Вибрационный плотномер Советский патент 1992 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для автоматического контроля плотности жидкостей и газов.

Известен вибрационный плотномер жидкостей и газов, содержащий пустотелую оболочку, закрепленную в центре масс колебательной системы по образующим поверхности, лежащим в плоскости осевого сечения оболочки, посредством жестких элементов, расположенных симметрично ее оси, и приводимую в режим автоколебаний на резонансной частоте системой возбуждения и сьема колебаний. Частота колебаний служит мерой плотности контролируемой среды.

Недостатком известного плотномера является значительная температурная погрешность измерения,связанная с зависимостью упругих свойств и геометрических размеров механического резонатора от температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения плотности за счет уменьшения температурной погрешности.

На фиг.1 схематически представлена конструкция механического плотномера; на фиг.2 и 3 - разрезы А-А на фиг.1; на фиг.4 - структурная схема плотномера.

Механический резонатор плотномера содержит тонкостенную оболочку 1, например, цилиндрической формы, закрепленную в центре масс О1 колебательной системы с помощью держателя 2, а твкже два одинаковых стержня 3 и 4, выполненных из того же материала, что и оболочка, жестко связанных на концах с торцами оболочки и распо- ложенных вдоль ее образующей симметрично относительно продольной оси оболочки. Центральный стержень 5 держателя расположен по оси цилиндра и закреплен концами в неподвижном основании.

Устройство работает следующим образом.

Цилиндрическая оболочка совершает автоколебания на частоте резонанса под действием системы возбуждения, состоящей из последовательно соединенных приемника 6, усилителя 7 и возбудителя 8. Частота колебаний определяется как плотностью, так и температурой контролируемой

4 VI

О 00

м

ю

среды. Стержни 3 и 4 приводятся в режим изгибных автоколебаний системой возбуждения, содержащей соединенные последовательно приемник 9, усилитель 10 и возбудитель 11. Частота колебаний стерж- ней зависит от температуры среды. Форма колебаний цилиндричесой оболочки и стержней условно показана штриховыми линиями на фиг.2.

Частотные сигналы с выходов усилите- лей 7 и 10, зависящие от плотности и температуры контролируемой среды, поступают на входы блока обработки 12. в котором производится вычисление плотности среды (например, путем деления частот- ных сигналов). Может быть использован и другой способ обработки сигналов, заключающийся в решении блоком 12 системы двух уравнений первого порядка с двумя неизвестными - температурой и плотно- стью среды.

В качестве материала резонатора необходимо выбирать вещества с большим значением модуля упругости и малыми коэффициентами линейного расширения и коэффициентом термоупругости. Измеренное значение плотнотгти выводится для индикации или регистрации на вторичный прибор 13.

В зависимости от условий применения прибора колебания цилиндрической оболочки и стержней могут возбуждаться как одновременно, так и поочередно. В последнем случае блок обработки 12 содержит дополнительное коммутирующее устройство.

С целью дальнейшего повышения точности измерения путем устранения возможного взаимного влияния колебаний стержней и пустотелой оЪолочки при их одновременном возбуждении, предпочтитель- ным является вариант конструкции механического резонатора, приведенный на фиг.З. В этом случае концы стержней, являющиеся узлами их изгибных колебаний, жестко связаны с торцами оболочки в узлах колебаний оболочки, что приводит к повышению стабильности частоты автоколебаний как стержней, так и оболочки.

Формула изобретения

1. Вибрационный плотномер по авт. св. № 800817, отличающийся- тем, что, с целью повышения точности измерения, он дополнительно содержит два одинаковых стержня, выполненных из того же материала, что и пустотелая оболочка, жестко связанных на концах с торцами оболочки и расположенных вдоль ее образующей симметрично продольной оси оболочки, блоки возбуждения и сьема колебаний стержней.

2.Плотномер по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что концы стержней жестко связаны с торцами оболочки в узлах ее колебаний.

Использование: химическая, нефтехимическая и газовая промышленность. Сущность изобретения: плотномер содержит тонкостенную цилиндрическую оболочку, закрепленную в центре масс при помощи держателя, и два одинаковых стержня из того же материала, что и оболочка. Стержни связаны на концах с торцами оболочки и расположены вдоль ее образующей симметрично оси. Оболочка соединена с приемником, усилителем и возбудителем. Стержни соединены со своей системой приемаусиле- ния и возбуждения. 1 з.п. ф-лы.,4 ил.

5

. /

О

/,

и

4

А-А

Фи-г.2

tpt/e.J