Камертонный плотномер для жидких сред Советский патент 1984 года по МПК G01N9/32 

1 Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может найти применение для измерения плотности жидких сред в химической, нефтехимической, горнодобывающей и других отраслях промышленности. Известен камертонный плотномер для жидких сред, датчик которого вьтолнен в виде двух последовательно установ- ленных в герметичном корпусе сдвоенных трубчатых камертонов, на выступающих за корпус основаниях которых установлены сильфоны, при этом камертоны и сильфоны заполнены несмешивающийися жидкостями с границей раздела в се1 едине ветвей L JНедостатком указанного плотномера является снижение абсолютной чувствительности при отклонении границы раздела жидкостей, заполняющих ветви, от положения, для которого рассчитывают ся оптимальные геометрические размеры ветвей. Наиболее близким к изобретению является камертонный плотномер для жид.ких сред, содержащий корпус, датчик, С выполненный в виде трубчатого сдвоен ного камертона, сильфонов, установлен ных на выступающих за корпус ножках камертона и образующих с ним единую полость, заполненную двумя несмешива ющимися жидкостями с различной плотностью и границей раздела в середине ветвей, систему возбуждения колебаний камертона и измерительный прибор С 23. При погружении известного плотномера в контролируемую среду сильфоны деформируются под действием разности ее гидростатических давлений и перемещают границу раздела жидкостей, заполняющих камертон. Так как заполняющие камертон жидкости имеют различные плотности, то при перемещении границы . раздела изменяется масса ветвей камертона, а следова тельно, его частота колебаний, которая зависит от контролируемой плотности. Однако в известном плотномере максимум чувствительности резонатора достигается только в одной точке диапазона измерений (обычно в середине диапазона), для которой -определены геометрические размеры резонатора. Это объясняется тем, что в соотношенио для определения толщины стенки п камертона, обеспечивающей максимум 302 чувствительности, входит плотность среды в камертоне. При отклонении контролируемой плотйости от значения, для которого определена толщина п стенки, абсолютная чувствительность уменьшается. Целью,изобретения является обеспечение максимальной чувствительности датчика во всем диапазоне измерений. Поставленная цель достигается тем, что в камертонном плотномере для жидких сред, содержащем корпус, датчик, вьшолненный в виде трубчатого сдвоенного камертона, сильфонов, установленных на выступающих за корпус ножках камертона и образующих с ним единую полость, заполненную двумя несмешивающимися жидкостями с различйой плотностью и границей раздела в середине ветвей, систему возбуждения колебаний камертона и измерительный прибор, на ножках камертона дополнительно установлены два компенсационных сильфона, торцовые стенки которых через равноплечий рычаг связаны с пропорциональным преобразователем силы. Такое выполнение плотномера позволяет застабилизировать границу раз-, дела заполняющих камертон жидкостей в одном положении независимо от значения измеряемой плотности. Поскольку толщина стенки камертона выбрана для указанного положения границы раздела, то камертон имеет максимальную чувствительность во всех диапазонах измерения. На чертеже изображена блок-схема плотномера. Плотномер содержит резонатор 1 типа сдвоенного трубчатого камертона установленного в герметичном корпусе 2. На основаниях 3 и 4 камертона, выступающих за корпус, установлены основные сильфоны 5 и 6. В корпусе 2 также установлены компенсационные сильфоны 7 и 8, сообщающиеся через основания камертона с основными сильфонами. .Основные и компенсационные сильфоны, а также ветви камертона до их середин заполнены двумя несмешивающимися жидкостями 9 и 10с различной плотностью и границей раздела в середине ветвей. Центры компенсационных сильфонов при помощи шарниров соединены с рычагом 1, установленным на оси 12. , Конец рычага механически связан с пропорциональным преобразователем силы 13. Измерительная цепь плотномера включает приемник колебаний 14 усилитель 15, возбудитель колебаний 16, включенные по схеме электромеханического автогенератора. В измерительную цепь входит опорный генератор 17, например любой низкочастотный генератор с плавной регулировкой частоты, блок 18 вычитания частот, например, собранный по схеме с знакочувствительным входом. На вход блока вычитания частот подключен выход опорного генератора и системы возбуждения колебаний камертона, а выход блока вычитания частот Подключен ко входу стандартно го дискретно-аналогового преобразова теля 19, выход которого подключен к измерительному прибору 20, например к автоматическому потенциометру, и к пропорциональному преобразователю силы. Плотномер погружается в контролируемую среду 21 с помощью штанги 22 в которой проложены соединительные кабели для связи датчика с измерительной цепью. Прибор работает следующим образом. После погружения датчика в среду 21 так, что верхний сильфон 5 погружен на глубину h, а нижний сильфон 6 на глубину 112, на сильфоны на7 чинает деиствог-.т-ь гидростатическое давление Р ff.b-,; ;)2 контролируемой среды. Под действием разности давлений dp p-j Г (|) пропорциональной контролируемой плотности, перемещается за счет деформации сильфонов граница раздела жидкостей 9 и 10 в камертоце. В результате этого изменяется масса ветви камертона, а следовательно, частота его колебаний, возбуждаемых возбудителем 16, сигнал обратной связи на который поступает от приемника 14 через усилитель 15, отклоняется от своего начального значения f. . Это значение установлено на генераторе 17, поэтому на выходе блока 18 вычитания частот появляется сигнал, пропорциональный отклонению частоты камертона, а следовательно контролируемой плотности. Этот частотный сигнал преобразуется в аналоговый блоком 19, регистрируется измерительным прибором 20 и преобразуется преобразователем 13 в усилие, которое вызкшает поворот рычага II вокруг оси 12, при этом сильфоны 7 и 8 деформируются, возвращая границу раздела жидкостей 9 и 10 в положение, близкое к первоначальному. Этим обеспечивае|Тся cl-aтическое следящее уравноветивающее сохранение границы раздела жидкостей 9 и 10 в одной зоне при любом значении контролируемой плотности, что, обеспечивает при заданной относительной толщине стенки ti т- камертона максимум чувствительности во всем диапазоне и.мерений. В предлагаемом приборе при толщине стенки резонатора, обеспечивающей максимум чувствительности р в се глох редине диапазона контролируемых плотностей, чувствительность Я,8,, на краях диапазона примерно в три раза меньше S , поэтому средняя чувствительность датчика предлагаемого плотномера втрое выше. Это позволяет повысить точность измерения на 30%.

КАМЕРТОННЬЙ ПЛОТНОШР ДЛЯ ЖИДКИХ СРЕД, содержащ{{й корпус, дат чик, выполненный в воде трубчатого сдвоенного камертона, сильфонов, установленных на выступаювтх за корпус if ножках камертона и образующих с ним единую полость, заполненную двумя яесмешивающимися жидкостями с различной плотностью и границей раздела в середине ветвей, систему возбуждения колебаний камертона и измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения максимальной чувствительности датчика во всем диапазоне измерений, на ножках камертона дополнительно установлены два компенсационных сильфона, торцовью стенки которых через равноплечий рычаг связаны с пропорциональным преобразователем силы. w с о 00 00 00