Устройство для измерения количества вещества в емкости Советский патент 1976 года по МПК G01F23/284 G01F1/66 

1

Изобретение относится к измерительной технике и предказначеко для контроля количества вещества при ппоизвольном положении 6I-O в емкости.

--звестко устройство для измерения количестиа вещества в емкости, состоящее из генератора синхронизирующих ;iv:Tiyj;bcoB, reneii.OTopa пилообразного напря;кенкя, генерато)а качающейся частоты, из/очателя и ппиемника акустических ко-(ебаний, усилителя низкой частоты, сикхронког-о детектора, дифференикрующей цепи, лреобразонателя временгаго интервала в напряжение, О1 разующими какал выделения резон;д)сной частоты в продольном направлении емкости, вторичного прибора и источника питания.

Однако оно применимо дл; контроля количества вещества только при стационарном его лоло;к.е{П1и и не обеспечивает высокой точкисги и nov exoycTOU4KBOCTi-i Т1змерений при сложной форме поверхности вепдества и произвольном его распол).ении в емкости (с углами откосов, во взвешенном состоянии и др.) и не работоспособно при изменении ориентации емкое ,ч г; расположении ве-

niecTBa вдоль нее в связи с зависимостью частоты свободных колебаний воздуха не только от занр1маемого им объема, но и от положения вещества в емкости.

Целью изобретения является повыщенне точности и помехоустойчивость измерений при произвольно изменяющемся положении вещества в емкости, установленной, например, на движущемся объекте, подверженном вибрациям и ударным перегрузкам.

