Устройство для определения количества жидкости в резервуаре Советский патент 1992 года по МПК G01F23/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в нефтяной промышленности для измерения количества содержащихся в емкостях агрессивных и неагрессивных жидкостей.

Известно устройство для определения количества жидкости в емкости по высоте ее столба, содержащее излучатель, приемник и электронную схему обработки сигнала. Измерение уровня осуществляют по времени прохождения ультразвуковыми колебаниями расстояния пт излучателя до границы раздела двух сред и обратно до приемников излучения.

Недостатками данного устройства являются возможность измерения количества жидкости только в объемных единицах, его сложность и дороговизна.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения количества жидкости в емкости, выбранное в качестве прототипа.

Устройство для определения кэличест- ва жидкости в емкости состоит из резинового молотка , пьезодатчика, электэически связанного с индикатором через усилитель и преобразователь.

Измерение уровня жидкости осуществляют путем регистрации пьезодат мка частоты вертикальных колебаний, вызванных ударом резинового молотка по емкости с последующей их обработкой и сравнением с эталонным сигналом. Недостатками данного устройства являются возможность измерения количества жидкости только в объемных единицах, низкая точность измерений, сложность измерительной с семы обработки.

Цель изобретения - повышение точности измерений количества жидкости в емкости. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено корпусом, во внутренней открытой полости которого размещен ударный механизм и приемный датчик, выполненные в виде полого упругогс шарика. закрепленного на конце оптоволоконного

сл

с

0

$

световода, связанном с источником излучения, при этом другой конец оптовлоконного световода, соединенный с приемником излучения, изогнут в форме петли, охватывающей диск, жестко связанный с корпусом.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит корпус 1 с внутренней открытой полостью, внутри которой размещен ударный механизм в виде полого упругого шарика 2. Шарик 2 закреплен на приемном датчике 3, выполненном в виде оптоволоконного световода, концы которого прикреплены к противоположным стенкам корпуса 1 и соединены соответственно с источником А (например, светодиодом) и приемником 5 (например, фотодиодом) светового излучения.

Приемник света 5 электрически связан с индикатором (не показан) через усилитель б и преобразователь 7, а конец оптоволоконного световода изогнут в форме петли, через центр которой проходит диск 8, закрепленный своими концами в корпусе 1.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают на емкость, Оттягивают упругий шарик 2 до максимального верхнего положения, ограниченного диском 8, имеющий радиус, равный критическому радиусу, при котором интенсивность светового потока на выходе из оптоволоконного световода 3 равна нулю. Затем шарик 2 опускают и он, нанеся центральный прямой удар по емкости, отскакивает от ее поверхности со скоростью

где V2 - скорость шарика после удара;

V2 - скорость шарика в момент удара;

Mi - масса емкости, по которой наносится удар;

Ма - масса шарика;

К - коэффициент восстановления;

vi - скорость емкости в момент удара.

Скорость va выбирается с учетом того, что шарик движется в воздухе под действием собственной гилы тяжести, т е.

V2 V2 g h .(2)

где h - высота падения.

Коэффициент восстановления К зависит только от физических свойств материалов соударяемых тел.

Высота отскакивания шарика прямо- порциональная скорости после удара Vz,

фиксируется при изменении интенсивности света на выходе из оптоволоконного световода 3.

При увеличении высоты отскакивания шарика 2 уменьшается радиус петли световода, который стремится к критическому радиусу изгиба оптоволоконного световода.

Нк(П2+1)/(П2-1)Уо(3)

где уо - радиус световода по оболочке, при этом интенсивность света на выходе из световода 3 уменьшается, что фиксируется приемником света 5.

В приемнике света 5 происходит преобразование светового сигнала в электриче- 5 ский, который в свою очередь усиливается усилителем 6. Усиленный сигнал преобразователем 7 преобразуется в показания индикатора, на котором происходит сравнение сигнала с эталонным, полученным тем же 0 способом на пустой емкости.

Преобразуя формулу (1) получим, что масса емкости с жидкостью будет определяться по формуле

(V2 Vl) M2.

5М1-- ППГ Г(4)

Масса шарика М2 и скорость во время удара V2 постоянны, а значения коэффициента восстанавливаемости К определяется путем получении эталонного сигнала на пу0 стом баке. Масса упругого шарика подбирается в зависимости от вида емкости, на которой производятся измерения.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет определять ко5 личество жидкости в емкости в массовых единицах, повысить точность измерения за счет применения оптоволоконного датчика и уменьшения методической погрешности устройства.

0 Формула изобретения

Устройство для определения количества жидкости в резервуаре, содержащее ударный механизм и приемный датчик, электрически связанный через усилитель с

5 индикатором, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, оно снабжено корпусом, во внутренней открытой полости которого размещены ударный механизм и приемный датчик, выполненные в виде по

0 лого упругого шарика, закрепленного на конце оптоволоконного световода, связанного с источником светового излучения, при этом другой конец оптоволоконного световода, соединенный с приемником излуче5 ния, изогнут в форме петли, охватывающей диск, жестко связанный с корпусом

У/////У////М////

/

/////Т/,

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в различных отраслях народного хозяйства для измерения количества содержащихся в различных емкостях агрессивных и неагрессивных жидкостей. Сущность изобретения: устройство содержит полый резиновый шарик на оптоволоконном световоде, соединенном одним концом с источником, другим - с приемником света, связанным с индикатором через усилитель и преобразователь. Оптоволоконный световод, проходя через полость в корпусе перед приемником света, изогнут в форм-; петли и через ее центр проходит предохранительная ось, закрепленная обеими концами з корпусе устройства. 1 ил.

7-6

i