Пневмометрический плотномер жидкости

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{11)935746 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.1080 (21) 299807 3/18-25

1У11М g+ з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 N 9/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень ¹ 22 (53) УДК 532. 14 (088. 8) Дата опубликования описания 15.06.82 (72) Автор изобретения

А.А.Азимов

Среднеазиатский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт ирригации.. им. В.Д.Журина (71) Заявитель.

4 (5 4) ПНЕВМОИЕТРИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕР

ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измери-тельной технике и мо1кет быть использовано. для измерения Физико-химических свойств жидкости, в частности плотности (кояцентрации) минералиэованных вод в гидромелиорации.

Известен пневмометрический плотномер, содержащий две пневмометрические трубки, соединенные с источником сжатого воздуха и погруженные в исследуемую и эталонную жидкости, и измерительную систему, состоящую из дифманометра, подключенного к упо-. мянутым трубкам f 11.

Недостатком известного плотномера является то, что формируемая в трубках разность давления, пропорциональная плотности анализируемой среды, воспринимается дифмаяометром и преобразуется им в выходной сиг-. нал аналогового типа. При сочленении такого плотномера с цифровыми измерительными системами необходимо использование промежуточного аналого-цифрового преобразователя.

Кроме того, плотномером с аналоговым выходным сигналом свойственны низкая помехоустойчивость измеритель.— ного сигнала. Отмеченные недостатки снижают точность измерения контролируемого параметра.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эФфекту к изобретению является плотномер, содержащий две пневмометрические трубки, соединенные с источником сжатого воздуха. и погруженные в исследуемую и эталонную жидкости, и измерительную систему, состоящую иэ блока управления, нуль-орган, делителя давления, интегратора, содержащего пневмосопротивление и доэнрующую еьвсость, разрядного клапана, запоминающей емкости, соединенной с двумя клапанами, и счетчика импульсов, причем запоминающая емкость через один из клапанов соединена с источником сжатого воздуха, двумя пяевмометрическими трубками и через делитель давления с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к дозирующей емкости интегратора, которая соединена .с разрядным клапаном, и через пневмосопротивление интегратора со вторым клапаном запоминающей емкости, при этом один из выходов нульоргана подключен к счетчику импульсов, а второй — к блоку управления, 935746 который соединен со всеми клапанами и счетчиком импульсов f2).

Недостатком известного плотномера является относительно низкая точность измерения, обусловленная нижеперечисленными факторами. Возрастающее выходное давление интегратора за один цикл сравнивается с эталонным давлением, формируемым делителем, при помощи нуль-органа, вырабатывающего импульс, соответствующий единице измеряемой плотности.

В моменты разряда дозирующей емкости нуль-органа выдает кратковременные выходные импульсы, которые подсчитываются счетчиком. При этом чис- !5 ло на счетчике после практически плотного разряда запоминающей емкости является мерой измеряемой плотнос" ти. Для увеличения точности измерения следует увеличить число им- ?О пульсову пропорЦиональных диапазону измерения прибора, что может быть достигнуто путем уменьшения величины кванта дозируемого давления, по" вышенного в интеграторе при его за- 25 ряде, Это обстоятельство предъявля" ет высокие требования к точности сра батывания нуль-органа йри малых зна,чениях дозируемого давления. Кроме того, импульсы вырабатываемые нульорганом должны быть идентичными и характеризовать одну и ту же величину дозируемого давления на протяжении всего цикла разряда запоминаю" цей емкости, что практически невозможно обеспечить известными элементами пневмоэлектроавтоматики. Таким образом, величина кванта характерйэует потенциальную разрешающую способность преобразователя по уровню сигнала, т.е. для данного плотно- 40 мера — наименьшее различимое нульорганом приращение экспоненциально возрастающего в интеграторе давления.

При уменьшении величины кванта увеличивается и точность измерения 45

Однако при очень малой величине кванта предъявляются жесткие требования к чувствительности и точности сраба- тывания нуль-органа.

Цель изобретения - повышение точ- 5р ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в пневмометрическом плотноМере жидкости, содержащем две пневмометрические трубки, одна иэ которых погружена в эталонную жидкость, а другая, соединенная c источником сжатого воздуха, в исследуемую жидкость, и измерительную систему, включающую блок управления, нуль-орган, запоминаюцую емкость, которая через первый клапан соединена с источником сжатого воздуха, а через второй — с одной из клемм пневмосопротивления, прй этом управляющие входы первого 65 и второго клапанов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления,. и регистратор, первый вход которого соединен с выходом нуль-органа, запоминающая емкость соединена с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к пневмометрической трубке, погруженной в эталонную жидкость, и соединен„ со второй клемМоА пневмосопротивления, lipH этом второй вход регистратора подключен ко второму выходу блока управления.

На чертеже приведена принципиальная схема плотномера.