Эта цель достигается тем, что в устройство Бьеден канал селекции резонансной частоты объема воздуха в поперечном направлении емкости, и взаимно коррелируемой с резонансной частотой воздуха Е продольном направлении емкости, аналогичным основному каналу, состоящего из приемника акустических колебаний, усилителя низкой частоты, синхронного детектора, соединенного с генератором качающейся частоты ди4хЬеренцирующей цепи, преобразователя временного интервала в напряжение, соединеНлЧого с генератором синхронизирующих импульсов, при этом преобразователи временого интервала в напряжение OD.IHX канало соединены со втори прибором :арез сумматор, а между п|1;гемником акустических колебаний и усилителями низких частот обоих каналов включены поло-овые фильтры. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства с одним каналом; на фиг. 2 - бло схема с несколькими каналами селекции. Устройство содержит задающий генера- тор, состоящий из генератора синхронизиру ющих импульсов 1, генератора пилообразно го напряжения 2, генератора качающейся частоты 3, излучателя акустических колеба ний 4, установленного на емкости 5 для веществ; канал селекции резонансных часто объема воздуха в продольном направлении емкости (KCI), состоящий из приемника акустических колебаний 6, полосовог:; филь ра 7, усилителя низкой частоты 8, синхрон ного детектора 9, дифференцирующей цепи 10, преобразователя временного интервала в напряжение 11; канал селекции резонанс ных частот объема воздуха в поперечном направлении емкости (КСП), состоящий из приемника акустических колебаний 6, полосового фильтра 12, усилителя низких частот 13, синхронного детектора 14, диффе ренцирующей цепи 15, преобразователя вре менного интервала в напряжение 16; сумматор 17 и вторичный прибор 18. При этом синхронные детекторы 9 и 14 соеди ны с генератором качающейся частоты 3, а преобразователи временного интервала в напряжение 11 и 16 соединены с генерато ром синхронизирующих импульсов 1. В задающем генераторе генератор синхронизирующих импульсов 1 формирует и вырабатыва ет короткие импульсы (с периодом повторе ния Т) и запускает генератор пилообразного напряжения 2. Одновременно импуль сы подакуг на преобразователи 11 и 16. Линейно изменяющееся напряжение с генератора 2 подают на генератор качающейся частоты 3. Поступающие с него электрические колебани качающейся частоты преобразуются излучателем 4 в акустические колебания качающейся частоты, которые распространяются в свободном от контролируемого вещества пространстве емкости 5. При этом при совпадении частот генерируемых и собственных колебаний воздуха, заполняющего свободный от контролируемого вещества объем емкости, возникает резонанс частот в продольном ( -f ) и поперечном ( f) направлениях емкости, Эти резонансные частоты так взаимосвязаны, что при произвольном изменении полэжения вещества в емкости одна из них уменьщается, а другая - увеличивается. Возбуждаемые в емкости е - устические колебания совместно с помехами улавливаются приемником акустических колебаний 6, установленным на входе каналов селекции KCI и КСП взаимно к и.;релируемых резонансных частот в продольном и соответственно в поперечном направлениях емкости и преобразуются в электрическое напряжение. Полосовыми фильтрами 7 и 12 производят частотное разделение сигналов резонансных частот. Сигналы с усилителей низкой частоты 8 и 13 поступают на из -верительные входы синхрон- Н::х детекторов 9 и 14, на другие входы которых по каналам опорного напряжения с генератора 3 поступают колебания качаю:цейся частоты. При совпадении поступающих измеряемых ci налов по частоте и фазе с опорным напряжением на выходах синхронных детекторов 9 и 14 формируются элект рические импульсы, отфильтроватшые от помех. Эти импульсы формируются дифференцирующими цепями .1.0 и 15 в короткие импульсы и направ.ляютсй на измерительные вход-) преобразователей 11 и 16, на другие входы которых поступили запускающие импульсы от генератора 1. В преобразователях 11 и 16 временные интерн алы от запуска колебаний ка--;ающейся частоты до выделения дифференцированных импульсов преобразуются в электрические напряжения и подаются на сумматор 17, на выходе которого получают интегральный сигнал, пропорциональный объему воздуха в емкости. Этот сигнал измеряют вторичным пр ибором 18 и определяют объем вещества Б емкости в соответствии с функциональными зависиV V- V мостями. вещ.eviK.возд. f ( / -объем, занимаемый вегде V ществом в емкости; -объем емкости; -измеряемый объем воздуха в емкости с веществом; -коэффициент взаимной корреляции резонансных частот, для чего щкалу прибора тарируют в единицах объема. При измерении количества вещества в единицах веса его определяют в соответствии с формулой вещ. V - V ), емк. Bi.Sr., - ве вещества в емкости; J - удельный вес вещества, а шкалу прибора тарируря в единицах веса. При этом для введения учета коэффициенга пропорциональности i вторичном приборе, являющемся в данном случае вычислителем, устанавливают, например, делители напряжения. Для улучшения селекции сигналов от помех приемники акустических колебаний прим нены направленного действия с избирательными частотными характеристиками, а между полосовыми фильтрами и узкополосными усилителями низкой частоты включают ограничители уровня сигнала в канале селекции резонансной частоты в продольном направлении емкости - по минимуму, в поперечном направлении - по максимуму - нормализатора гармоник. Последние исключают прохождение гармоник в смежные каналы при большом диапазоне изменения частот и взаимном их перекрытии вследствие различной добротности емкости как резонатора в разных направлениях. Для повышения точности и помехоустойчивости измерения количества вещества пр произвольном положении его в емкости сложной геометрической формы (см, фиг.2 в устройство введен ряд каналов селекции, соответствующих числу взаимно коррелируемых спектральных составляющих, соединенных со вторичным прибором через сумматор. Формула изобретения 1. Устройство для измерения количества вещества в емкости, содержащее задающий генератор, состоящий из генератора синхронизирующих импульсов, генератора пилообразного напряжения, генератора качающейся частоты и излучателя акустических колебаний, канала селекции резонансной частоты объема воздуха в продольном направлении емкости, состоящий из приемника акустических колебаний, усилителя низких частот, синхронного детектора, дифференцирующей цепи, преобразователя временного интервала в напряжение, источник питания и вторичный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости измерения количества вещества при произвольном положении его в емкости, оно снабжено вторичным каналом селекции в поперечном направлении, аналогичном основному каналу при этом преобразователи временного интервала в напряжение обоих каналов соединены со вторичным прибором через сумматор, а приемники - с усилителями низкой частоты через полосовые фильтры. 2. Устройство по п. 1, отличг5.ющ е е с я тем, что в него введено ряд каналов селекции, соответствующих числу взаимно коррелируемых составляющих резонансной частоты.