Устройство измерения уровня жидкости Советский патент 1985 года по МПК G01F23/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике (конкретно - к устройствам измерения уровня жидкости) и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Известен пьезометрический уровнеметр по способу, в котором давление в пьезометрической трубке, погруженной в жидкость, изменяют в пределах достаточных для приведения уровня жидкости в ней к реперной точке, нанесенной на трубке, а. измеряемый уровень определяют по значению этого давления рП.

Однако известным устройством невозможно обеспечить непрерьшное измерение уровня жидкости в сосудах под давлением, так как необходим регулируемый источник сжатого газа.

Наиболее близким к предлагаемому является пьезометрический уровнемер, используемый в сосудах под давлением, содержапщй две трубки и датчик разности давлений 2 ,

Однако вследствие сжатия газа в пьезометрической трубке она заполняется жидкостью, высота столба которой отражает смещение точки отбора давления в слое жидкости, при этом теряется однозначная зависимость между давлением газа в пьезометрической трубке и уровнем жидкости.

Цель изобретения - повышение точности измерения уровня жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерения уровня жидкости, содержащее пьезометрическую трубку, датчик разности давлений, соединенный с пьезометрической трубкой и замкнутой газовой полостью емкости с контролируемой жидкостью,- введены датчик абсолютного давления, соединенный с пьезометрической трубкой, два масштабирующих звена, два сумматора, задатчик опорного сигнала и блок деления, причем выход датчика разности давлений подключен к входу первого масшт-абирующего звена, выход датчика абсолютного давления подключен к первому входу первого сумматора и к первому входу блока деления, выход первого масштабирующего звена подключен к первому входу второго сумматора, задатчик опорного сигнал подключен к второму входу первого

7316 ,2

сумматора, выход которого подключен к входу второго масштабирующего звена, выход второго масштабирующего звена подключен к второму входу 5 блока деления, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, ,

На чертеже приведена блок-схема устройства.

10 Устройство содержит пьезометрическую трубку 1, опущенную в бак и соединенную с датчиком 2 разности давлений и датчиком 3 абсолютного давления, трубку 4, масштабирунлцее

15 звено 5, сумматор 6, задатчик 7 опорного сигнала, масштабирующее звено 8, блок 9 деления, сумматор 10.

Устройство работает следукицим образом,

0 При заполнении бака жидкостью конец пьезометрической трубки 1 погружается в жидкость и тогда абсолютное давление у ее открытого торца Р- начинает превьш1ать абсолютное

5 давление газа Р, которое бьио в баке до достижения жидкостью конца трубки 1. Под действием разности ; давлений , з(сидкость поступает в трубку 1 и сжимает газ в ней до зна0 i чения абсолютного давления Р , которое равно

(1)

Р ,

где р - удельная плотность жидкости;

q - ускорение свободного падения;

h - установившаяся вьюота столба жидкости в трубке 1, Пренебрегая температурными изменениями газа в трубке 1 можно записать

Р«(

(2)

,

где V , Vn - объем газа в трубке 1

соответственно при давлениях Р и Р ,

Однако d

V ,

(3)

4

где d - диаметр трубки 1,

Решая совместно уравнения (1) и (3) и исключая h, получим

Р 2 - V

7d

Из уравнения (2) следует /PZ-PI

Р( - 7

«

« t, где t - длина

трубки 1, Тогда

(Р, - P,)f

pq Р Однако

,,,

где Н. - уровень жидкости в баке

относительно конца трубки

1;

PJ, - абсолютное давление газа

над зеркалом жидкости-. Обозначив Р- .- Pq, получим

(Р - P,)f Pq

(А)

Р-г f

В предлагаемом устройстве величина Рдизмеряется датчиком 2 разности давлений, величина Р - датчиком 3 абсолютного давлемия, а величина Р измеряется и задается при.помощи датчика 3 давления и задатчика 7 опорного сигнала, причем величины выходных сигналов С датчиков 2 и 3 связаны с измеряемыми величинами соотношением С КрР, где Кр - коэффициент чувствительности датчика,.

Выходной сигнал с датчика 2 разности давлений поступает на вход мас1373f64

штабирующего звена 5, величина коэффициента усиления которого равна

1 К

5

- коэффициент чувствительгде Кг, ности второго датчика разности давлений.

Выходной сигнал с -датчика 3 абсолютного давления поступает на вход сумматора бив блок 9 деления. Вто рым слагаемым сигналом сумматора 6 является сигнал с задатчика 7 опорного сигнала, который постоянен и устанавливается при настройке устройства перед заполнением бака жидкостью равным по величине и противоположным по знаку сигналу с выхода датчика 3 так, чтобы выходной сигнал сумматора 10 был равен нулю. Выходной сигнал сумматора 6 поступае Т на вход масштабирующего звена 8,,

t

5 .имеющий,коэффициент усиления Kg

Сигнал с выхода масштабирующего звена 8 поступает на вход блока 9 НИН, где происходит деление его ве-ч личины на величину выходного сигнала; датчика 3. С выхода блока 9 деления сигнал поступает в сумматор 10, где суммируется с выходным сигналом масштабирунлцего звена 5, и с выхода которого может поступать на вторичный измерительный прибор или в систему регулирования. Функции блоков 5...10 можно осуществлять как средствами электроавтоматики, так и пневмоавтоматики, объединенными в вычислительный блок , дополнительный к стандартным датчикам давления.

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ, содержащее пьезометрическую трубку, датчик разности давлений, соединенный с пьезометрической трубкой и замкнутой газовой полостью емкости с контролируемой жидкостью. отличающееся тем, что, с целью повьшгения точности измерения, в него введены датчик абсолютного давления, соединенный с пьезометрической трубкой, два масштабируюпщх звена, два сумматора, задатчик, опорного сигнала и блок деления, причем вькод датчика разности давлений подключен к входу первого масштабирующего звена, выход датчика абсолютного давления подключен к первому входу первого сумматора и к первому входу блока деления, выход первого масштабирующего звена подключен к первому входу второго сумматора, за- датчик опорного сигнала подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к входу второго масштабирующего звена, выход второго масштабирующего звена подключен к второму входу блока деления, g выход которого подключен к второму входу второго сумматора. ро DO по 9)