Плотномер состоит из бака 1 с двумя патрубками ? и 3, при помощи которых он может монтироваться в месте разрыва технологического трубопровода, по которому транспортируется исследуемая жидкость. Внутри бак 1 разделен перегородкой 4, служащей для поддержания постоянного уровня исследуемой среды, в которую на постоянную глубину погружена пневмометрическая трубка 5. Пневмометрическая трубка б погружена в сосуд

7 с эталонной жидкостью. Трубка 5 подключена к источнику сжатого воздуха 8 постоянного давления и через клапан 9, запоминающую емкость 10, клапан 11 и пневмосопротивление 12 соединена с трубкой б. Запоминающая емкость 10 и трубка б подключены к нуль-органу 13. Блок управления 14 подключен соответствующими выходами ..к управляющим входам клапанов 9 и 11 и второму входу реги-, стратора, состоящего из триггера 15, счетчика 16, к которому через ключ

17 подключен генератор 18 импульсов и выход триггера 15. По существу регистратор представляет собой измеритель временных интервалов. Кнопка 19 предназначена для включения прибора в работу.

Плотномер работает следующим образом.

Контролируемая среда поступает в бак 1 через входной патрубок 2 и отводится далее в технологическую линию через патрубок 3. При этом в трубке 5 формируется давление сжатого воздуха, пропорциональное плотности контролируемой жидкости. В исходном состоянии клапан 9 открыт и запоминаюцая емкость 10 соединена с источником давления 8 И трубкой 5.

При включении блока управления 14 клапан 9 закрывается, а клапан 11 открывается и включается одновременно триггер 15. При этом ключ 17 открывается, на счетчик 16 с генератора 18 начинают поступать импульсы, т.е. начинается цикл измерения. Ввиду того, что клапан 11 открыт, давление в емкости 10 при выходе воздуха из -нее через пневмосопротивле935746 ние 12 и трубку 6 под слой эталонной жидкости в сосуде 7 происходит по закону экспоненты

t1 F

Рвых Рвхе (1) где P = P — давление запомненВк х

I ное . в емкости 10, пропорциональное значению давления в труб.ке 5

t - время

1О т - постоянная времени апериодического звена, состоящего из емкости 10 и пневмосопротйвления 12. . Для некоторых фиксированных значений Рэых и Рдв, имеющих место в емкости 10 апериодического звена в моменты времени +q и Ф, отсчитанные от начала опорожнения апериодического звена 20

-4 IT Вых Рйх е

-4 г

Рави» = Рвх e ° (3)

Взяв отношение уравнений (2) и (3) и прологарифмировав результат, по- 25 лучим и() (tg tq )

2. SNX

Ввиду того,что при tq = 0 Р„в х = 3О

РВ» = O»< a при <а =

Э где К - коэффициент пропорциональности, зависящий-от глубины погружения трубок 5 и 6 и значения плотности эталонной жидкости; о - значение исследуемой плот)Х нос% и °

По истечении времени х срабатывает нуль"орган 13„триггер 15 закрывает ключ и счетчик 16 прекращает подсчет импульсов, поступающих из генератора 18. Число импульсов, подсчитанных счетчиком 16 за время ф», пропорционально логарифму . давления в трубке 6 и является ме» 50 рой измеряемой плотности. При этом разрешающая способность плотномера и, следовательно, его точность завысит только от частоты генератора 18, которая может задаваться в соответ- 55

"ствии с требуемыми точностными характеристиками.

Таким .образом, в предлагаемом

1 плотномере используется зависимость между длительностью (временем) разряда запоминающей емкости н диапазоном изменения давления от одного фиксированного значения до другого .(эталонного),ввиду чего достигается большая по сравнению с известным точ,ность получаемого результата измерения.

Разработан макетный образец, испытания которого при колебаниях исследуемой плотности от 1000 до

1200 км/мэ показывают осуществимость и работоспособность предложенного плотномера. Достигнутая. погрешность измерения составляет + 0,7%.

Формула изобретения

Пневмометрический плотномер жидкости, содержащий две пневмометрическне трубки, одна из которых погружена в эталонную жидкость, а другая, соединенная с источником сжатого воздуха, в исследуемую жидкость, и измерительную систему, включающуюблок управления, нуль-орган, запоминающую емкость, которая через первый клапан соединена с источником сжатого воздуха, а через второй с одНоА из клемм пневмосопротивления, при этом управляющие входы первого и второго клапанов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, и регистратор, первый вход которого соединен с выходом нуль-органа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью иовышения точности измерения, запоминающая емкость соединена с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к пневмаметрической трубке, погруженной в эталонную жидкость, н соединен со второй клеммой пневмосопротивления, при этом второй вход регистратора подключен ко второму выходу блока управления.

Источники информацИМ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 191202, кл. G N 9/28, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2760350/16-25, кл. G N 9/26, 27.04.79 (прототип).

935746

f9

5 Г1 1

Составитель В.Алексеев

Редактор М. Петрова Техред А. Бабинец Корректор А.Ференц

Заказ 4196/42 Тираж 867 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4