Способ измерения массового расхода среды Советский патент 1991 года по МПК G01F1/78 

колебания на второй собственной форме колебаний под действием сил инерции Кориолиса (линия 20, фиг.1 и 3).

Уравнение движения резонатора на первой собственной форме колебаний имеет вид

Y -|- (1 - cos ax)sintOt,(I)

где А - амплитуда вынужденных колебании ; 2fr

1

а -г-;

где R,L,M,N - постоянные интегр - рования;

В Ab QMCOs«t а

Постоянные интегрирования находят из граничных условий, определяющихся условиями закрепления. Для жест- кого закрепления концов резонатора имеют

х О

0; х L

Y(x)

15

1 - длина резонатора; (0 2 H f - круговая частота колебаний ,

Ј - частота колебаний. На участок резонатора, имеющий длину dx и содержащий внутри контролируемую жидкость с погонной массой m (фиг.З), действует сила инерции Кориолиса dFy.:

F к 2mV

.&.

dxdt

(2)

где V - скорость движения среды;

t - время; mV Q j-массовый расход среды;

х - координата длины трубки. Подставив в выражение (2) значение Y из уравнения (1), получают

db AQCOQ sinaxcosCOtdx.

(3)

К

Для малых деформаций уравнение упругой линии под действием сил инерции Кориолиса имеет вид

Г-т d 1

LUI -jrj

dFK dx

где Е - модуль упругости материала

резонатора; Л,

I 77(D -d ) - момент инерции се оч

чения резонатора;

D и d - наружный и внутренний диа- метры резонатора соответственно .

3 результате решения уравнения (4) получают

-,{- -,- sb

х + Мх + Ы ,

R 3 ах+ -g- х +

(5)

х О

dlM dx

0.

х L

й тросойи

че)

е нер4)

20 Тогда постоянные интегрирования N 0;

и . - -J-, .

25 L - -

L aL

2В

R гзаь

30 Подставив полученные значения постоянных интегрирования в уравнение (5), имеют

, ACOQM Г 2 3

Y ggf -Г sinax - ---2 к +

35 , -1

+ - х - х cosOt. (6)

Так как колебания под действием сил инерции Кориолиса происходят в резо- 40 нансе, то их амплитуда возрастает в Q раз, где Q - величина механической добро-ности резонатора.

Тогда уравнение (6) примет вид

« --gglr- 4-

sinax 2332

-.- v-4- ---- v -

50 х cosGJt,

(7)

Таким образом, выходной сигнал U приемника 16 колебаний можно представить (фиг.2) в виде суммы двух сос- тавляющих, сдвинутых по фазе на if

2

6 к U2 U2 + U

г

(3)

,&

где U - выходной сигнал приемника 16 в результате колебаний резонатора 2 под действием возбуждающей силы;

и - выходной сигнал приемника 16 в результате колебаний резонатора 2 под действием сил инерции Кориолиса. С учетом выражений (1) и (7) пере-

писывают уравнение (3) в виде

(9)

U2 bsinCOt + ccostjt,

Aqj 2 arctg

2GJQQM( sinax - --- x3 + --- x 2 - x )

Ela (1 - cosax)

I

Из выражения (10) получают значение 20 или для малых фазовых сдвигов массового расхода

0KtАО ЧМ - 2Ј

QM Г t8 Г(11)

,

К(

Ela (I - cosax)

12

4/iTO(sinax - -aL

В случае установки приемников 16 и 17 в пучностях второй собственной формы колебаний разонатора 2,

L

т.е. для х -Ј

к,

QL (16 - 3fr )

Х13)

Если измерить временной интервал A t между мoмeнтa ш достижения выходными сигналами U и Uj определенного амплитудного значения (например, нулевого), то с учетом того, что Alp G)u,t получают

(bt.(14)

Использование предлагаемого способа измерения массового расхода обеспечивает уменьшение погрешности измерения и, следовательно, снижение потерь в результате более точного учета и нормирования расхода сырья и выхода готовой продукции в различных технологических процессах. Формула изобретения

где b -г- (1 - cosax);

QACOQM Г I- Ela 2 L a

sin ax X3 L2 X

-..

Тогда фазовый сдвиг VJЈ и Uj приемников 16 нии определяют как

(10)

алых фазовых сдвигов

ЧМ - 2Ј

,

(12)

г к

+ -r

(12)

- x)

0

5

0

5

0

5

колебаний резонатора в направлении, перпендикулярном скорости потока контролируемой среды, на первой собственной форме колебаний с частотой,равной резонансной частоте второй собственной формы колебаний,и измерении параметров -этих колебаний, о т л и - ч ающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, возбуждают автоколебания второго идентичного резонатора, через который протекает контролируемая среда, на любой собственной форме колебаний определяют резонансную частоту второй собственной формы колебаний второго резонатора, корректируют частоту вынужденных колебаний первого резонатора в соответствии с изменением резонансной частоты второго резонатора, а о величине массового расхода среды судят по временному интервалу между моментами прохождения фиксированное положение двух точек первого резонатора, расположенных в пучностях второй собственной формы колебаний . „ i;

судят по сдвигу фаз колебаний ственной формы колебаний, деленному двух точек первого резонатора, на частоту колебаний первого резона- расположенных в пучностях второй соб- тора.

i

4А

и k-

1 & ./f //&.

«i,;

ЧЈР

)С, ПС Ш

/ VXv

д

ЧАУ VA7

Редактор А.Бобкова

Составитель В.Ярыч Техред А.Кравчук

Заказ 1134

Тираж 427

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Корректор С.Шекмар

Подписное