УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ОБЪЕМА ЕМКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК G01F17/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к устройствам для измерения внутреннего объема емкости, и наиболее эффективно может быть использовано для определения внутреннего объема газовых баллонов различной емкости (от нескольких литров до сотен литров).

Известно устройство для определения объема емкости, содержащее эталонную и измеряемую емкости, каждая из которых соединена с горловиной, излучателем звука для возбуждения звуковых колебаний в емкостях и приемником звукового давления, связанными с электроизмерительной системой (а.св. N 476451, кл. G 01 F 17/00, 1973).

В емкостях возбуждают звуковые колебания одной постоянной частоты и объем определяют по величине электрических сигналов, соответствующих звуковым колебаниям в эталонном и измерительном сосудах.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности компенсации различий температуры воздуха в горловинах эталонной и измеряемой емкостей, что приводит к погрешности измерения.

Из известных устройств для измерения внутреннего объема емкости наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [2]
Это устройство для измерения внутреннего объема емкости содержит измеряемую емкость, излучатель звука и установленный в измеряемой емкости приемник звука, связанные с электроизмерительной системой.

Устройство содержит также емкость с отличным от воздуха газом, подсоединяемую к измеряемой емкости.

Для определения объема измеряемой емкости вначале измеряют собственную частоту колебания заключенного в емкости газа, а затем в емкость вводят другой газ и измеряют собственную частоту колебаний образованной в емкости газовой смеси. Искомый объем рассчитывают по формуле.

Недостаток известной конструкции устройства для измерения внутреннего объема емкости заключается в том, что длительность процесса измерения увеличена из-за двухкратного измерения собственной частоты колебаний, а также имеет место значительная погрешность измерения в условиях поточного производства, когда температура газа в измеряемых емкостях будет различной, в то время как температура второго газа остается неизменной.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения внутреннего объема емкости, содержащее измеряемую емкость, излучатель звука и установленный в измеряемой емкости приемник звука, связанные с электроизмерительной системой, согласно изобретению, снабжено дополнительной камерой с двумя отверстиями одинаковых размеров, одно из которых соединено с горловиной измеряемой емкости, а другое сообщено с атмосферой, и дополнительным приемником звука, установленным в дополнительной камере, при этом излучатель звука сообщен с камерой.

Такое конструктивное выполнение устройства для измерения внутреннего объема емкости позволяет снизить погрешность измерения, вызываемую колебаниями температуры измеряемой емкости относительно температуры окружающей среды, благодаря тому, что приводят измерения резонансных частот одновременно для двух колебательных систем:
1. Гибкость воздуха в объеме измеряемой емкости и массы воздуха в патрубках (отверстиях) камеры;
2. Гибкость воздуха в объеме камеры и массы воздуха в патрубках (отверстиях) камеры.

Участие одних и тех же, причем одинаковых, масс воздуха в двух различных резонансах снижает влияние температур на отношение резонансных частот и позволяет вычислять искомый объект по формуле:
V_x= V_к- ·V_к где f_x резонансная частота первой системы;
f_о резонансная частота второй системы;
V_к внутренний объем камеры.

Поиск известных в науке и технике решений, которые могут содержать заявленные отличительные признаки, показал, что предложенное устройство отвечает критерию "технический уровень.

На чертеже изображена схема устройства для измерения внутреннего объема емкости.

Устройство для измерения внутреннего объема емкости состоит из измеряемой емкости 1, излучателя 2 звука, приемников 3 и 4 звука, связанных с электроизмерительной системой 5. и дополнительной камеры 6 с двумя противоположно расположенными отверстиями 7 и 8 одинаковых размеров. Отверстие 7 сообщено с атмосферой, а отверстие 8 соединено с горловиной измеряемой емкости 1,
Приемник 3 звука установлен в измерительной емкости 1, а приемник 4 в дополнительной камере 6. Излучатель 2 звука сообщен с камерой 6 через отверстие 9, ось которого перпендикулярна оси отверстий 7 и 8.

Электроизмерительная система 5 связана с блоком вычисления 10 объема измеряемой емкости 1. Основные соотношения, которые необходимо обеспечить в предлагаемом устройстве:
площадь сечения отверстия 7 (S_к) должна быть равна площади отверстия 8 (S_х);
глубина отверстия 7 (l_к) должна быть равна глубине отверстия 8 (l_x), т.е. l_к= l_х;
объем камеры 6 (V_о) должен быть значительно меньше объема измеряемой емкости (V_х), т.е. V_o ≅ V_х.
Устройство работает следующим образом.

Излучатель 2 звука возбуждает звуковые колебания частотой f₁, которые излучаются через отверстия 7 в окружающее пространство и одновременно проходят через отверстие 8 внутрь измеряемой емкости 1, например газового баллона.

При настройке частоты f₁ колебаний на резонансную частоту f_xемкости 1 приемник 3 зарегистрирует максимум амплитуды колебаний: в этот момент измеряется значение резонансной частоты f_х. Излучатель 2 одновременно возбуждает колебания другой частоты f₂, которая настраивается на частоту f_о камеры 6 по максимуму сигнала на выходе приемника 4.

Такой режим работы излучателя 2 обеспечивается, например, двумя независимыми генераторами напряжения переменной частоты в электроизмерительной системе 5.

Далее сигналы f_о и f_х поступают в блок вычисления 10, где происходит вычисление объема V_х измеряемой емкости по приведенной ранее формуле.

Пример расчета: V_к 2 л. Измеренные частоты f_o и f_х составляют соответственно 10 и 10 Гц.

Тогда
V_x= 1/42-1/2×2 49л
Погрешность определения объема V_х обусловлена погрешностью измерения резонансных частот и погрешностью заданного объема V_о.

Предложенное устройство для измерения внутреннего объема емкости по сравнению с известными позволяет повысить точность измерения объема емкостей с температурой, отличающейся от температуры окружающей среды.

Использование: в измерительной технике для определения внутреннего объема газовых баллонов различной емкости (от нескольких до сотен литров). Сущность изобретения: с целью повышения точности измерений, устройство содержит измерительную емкость 1, излучатель звука 2, установленный в измерительной емкости 1 приемник звука 3, дополнительную камеру 6 с двумя противоположно расположенными отверстиями 7 и 8 одинаковых размеров. Отверстие 7 сообщено с атмосферой, а отверстие 8 соединено с горловиной измеряемой емкости 1. В дополнительной камере установлен дополнительный приемник звука 4, при этом излучатель звука 2 сообщен с камерой 6 через отверстие 9. Излучатель и приемник звука связаны с электроизмерительной системой 5. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ОБЪЕМА ЕМКОСТИ, содержащее измеряемую емкость, излучатель звука и установленный в измеряемой емкости приемник звука, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной камерой с двумя противоположно расположенными отверстиями одинаковых размеров, одно из которых соединено с горловиной измеряемой емкости, а второе сообщено с атмосферой, и дополнительным приемником звука, установленным в камере, при этом излучатель звука сообщен с камерой.