Способ измерения объема емкости Советский патент 1992 года по МПК G01F17/00 

w

Ё

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, к измерению объемов емкостей или твердых и жидких тел в сосудах. Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ включает возбуждение в измеряемой емкости колебаний давления за счет периодического изменения ее объема и измерение величины амплитуды этих колебаний. Отличительная особенность способа в том, что в измеряемую емкость предварительно подают сжатый газ до заданного давления и поддерживают это давление. Величину объема определяют по соотношению величин давления в емкости и амплитуды колебаний давления. Способ позволяет при выбранном аппаратурном оснащении обеспечить большую точность измерения по сравнению с известными методами. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения объемов емкостей или твердых и жидких тел в сосудах.

Известен способ измерения объема емкости, включающий подачу сжатого газа в эталонный сосуд, приведение в колебательное движение упругой мембраны и измерение амплитуды пульсаций давления в емкости. Реализация этого способа требует дополнительного эталонного сосуда известного объема, а также знания предельной величины объема контролируемого сосуда (в котором определяется объем контролируемой жидкости).

Проведение измерения согласно этому способу следует выполнять в два цикла, что приводит к потере точности и оперативности.

Наиболее близким к изобретению является метод измерения объема, включающий возбуждение в измеряемой емкости колебаний давления за счет периодического изменения ее объема, измерение величины амплитуды этих колебаний и абсолютного давления в емкости и определение по этим параметрам объема емкости.

Недостатком такого способа при реализации в технологических системах является падение точности измерения,когда в технологическом процессе измеряемый объем значительно увеличивается.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в измеряемую емкость предварительно пода ют сжаты и газ до заданного давления и поддерживают это давление, а объем емкости определяют по формуле

V VM К- -Јр , где Р - заданное давление;

.

ю о

VM - амплитуда периодического изменения объема измеряемой емкости;

АР- амплитуда колебаний давления;

К - показатель адиабаты.

Таким образом, повышение точности при реализации данного способа связано не только с выбором средств измерения, а и с выполнением процедур самого способа, т.е. если при реализации такого способа имеющееся средство измерения амплитуды пульсаций не чувствительно к величине этого параметра при заданном значении объема или измеряет величину Д Р с большой погрешностью, точность измерения этой величины (А Р), а следовательно, и точность определения объема V можно увеличить при использовании того же средства измерения, для чего необходимо поднять среднее давление газа в емкости до величины, при которой параметр АР будет регистри- роваться прибором с требуемой точностью.

На фиг.1 дана схема установки, поясняющая реализацию данного способа измерения объема; на фиг.2 - изменение амплитуды пульсаций давления в емкости при изменении объема и при разных значениях давлений Pi и Р2 в емкости.

На сосуде 1, содержащем жидкость, закреплен цилиндр 2 с поршнем 3, имеющим электромеханический привод (не показан). На сосуде установлены датчики измерения давления 4 и измерения амплитуды пульсаций давления 5, а также регулируемые клапаны: впускной 6 и выпускной 7 и запорный вентиль 8. На фиг.1 пунктиром показаны крайние положения поршня 3, характеризующие объем VM.

В исходном положении запорный вентиль 8 закрыт и через регулируемый клапан 6 подается сжатый газ в сосуд 1. При достижении в емкости требуемого (заранее уста- новленного на регуляторе клапана) давления клапан перекрывается и прекращает доступ газа в сосуд 1. Далее приводит- ся в колебательное движение поршень 3 и датчиками 4 и 5 регулируют среднее давление PI и амплитуду пульсаций давления в емкости APi, по которым на основе приведенной формулы определяют свободный объем над уровнем жидкости Vi. To же наглядно показано на фиг.2а. При открытии запорного вентиля уровень жидкости в сосуде падает, при этом автоматически открывается клапан 6 и пропускает в емкость сжатый газ, поддерживая ранее установленную величину давления Pi. При непрерывном получении информации с датчиков давления 4 и 5 контроль за изменением объема (уровня жидкости) может вестись непрерывно.

При некотором значении объема точность измерения величины АР может перестать отвечать допустимой погрешности определения объема V. В этом случае кл-а- пан регулятора 6 настраивается на большее значение давления до величины, отвечающей требуемой точности определения объема - т.е. до значения Р, при котором датчик амплитуды пульсаций начнет давать показания А Р с требуемой точностью. Регистрируя отвечающую этому величину давления Р2, определяют по приведенной формуле свободный объем над уровнем жидкости Va. То же показано на фиг.2б.

Оценка величины давления Р, устанавливаемого в емкости, может быть также получена на основе приведенной формулы.

Видно, что она определена величиной измеряемого объема V и параметром АР. При этом могут быть реализованы два случая: 1) измерение параметра А Р с предельно допустимой для данного средства измерения погрешностью (фиксированное значение А Р), тогда величину Р следует изменять и измерять, ориентируясь на постоянство А Р; 2) величина Р в объеме может поддерживаться постоянной до тех пор, пока изменяемая величина А Р отвечает требуемой точности измерения объема.В случае, когда погрешность измерения этой величины при некотором значении объема превысит допустимое значение, величину Р следует увеличить, обеспечивая с некоторым упреждением требуемую точность измерения АР.

В общем случае перестройку системы с одного давления в сосуде на другое можно не проводить, если отрегулировать ее заранее по параметру Р на наибольшем значении объема (при пустом сосуде). Однако по разным причинам может быть нецелесообразно держать сосуд длительное время нагруженным излишне высоким давлением. Предлагаемый способ работает аналогично при заполнении сосуда с той лишь разницей, что регулирование среднего давления в сосуде в этом случае осуществляется автоматически выпускным клапаном 7.

Пример 1. Объем, очерченный перемещением упругой мембраны в конкретной измерительной системе.Ум «3 м3. При атмосферном давлении в измеряемой емкости (Р 104 кг/м2) с удовлетворительной точностью (±2%) измерена величина пульсаций давления А Р 30 кг/м2. Используя приведенное соотношение, определяют объем

,4 .

Пример 2. При давлении в измеряемой емкости, равном атмосферному (Р 104 кг/м2), измерена величина пульсаций давления А Р 1,5 кг/м . Для данной измерительной системы погрешность измерения этой величины 40%, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к точности определения V. Для того, чтобы провести измерения А Р с точностью, соответствующей примеру 1, на той же измерительной системе величину А Р следует увеличить в 20 раз, а для этого следует в 20 раз увеличить значение Р, тогда

V 28 .

Предлагаемый способ обеспечивает простоту и надежность измерения объема. Он позволяет обеспечить практически любую задаваемую точность измерения объема, определяемую фактически лишь точностью измеряемых параметров Р и АР. Такой способ позволяет легко автоматизировать процедуру определения объема, а также позволяет вести измерение в реаль5

Ока/тшй газ

ном времени при опорожнении (наполнении) объема жидкостью.

Экономическая эффективность данного способа достаточно высока ввиду того, что он прост, надежен и не требует сложного аппаратурного оснащения.

Формула изобретения

Способ измерения объема емкости, включающий возбуждение в измеряемой емкости колебаний давления за-счет периодического изменения ее объема, измерение величины амплитуды этих колебаний и определение по ней объема емкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в измеряемую емкость предварительно подают сжатый газ до заданного давления и поддерживают это давление, а объем емкости определяют по формуле

V VM К Р/ДР,

где Р - заданное давление;

VM - амплитуда периодического изменения объема измеряемой емкости;

АР- амплитуда колебаний давления; К - показатель адиабаты.

5,

СГ--23

И /&

c-zu

Шиг.1

w

I

Жидкость

О

fe.2