ПЛОТНОМЕР[3 г ^rf: о ;.'":•-._:^A'ftmn^iim^i ЬМБЛГЮТ;^;; Советский патент 1973 года по МПК G01N9/00 

1

Изобретение относится к области измерения физико-химических характеристик веществ, например, плотности жидких сред.

Известен плотномер, содержащий чувствительный элемент с дифференциально-трансформаторным датчикам перемещения, вторичный прибор и мостовую схему температурной компенсации, выходное напряжение которой суммируется с выходным напряжением датчика перемещения, снабженного дополнительной вторичной обмоткой, подключенной последовательно с переменным сопротивлением и диагональю питания мостовой схемы.

Предлагаемый плотномер позволяет повысить точность измерений за счет того, он снабжен дополнительным трансформаторным датчиком перемещения, рамка которого механически соединена с указателем вторичного прибора, а обмотка смещения включена в диагональ моста.

На чертеже дана схема предлагаемого плотномера.

Сердечник дифференциально-трансформаторного датчика перемещения / л :естко связан с чувствительным элементом датчика плотности (иа чертеже чувствительный элемент не показав).

В плечо аЬ мостовой схе.мы температурной компенсации 2 включен датчик температуры жидкости (термосоиротивление). При температуре жидкости, равной градуировочной, мостовая схема уравновещена.

Со стрелкой вторичного прибора 3 механически связана рамка ферродинамического преобразователя 4 типа ПФ. Рамка и обмотка смещения ферродинамического преобразователя соединены согласно и подключены к диагонали питания db мостовой схемы, таким образом наирял ение питания мостовой схемы складывается из двух составляющих, одна

10 из которых |, /Сое ос пропорциональна отклонению стрелки прибора а от средней отметки щкалы, а другая 6„, не зависит от положения стрелки прибора, т. е.

,„ и ,,, + /{., 7.

Обмотки возбуждения датчиков перемещении 1 II 4 включены иоследовательно с источником nepeiMeHHoro наирял ения 6,, . К вторичному прибору подводится напряжение U, равное сумме выходного напряжения U датчика плотности и выходного напряжения 6.,, мостовой схемы.

Ферродинамический иреобразователь и мо25 стовая схема образуют цепь обратной связи вторичного прибора, причем ее параметры зависят от изменения температуры жидкости.

При изменении плотности жидкости в некотором диапазоне вследствие изменения тем30 нературы жидкости происходит изменение кру3гизны и смещение нуля характеристики датчика плотности. У вторичного прибора благодаря наличию обратной связи также при изменении температуры жидкости меняется крутизна и смещается нуль его характеристики на такую же величину, только в обратном направлении. Предварительным перемещением катушек датчика перемещения 1 относительно его сердечника выходное напряжение датчика плот-ю ности сделано равным нулю при плотности жидкости , отвечающей средней отметке IP f-r шкалы и градуировочной температуре Грр iipn изменении плотности жидкости р, выходное напряжение и„ датчика плотности будет пропорционально отклонению плотности р,от „ , /д /Сд( Р/ ) Плотность жидкости р# при температуре2 i, не равной температуре градуировки t,, выражается следующим образом: , . mm ni %р Р - .р + Дг / %;+Д 2 «i т / ,At)/ /.А ( %Г+) % +) -(prp ) (ЧП) гд1 АУ, У, - У,,„ определяет тепловое расширение жидкости, р; -: плотность жидкости при температуГ|) V,, ГL ре градуировки, Ар/,, р/гр- Р/гр измеряемаявеличина. С учетом приведенного выраж:ения для р t Vj у ч t i W .IVl 11 IJ ri и S,J,j l.li.i.y.iv iv J.«. - ,--,- - j- ( выходное напряжение f/д датчика плотности примет вид: примет вид: fA. /Сд ДРл-р-(р ri:+ Ар,,, )7 П) Из этого выражения видно, что крутизна / АО/ Ч /(д I -- .АЦ/ )и смещение нуля - N-Р ,. ,,, Да/ I /,., If--|-АЦ/ характеристики датчика зависят от изменення темнературы жидкости. Сопротивления плеч аЬ, ad, cb и cd мостовой схемы 2 обозначены R,, R + /,,rf, /,,„, причем - начальное , vft crf j- иротивлеиие плеча аЬ при темературе градуировки t ,р, ,- приращение сопротивления нлеча аЬ при отклонении темнературы жидкости / от температуры градуировки /,р на величнпу А/ /t ., . Выходное напряжение f/м мостовой схемы оиределяется выражением: 4 / /j, f/M L/du R 4-/f i , ( ) fi cbRad U„„ (/ „й-|-/ к -t-AR j) (Rca+Rci } аь . Так как f/. см + Kw. а и при температуре градуировки ( Ю) мостовая схема уравновешена, то выражение для ее выходного напряжения имеет вид: и ,,(U,+К,,-)-- .4-/ +А/,, (-) Перемещение а стрелки вторичного приоо5 ра 3 пропорционально его входному напряжению U-Uj,+ U,, а УСп(Уд+Ум) (3) Из выражений (3), (I), (2) следует ДУ а /( (Рлр+ ) vt, tf I 5 + Rad+Rl, „г. /, Л-Л- /1 До, ч %р+- ) к. „ 1.„ ,,, --гр -t-Afj- - D ) |цilcdjj cb 1-/Г,Л, гi - 1 ОС Г Kcd + Kcb Atf, +А/ . + „«, Afjf„ .v- cdА:5-« /jN 45% . „ ;Г г. , дР J-rp V, +дг. t/cM ----- Kcd+Kcb А/ аи ,, -л V то перемещение стрелки вторичного прибора ие зависит от изменения темнературы жидко. сти, 55у К К о ((И Г Д fpn Условия (4), (5) отражают равенство иаменении крутизны и смещения нуля характе ристик датчика и вторичного прибооа при избомененни температуры жидкости. Они будут соблюдаться достаточно точно в рабочем диапазоне изменения температуры жидкости, если законы изменения АУ и R „/, в функции температуры будут нрактически подобны. ТочG5ность соблюдения указаниы.ч условий определяет точность введения температурной поправки в показания плотномера.

Условие (5) моЖНо заменить более простым условием, полученным из выражений (5), (4), (6),

OfCp

rp

(7)

АР/

rp

Оно показывает, что напряжение t/см обмотки смещения относится к напряжению f р Кос а рамки ферродинамического преобразователя 4 как р,Р к .. J

6

Предмет изобретения

Плотномер, содержащий чувствительный элемент, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения чувствительного элемента, мостовую схему температурной компенсации и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен дополнительным трансформаторным датчиком перемещения, рамка которого механически соединена с указателем вторичного прибора, а обмотка смещения включена в диагональ моста.