Способ измерения массы жидкости в резервуаре произвольной конфигурации Российский патент 2023 года по МПК G01F23/28 

Изобретение относиться к средствам измерения массы жидких продуктов (любой структуры), находящихся в резервуарах (танках) произвольной конфигурации.

Известно устройство для измерения массы жидкости в резервуаре [1], содержащее корпус и чувствительный элемент буек постоянного сечения, связанный тросом с преобразователем перемещения буйка, состоящим из передаточного механизма и индикатора. Сущность изобретения заключается измерении массы жидкости посредством погружения, специально проектируемого под измеряемую жидкость буя, с целью определения ее уровня и последующего аналитического расчета выталкивающей силы, определяемой по степени деформации пружины жестко, связанной с погружаемым буем.

Недостатками данного изобретения является: необходимость изготовления буя под каждую измеряемую жидкость, что влечет значительные экономические затраты при изменении типа измеряемой жидкости, необходимость обязательного погружения буя в измеряемую жидкость, что требует постоянного технического обслуживания после измерения, наличие механических элементов в системе измерения таких как пружина, применение которой влечет за собой определенный уровень погрешностей, вызванных износом вследствие длительной эксплуатации.

Известно устройство для измерения веса жидкости в резервуаре содержащее мембранный гидравлический индикатор давления, соединенного с измеряемой жидкостью разделителем, связанным с рычажным механизмом весов. Сущность изобретения заключается в измерении веса столба жидкости, подаваемой в резервуар и воздействующей на разделитель, установленный на дне резервуара, через который жидкость попадает в емкость, в которой размещается мембрана. Под давлением столба жидкости мембрана воздействует на механизм десятичных весов. Процесс измерения массы жидкости заключается в компенсации в уравновешивании механизма десятичных весов с помощью грузов. [2]

Недостатками данного изобретения является: наличие рычажного механизма десятичных весов, необходимость интеграции в резервуар разделителя и необходимого количества соединительных труб, контакт с измеряемой жидкостью, что требует регулярного технического обслуживания, погрешности при измерениях десятичными весами.

Целью изобретения является обеспечение получения достоверных результатов измерений массы жидких продуктов (любой консистенции) в резервуаре (танке) произвольной конфигурации.

С этой целью предлагается использовать приведенную на фиг. 1 схему измерения массы жидкости. На верхнюю часть резервуара (танка) произвольной конфигурации (1), содержащую внутри себя жидкость (2), массу которой требуется измерить, устанавливается ультразвуковой датчик (4), который жгутом соединяется с блоком управления (3). Блок управления, включающий в себя микроконтроллер и устройство индикации (фиг. 2) циклично опрашивает ультразвуковой датчик (фиг. 3) и на основании полученных от него данных по специальному алгоритму (фиг. 4) вычисляет текущую массу измеряемой жидкости, значение которой отображается на индикации.

Цель достигается в два этапа: этап - предварительной адаптации системы измерения к конфигурации резервуара (танка) и этап - измерения массы продукта на основании, полученных данных после адаптации измерительной системы.

Адаптация производится путем подключения системы измерения к исходному резервуару (танку) для последующей тарировки, включающую в себя последовательное заполнение резервуара порциями (заливками) воды, определяемыми чувствительностью измерительного ультразвукового датчика и диаметром резервуара (танка) произвольной конфигурации по его самой широкой части, с одновременным его опросом, включающим в себя снятие измеренных показаний высоты столба жидкости, находящейся в резервуаре и последовательной с записью их в таблицу, хранящуюся во flesh-памяти.

Измерение показаний высоты столба жидкости, находящийся в резервуаре, осуществляется посредством измерительного ультразвукового датчика, установленного на верхнюю часть корпуса резервуара (танка), основанного на принципе акустической локации, представляющим собой модуль (фиг. 3) на лицевой стороне печатной платы, которого расположены передающий и приемный ультразвуковые датчики. Передающий модуль с подачей на него питающего напряжения излучает ультразвуковую волну, состоящую из пачки импульсов, одновременно с этим на выходе приемного датчика появляется сигнал высокого уровня (логическая единица). Часть отраженной ультразвуковой волны от какого-либо объекта поступает на приемный датчик, на выходе которого появляется сигнал низкого уровня (логический 0). Исходя из этого измеряется интервал времени (времени запаздывания), при котором на выходе приемного датчика присутствовал сигнал высокого уровня (логическая единица) возможно вычислить расстояния до объекта, от которого произошло отражение:

где D₀ - измеряемая дальность до объекта, с_зв - скорость распространения звука в воздухе (определяется по формуле Лапласа).

