Устройство для измерения плотности жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01N9/10 

сл С

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к устройствам, предназначенным-для измерения плотности жидкости в широком диапазоне давлений и разнообразных географических условиях. Цель - повышение точности измерения в заданном интервале давлений и при изменении ускорения свободного падения. В устройство, содержащее измерительный поплавок с элементом уравновешивания и преобразователем положения выходного сигнала, введены изолированный от жидкости вакуумированным корпусом компенсационный груз с собственным элементом уравновешивания и преобразователем положения в выходной сигнал, датчик давления, функциональный преобразователь давления, умножитель, вычитатель, делитель и регистратор. Функционирование устройства обеспечивает повышение точности измерения. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к устройствам, предназначенным для измерения плотности жидкости в широком диапазоне давлений и разнообразных географических условиях.

Целью изобретения является повышение точности измерения в заданном интервале давлений и при изменении ускорения свободного падения,

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 - схема вычислительного блока.

Устройство содержит поплавок 1 с элементом 2 уравновешивания и преобразователем 3 положения в выходной сигнал,

герметичный корпус 4, внутри которого з вакууме находится компенсационный груз 5 с элементом 6 уравновешивания и преобразователем 7 положения в выходной сигнал, причем выход преобразователя 3 соединен с первым входом вычитателя 8 вычислительного блока 9, а выход преобразователя 7 - с первым входом умножителя 10 вычислительного блока 9, выход датчика 11 давления соединен с входом функционального преобразователя 12 давления, выход которого соединен с первым входом делителя 13 вычислительного блока 9, выход задатчика 14 соединен с вторым входом умножителя 10, выход которого соединен с вторым вхоо со ю

vj Ю СП

дом вычитэтеля 8, выход которого подключен к второму входу делителя 13, соединенного с входом регистратора 15.

Работа устройства может быть пояснена следующими математическими выражениями.

Не вызывает сомнений, что

Fi + Vi /Овод mig, F2 0129. (1)

где FI и Рз - силы уравновешивания поплавка и компенсационного груза, пропорциональные перемещению;

g - ускорение свободного падения;

гги и та - массы поплавка и компенсационного груза;

Vi - объем поплавка (текущий);

/Овод плотность воды (подлежащая измерению).

Тогда

FI

(2)

Так как объем поплавка Vi из-за обжатия меняется, то Vi Vi (P), где Р -давление.

Для малых нагрузок Vi (Р) Vi - е. Р, где Е - модуль объемной упругости материала поплавка.

Тогда

/Овод

m,S-F,

vi(P7

О)

Задатчик 14 формирует значение, равmiное - - const .

ГП2

При помещении устройства в точку измерения происходит следующее.

Изменение значения вертикальной составляющей ускорения свободного падения приводит к изменению условий равновесия компенсационного груза 5, что изменяет выходной сигнал преобразователя 7 положения в выходной сигнал. Датчик 11 давления и функциональный преобразователь 12 давления формируют истинное значение объема поплавка 1. Появляется новое значение выходного сигнала преобразователя 3, связанное с изменением условий уравновешивания поплавка 1 элементом 2 уравновешивания из-за изменения плотности жидкости (измеряемой), объема поплавка 1 (обжатие давлением) и изменения ускорения свободного падения. Выходные сигналы преобразователей 3, 7 и 12 заводятся соответственно на первые входы вычитате- ля 8, умножителя 10 и делителя 13 вычислительного блока 9. Последний, основываясь на данных упомянутых блоков, а также с учетом.константы, поставляемой задатчи- ком 14 на вход умножителя 10, преобразует их в значение плотности жидкости рвол .

Для компенсации изменения ускорения свободного падения используется сигнал, получаемый системой элементов - корпуса 4, компенсационного груза 5, элемента 6 уравновешивания и преобразователя 7, учет

обжатия давлением основан на использовании датчика 11 и преобразователя 12. Значение плотности жидкости с выхода вычислительного блока 9 поступает на регистратор 15, где и регистрируется результат

вычислений с блока 9. Умножитель 10 пере- , множает сигнал задатчика 14 и преобразователя 7 положения, выходной сигнал умножителя 10 подан на вход уменьшаемого вычитателя 8, на вход вычитаемого подан

сигнал от преобразователя 3, выход делителя 13 соединен с выходом преобразователя 12 давления, выход-с входом регистратора 15. Вычислительный блок 9, реализуя формулу (3), осуществляет вычисление значения

плотности жидкости в широком интервале давлений и ускорений свободного падения. Регистрация результата осуществляется на регистраторе 15 (например, самопишущий вольтметр).

Вариантом реализации преобразователя 12 может быть следующий.

Сигнал от датчика 11 в виде частоты поступает на вход последовательно-параллельного регистра, где преобразуется в параллельный код, выходы регистра соединены с входами постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). В ПЗУ записана экспериментальная зависимость объема поплавка от давления. Таким образом, изме5 нение давления меняет частоту на выходе датчика 11, меняется входной код ПЗУ и на выходе ПЗУ появляется новое значение объема поплавка.

Устройство позволяет сохранить неиз0 менной погрешность измерения плотности жидкости в широком интервале давлений и при изменении ускорения свободного падения.

5формула изобрения

Устройство для измерения плотности жидкости, содержащее поплавок, регистратор, ко- торый через элемент уравновешивания связан с преобразователем положения

поплавка в выходной сигнал, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в заданном интервале давлений и при изменении ускорения свободного падения, в устройство введены дополнительный элемент уравновешивания, дополнительный преобразователь положения поплавка в выходной сигнал, компенса- ционный груз, датчик давления, функциональный преобразователь давления, умножитель, делитель, вычитатель, за- датчик, а также изолированный от жидкости вакуумированный герметичный корпус, внутри которого расположены последовательно соединенные компенсационный груз, дополнительный элементуравновешиФиг.1

0

5

вания, подключенный к входу дополнительного преобразователя положения поплавка в выходной сигнал, при этом выход преобразователя положения поплавка в выходной сигнал соединен с первым входом вычитате- ля, выход дополнительного преобразователя положения поплавка в выходной сигнал соединен с первым входом умножителя, выход датчика давления соединен через функциональный преобразователь давления с первым входом делителя, выход задатчика соединен с вторым входом умножителя, выход которого подключен k второму входу вычитателя, выход которого соединен с вторым входом делителя, к выходу которого подключен регистратор.

15

Ч

F,V,(p)

Фиг. 2