Плотномер жидкостей Советский патент 1993 года по МПК G01N9/10 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для непрерывного определения плотности жидкости в различных технологических процессах.

Известен плотномер жидкости, который состоит из емкости, частично.заполненный исследуемой жидкостью, в которую частично погружен поплавок, взаимодействующий с упругим элементом, закрепленным в опорах, по величине прогиба которого судят о плотности исследуемой жидкости.

Однако известное устройство не позволяет получить необходимую точность измерений, которая ограничивается чувствительностью упругого элемента и датчика регистрирующего величину деформации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является геофон, ко-, торый состоит из платформы, подвижного груза, лазера, коллиматора, фокусирующей линзы, трех зеркал, голограммы, фотопри- емникэ, счетчика, блока индикации, позволяющее определять текущее значение силы давления волны воздействующей на подвижный груз.

Однако известное устройство не позволяет определить в какую сторону произошло смещение подвижного груза, вверх или вниз, что необходимо при определении плотности жидкости.

VI

00

о о о

V4

Цель изобретения - повышение чувствительности плотномера.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, состоящее из емкости, частично заполненной исследуемой жидкостью, поплавка, частично погруженного в исследуемую жйдЩслгь, лазера, коллиматора, фокусирующей rfWShj$W; .Трех отражательных зеркал, голограммы, фртоприемника, усилителя, блока индикаций, введены второй фотоприемник, второй усмглитель, два формирователя коротких импульсов, две схемы И и реверсивный счетчик.

На фиг. 1 представлена блок-схема плотномера жидкости; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Плотномер состоит из емкости 1, частично заполнен ной исследуемой жидкостью 2, поплавка 3, частично погруженного в жидкость 2, последовательноустановленных лазера 4, коллиматора 5, фокусирующей линзы 6, отражательного зеркала 7, расположенного под углом 46...47° к оптической оси, голограммы 8, на которой в исходном состоянии заэкспонировано и зафиксировано исходное положение поплавка 3, отражательного зеркала 9, расположенного на поплавке 3 и в фокусе линзы 6, отражательного зеркала 10, расположенного под углом 45° к оптической оси отраженного луча, фотоприемников 11 и 12, усилителей 13 и 14, формирователей импульсов 15 и 16, схем И 17 и 18, реверсивного счетчика 19 и блока индикации 20.

Голограмма 8 в устройстве выполняет роль памяти исходного состояния сферической волны (или исходного состояния поплавка), а в процессе работы и прохождения сквозь нее оптических лучей в общей совокупности связей образует интерференционную картину (фиг. 2а) в виде концентрических колец.

При изменении плотности жидкости поплавок смещается, вследствие чего изменяется соотношение фаз лучей дифрагированного от голограммы 8 и отраженного от зеркала 9, образующих интерференционную картинуГи вследствие чего происходит изменение интенсивности в интерферог- рамме, на что реагируют фотоприемники 11 и 12 размещенные в плоскости интерференционной картины в точках А и В соответственно (фиг. 2а).

Усилители 13 и 14 усиливают сигнал поступающий с фотоприемников 11 и 12 и фор- мируют прямоугольные импульсы (фиг. 26, в).

Блок 15 - формирователь коротких импульсов по спаду импульсов, поступающих с усилителя 14.

Блок 16 - формирователь коротких импульсов по фронту импульсов, поступающих с усилите л я 14.

Плотномер работает следующим образом.

На фиг. 2а показано изменение интерференционной картины, (to - ti - повышение плотности на АР, ti -t2 уменьшение плотности на ЛР). При изменении плотности на п ДР,(где п 1, 2, 3 .,.) интерференционная картина изменится с to до ti или с ti до t2 n раз.

Как видно-(фиг. 26, в), при увеличении плотности жидкости фронты и спады импульсов на выходе усилителя 13 отстают от фронтов и спадов на выходе усилителя 14. При уменьшении плотности - наоборот.

С блока 15 импульсы поступают на схему И 17. С блока 16 импульсы поступают на, схему И 18.

Через схемы И 17 и 18 короткие импульсы с блоков 15 и 16 пропускаются импульсами с усилителя 13 и поступают на входы реверсивного счетчика 19.

При увеличении плотности короткие им- пульсы поступают с блока 15 через схему И 17 на выход прямого счета реверсивного счетчика 19.

При уменьшении плотности короткие импульсы поступают с блока 16 через схему И 18 на вход обратного счета реверсивного счетчика 19.

Блок 20 отображает информацию, запи- санную в счетчик 19.

Минимальный перепад плотности ДР, который фиксируется прибором, можно определить по формуле (1).

ДР ГЗ

где m - масса поплавка 3 и зеркала 9; Я- длина волны лазера 4 (Я 0,53 мкм); S - площадь поперечного сечения поплавка 3.

Формула изобретения Плотномер жидкостей, состоящий из емкости, поплавка, размещенного в емкости, последовательно установленных лазера, коллиматора, фокусирующей линзы, зеркала, размещенного под углом и с возможностью поворота, голограммы с записанным на ней исходным состоянием волнового фронта, зеркала, размещенного на поплавке и в фокусе фокусирующей линзы, зеркала, расположенного на пути обратного хода лучей и установленного под углом 45° к оптической оси, фотоприемника, усилителя, выход которого соединен с выходом фотоприемника, и блока индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, в него введены вто0

5

рой фотоприемник, размещенный в одной плоскости с первым, второй усилитель, вход которого соединен с выходом второго фотоприемника, первый и второй формирователи коротких импульсов, входы которых соединены с выходом второго усилителя, первая схема И, первый вход которой соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, а второй вход - с выходом первого усилителя, вторая схема И, первый вход которой соединен с выходом второго формирователя коротких импульсов, а второй вход - с выходом первого усилителя, реверсивный счетчик, первый вход которого соединен с выходом первой схемы И, второй вход - с выходом второй схемы И, а выход - с входом блока индикации.

Использование: химическая, нефтехимическая, пищевая и другие отрасли промышленности. Сущность изобретения: устройство состоит из емкости, частично заполненной исследуемой жидкостью и снабженной входным патрубком, выполненным в виде сливной трубы с возможностью перемещения в вертикальном направлении, поплавка, частично погруженного в исследуемую жидкость, и оптико-голографиче- ской системы, состоящей из последовательно установленных лазера, коллиматора, фокусирующей линзы, отражательного зеркала, расположенного под углом и с возможностью поворота голограммы, отражательного зеркала, размещенного на поплавке и в фокусе линзы, зеркала, расположенного под углом 45° к оптической оси, двух фотоприемников, размещенных на оптической оси отраженного от зеркала оптического излучения, и решающего устройства, электрически соединенного с фото- с приемником. В зависимости от положения поплавка, на который воздействует вытал кивающая сила, будет меняться характер интерференционного поля, образованного световым потоком, прошедшим через голограмму, и дифрагированным потоком, что фиксируется фотоприемником. Решающее устройство позволяет определить, уменьшилась или увеличилась плотность жидкости и на какое значение. 2 ил. Ё