Полученные данные измеренной высоты столба жидкости записываются в соответствующую область flesh-памяти по заданным адресам для дальнейшего вычисления массы жидкости.

Процесс вычисления массы жидкого продукта осуществляется согласно алгоритму (фиг 4) посредством программы перекодировки, включающей в себя поиск номера адреса регистра, соответствующей номеру заливки, по значению измеренной высоте столба жидкости и умножения на массу одной порции (заливки) в виде заранее измеренной, или взятой таблично, константы плотности измеряемой жидкости.

Изобретение может быть применено в отраслях народной промышленности (нефтяной, химической, пищевой, строительной) и сельского хозяйства в которых необходимо производить бесконтактным способом измерение массы жидкости любой консистенции в емкостях сложной конфигурации.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент №2033597 (РФ). Устройство для измерения массы жидкости в резервуаре. МПК G01F 23/30, Хусаинов Б.Г., Мигранов М.М., Кречетников Ю.Д. Заявка №4871393/10 от 3.10.1991. Опубл. 20.04.1995 (прототип).

2. Патент №97403 (СССЗ). Устройство для измерения веса жидкости в резервуарах. МПК G01G 5/02, G01F 23/16, Шульгин В.Х. Заявка №447041 от 6.10.1952. Опубл. 1.01.1954 (прототип).

Изобретение относится к средствам измерения массы любых жидких продуктов, находящихся в резервуарах произвольной конфигурации. Способ измерения массы жидкости в резервуаре произвольной конфигурации включает два этапа: этап предварительной адаптации системы измерения к конфигурации резервуара и этап измерения массы жидкости на основании данных, полученных после адаптации измерительной системы. На первом этапе осуществляют подключение системы измерения к исходному резервуару; проводят тарировку, включающую в себя последовательное заполнение резервуара порциями жидкости, определяемыми чувствительностью измерительного ультразвукового датчика и диаметром резервуара произвольной конфигурации по его самой широкой части; одновременно с заполнением резервуара опрашивают ультразвуковой датчик, измеряя показания высоты столба жидкости, находящейся в резервуаре с последовательной их записью в таблицу, хранящуюся во flash-памяти микроконтроллера блока управления. На втором этапе осуществляют измерение показаний высоты столба жидкости посредством измерительного ультразвукового датчика, установленного на верхнюю часть корпуса резервуара, используя принцип акустической локации; вычисляют массу жидкости посредством поиска номера адреса регистра, соответствующего номеру порции, соответствующей значению измеренной высоты столба жидкости, и умножение на массу порции и заранее измеренной, или взятой по таблично, константы плотности измеряемой жидкости. Технический результат - достоверное измерение текущей массы любых жидких продуктов для их учета и хранения. 4 ил.

Способ измерения массы жидкости в резервуаре произвольной конфигурации, включающий:

- этап предварительной адаптации системы измерения к конфигурации резервуара, на котором:

осуществляют подключение системы измерения к исходному резервуару;

проводят тарировку, включающую в себя последовательное заполнение резервуара порциями жидкости, определяемыми чувствительностью измерительного ультразвукового датчика и диаметром резервуара произвольной конфигурации по его самой широкой части;

одновременно с заполнением резервуара опрашивают ультразвуковой датчик, измеряя показания высоты столба жидкости, находящейся в резервуаре с последовательной их записью в таблицу, хранящуюся во flash-памяти микроконтроллера блока управления;

- этап измерения массы жидкости на основании данных, полученных после адаптации измерительной системы, на котором:

осуществляют измерение показаний высоты столба жидкости посредством измерительного ультразвукового датчика, установленного на верхнюю часть корпуса резервуара, используя принцип акустической локации;

вычисляют массу жидкости посредством поиска номера адреса регистра, соответствующего номеру порции, соответствующей значению измеренной высоты столба жидкости, и умножение на массу порции и заранее измеренной, или взятой потаблично, константы плотности измеряемой жидкости.