Способ измерения плотности среды Советский патент 1988 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к измерительной техгшке и может быть использвано в различных областях промышленности для автоматического определения плотности среды, например в неф- тедобьшающей промышленности для определения плотности бурового раствора в составе АСУ ТП бурения нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем учета изменения упругости крепления контейнера.

На чертеже изображено устройство для измерения плотности среды, pea- лизующее предлагаемый способ.

Устройство содержит контейнер 1 с известной массой, полость 2 которого заполнена анализируемым веществом с неизвестной массой. Контейнер 1

посредством упругого элемента, выполненного в виде плоской пружины 3, закреплен в корпусе 4. Контейнер 1 жестко соединен с подвижным элементом 5 электромагнитного возбуди- .теля 6 колебаний, электрически соединенного с усилителем 7, к входу которого подключен датчик 8 колеба- 1ШЙ, кинематически связанный с подвижным элементом 5 электромагнитно- го возбудителя 6 колебаний.

На контейнере 1-установлен калиброванный груз 9 с известной массой М выполненный в виде электро- магш1та с электрической обмоткой 10, Посредством конического буртика 11 калиброванный груз 9 опирается на подставку 12 с ответной конической выточкой под буртик 11,

Полюса электромагнита калибро- BcLHHoro груза 9 смонтированы против магнитомягкой перемычки 13, выполненной в виде усеченного перевернутого конуса, поверхность которой является зеркальным отображени- ем полюсов электромагнита калиброванного груза 9, Электромагнитный возбудитель 6 колебаний с обмоткой 14 возбуждения жестко закреплен на 4, Соосно с контейнером 1 на корпусе 4 закреплены входной 15 и выходной 16 штуцеры, соединенные с контейнером посредством эластичных элементов 17 и 18, Выходы усилителя подключены к входу частотомера 19 и обмотк . 14 возбуждения электромагнитного воз удителя 6 колебаний, а выход частотомера 19 подключен к входам блока 20 определения массы вещества в контейнере 1 и блока 21 определения и корректировки жесткости пружины 3 контенера 1, выход которого подключен к входной цепи блока 20 определения массы вещества в контейнере 1, в свою очередь выход которого через идентификатор 22 плотности подключен к блоку 23 отображения информации. Управляемые входы электронных блоков и электрическая обмотка 10 калиброванного груза 9 подключены к выходу блока 24 управления.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемое вещество, например жидкость с неизменной-массой m и плоностью р 5 через входной штуцер 15 поступает в полость 2 контейнера I с массой М, которьш связан с упругим элементом, выполненным в виде, например, плоской пружины 3 с коэффициентом жесткости С. Электромагнитный возбудитель 6 с усилителем 7, охваченным положительной обратной связью через датчик 8 колебаний, представляет автоколебательное звено, которое под де.гствием возмущающей силы, создаваемой электромагнитным возбудителем 6 колебаний с обмоткой 14 возбуждения, возбуждается в автоколебательном режиме на резонансной частоте.

Из-за недостаточности точности изготовления пружины 3 ее жесткость С колеблется. Измерить ее в достаточной мере точно затруднительно. Кроме того, уже в процессе эксплуатации под действием знакопеременных нагру- .зок, действующ1-:Х на пр ткину 3 при ее упругих деформациях, происходит ее старение, что приводит к изменению коэффициента жесткости, который также дополнительно изменяется от действия температуры. Следствием этого является недостаточная точност измерения плотности анализируемой среды. Поэтому автоматически непосредственно в процессе эксплуатации устройства происходит периодическое измерение истинного значешш жесткости С пружины 3, Командным сигналом с блока 24 управления на электрическую обмотку 10 к-алиброванного груза 9 с известной массой т подается электрический ток, под действием электромагнитного поля которого калиброванный груз 9 жестко прикрепляется к магнитомягкой перемычке 13,

1АД2878

в результате чего колеблющаяся масса контейнера М с анализируемым веществом с неизвестной массой тп изменяется на заранее известную калиброванную

в з о

5 10

массу Мц, в следствие чего происходит изменение резонансной частоты колеба- .ний на новую частоту f. которая поступает в блок 21 определения и корректировки коэффициента жесткости пружины 3 контейнера 1, на второй ,., вход которого поступает значение резонансной частоты f, , измеренное частотомером 19 до присоединения известной массы тп калиброванного груза 9. В блоке 21 по измеренным частотам

f, и

fj вычисляется истинное значение

коз.ффициента жесткости,которое позволяет более точно определить измеряемую плотность среды.

Пример. Контейнер 1 с известней массой ,С407 кг-с /м, в полости которого находится анализируемое вещество с неизвестной массой, вибр трует на измеренной резонансной частоте f( 157 1/с . При присоединении к контейнеру 1 калиброванной массы Шц - 0,025 резонансная

частота становится равной f

вещества с неизвестной массой т, заполняющего полость контейнера с объемом V 0,000581 м , равна

101 ,9 кг/м..

Применение способа измерения плотности среды позволит повысить точность из-мерения плотности среды за счет исключения влияния на результат

измерений старения упругого элемента, подверженного периодическим знакопеременным упругим деформациям в процессе эксппуатации, изменения его коэффициента жестк.ости от действия температуры, неточного определения жесткости в процессе изготовления упругого элемента.

Ф о р мула изобретения

Способ измерения плотности среды, основанный на измерении резонансной частоты датчика, выполненного в виде упругого закрепленного контейне- 25 ра, заполненного испытуемой средой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем учета изменения угфу- гости крепления контейнера, упругость

Изобретение относится к вибрационным способам измерения плотности. С целью повьшения точности измерений плотности среды за счет учета изменения жесткости упругого подвеса к колебательному зонду датчика периодически механически жестко присоединяют эталонную массу и по изменению резонансной частоты судят о жесткости упругого подвеса зонда, которая может изменяться от ряда внешних факторов, 1 ил.

1/с. Тогда значение коэффи- 30 крепления контейнера определяют жейт- циента жесткости равно 2465 кг/м.ко подсоединяя к контейнеру эталонПосле определения коэффициента .ную массу и измеряя изменение резожесткости плотность анализируемогонансной частоты.

3

выход

IS