нем вторым постоянным магнитом, второй поплавок с третьим постоянным магнитом, с возможностью перемещения вдоль звукопровода, второй поплавок имеет приспособления для крепления гирь, находится в погруженном положении и подвешен к верхнему поплавку с помощью уравновешивающих цепочек, отличающееся тем, что цепочки выполнены составными и состоят из тяжелой и легкой частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть прикрепляется ко второму, нижнему, поплавку, а легкая часть прикрепляется к первому, верхнему, поплавку.