Вибрационный датчик плотности Советский патент 1983 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к приборам для измерения плотности жидкости. Известен вибрационный датчик плот иости погружного типа, в котором чувствительный элемент вЕДюлнен в виде биметаллической пластины, изгибающейся под действием температуры и меняющей величину присоединенной мас сы исследуемой жидкости, что компенсирует температурную погрешность дат чика fll. Недостатком его является то, что при изменении формы колеблющейся пластины меняется не только присоединенная масса жидкости, но и сила вязкого трения, что вызывает дополни тельные погрешности измерений. Наиболее близким по технической .сущности к предлагаемому является датчик плотности жидкости, содержащий резонатор в виде двух параллельных упругих трубок, закрепленных на краях в основание резонатора, систему возбуждения и съема, колебаний, термокомпенсатор, выполненный в виде преобразователя температуры (термистора ), закрепленного на измерительном резонаторе и связанного с усилителем и электромеханическим пре образователем усилия, действующего вдоль продольной оси симметрии резонатора 2}. Недостатком данлого плотномера является низкая точность термокомпен сации ввиду наличия большого числа преобразователей аналогового типа. Целью изобретения является увеличение точности измерения плотности. Поставленная цель достигается тем что в вибрационном датчике плотности содержащем резонатор в виде двух параллельных упругих трубок, закреплен ных на краях в основания резонатора. систему возбуждения и съема колебаний, термокомпенсатор, термр-, компенсатор выполнен в виде направленной вдоль оси симметрии резонатора и закрепленной в его основании третьей трубки из материала с коэффициентом линейного растиирения, удов летворяющим условие 41 и со следующим соотношением площаде поперечных сечений трубки термоком. пенсатора и каждой из трубок резона тора б /5 V где ot,, и оС, -коэффициенты линей ного расширения материалов трубок | термокомпенсатора и резонатора соответственно/-модули Юнга материалов трубок термокомпенсатора и резонатора;-площади поперечных сечений трубок термокомпенсатора и резонатора; -температурный коэффициент собственной частоты резонатора;-длина трубки резонатора ; -момент инерции поперечного сечения трубок резонатора На чертеже представлена схема вибрационного датчика плотности. Датчик содержит проточный резонатор в виде двух одинаковых параллельных трубок 1 из упругого материала с низким температурным козффициен.том линейного расширения и центральной трубки 2, выполненной из материала с большим коэффициентом линейного расширения. Все три трубки жестко заделаны в полых основаниях 3 и 4, через/ ррторые подводится и отводится испыт туемая среда, протекающая по парал вдьнымтрубкам 1. Неподвижная центральная трубка 2 в своей средней части закреплена в корпусе датчика элементами 5, отходящими от центра масс колебательной системы. Система возбуждения резонатора состоит из приемника колебаний б, усилителя 7 и возбудителя 8. Частотомер 9 предназначен для регистрации выходного сигнала датчика. Гибкие элементы 10 и 11 технологического трубопровода предназначены для отделения резонатора от патрубков 12 и 13 технологического трубопровода и предотвращения рассеяния колебательной энергии во внешние элементы конструкции. Вибрационный датчик -плотности работает следующим образом. . Измеряемая среда входит в датчик по патрубку 12 через гибкий элемент 10 и полое основание 3, протекает по параллельным трубками 1 и 2, далее через полое основание 4 и гибкий элемент 11 выходит из датчика по патрубку 13. Система возбуждения приводит в автоколебание в противофазе трубки 1 резонатора. Частота автоколебаний, определяемая плотностью протекающей жидкости, регистрируется частотомером 9. При изменении температуры контролируемой жидкости на величину 4t происходит отклонение з частоты колебаний резонатора от начгшьного значения (, в соответстви с равенством -jfgf i / тё тературный коэффициент частоты колебаний трубок резонатора. Действуя на боковые трубки растягивающим усилием Ng , можно вызвать обратное отклонение частоты колебаний от начального значения ,fe iA..+4-f. ы-2б зг2б длина боковой трубки резонатора; и Ig- модуль упругости материала и йомент инерцит сечения боковой труб .- -- : . . киу Kg- усилие, растягивающее боковую трубку. Легко установить, что величина усилия ИЧд, возникающего при нагреве центральной и боковых трубок дат чика за счет различия их коэффициен тов линейного расошрения, определяется зависюФостью . ,,;: и - коэффициенты-лине где ы, ного расширения центральной и бок вой Tpy6oKj сортветственно, Б ц - модулЪ упругости материала дентральной трубки; 5ц и Sj - площади поперечных сечений центральной и боковой трубок. Таким образом, cjn««apHoe отклонение частоты колебаний резонатора от , начального значения при изменении температуры контролиру юй среды бу-, дет равно нулю, если выбирать центральную трубку с плоцгщьЬ поперечного сечения, удовлетворяющей соотношениеПри этом разность коэффициентов Линейного расширения материалов центральной и боксшой трубок должна быть не меньше .. 5 Предлагаемая конструкция датчика ; обеспечивает высокую точность измерений плотности жидкости при неста- / бильности ее температуры, что имеет существенное значение в различных отраслях промшалеиности.

ВИБРАЦИОННЫЙ ДАТЧИК ПЛОТНОСТИ, содержащий резонатор :в виде двух ,параллельных упругих трубок, закрепленных на краях в основания резонатора, систему возбуждеиия и съема колебаний, тесялокомпенсатор, о т л и ч а к ц и и с я тем, что, с цедыо побышения точности измерений, термокомпенсатор в олнеи в виде направленной вдоль оси симметрии резонатора и закрепленной в его основании третьей трубки из материала с коэффициентом линейного расширения, удовлетеорякнцим условие 4545 . V e i2rи со следующим соотнсниением площадей поперечных сечений трубки термокомпенсатора и ка;1шой из трубок резонатора где вЬц и oCjj - коэффициенты линейного расширения материёшов трубок . термоксмпенсатора и резонатора соответственно; to и fij - модули Юнга материалов трубок Tep-|j мокомпенсатора и ф резонатора соот,ветственно; $ц и 5 5 - площади поперечных речений трубок тёрмокомпен-сатора и резонатр-g -ра; :v .. ,: - температурный коэффшхиент собственной частоты резонатора;КЛ - длина трубки резонатора; . 1N3 .|g - момент инерции поперечного |чД сечения трубок резонатора