Датчик плотности газа Советский патент 1976 года по МПК G01N9/00 

(54) ДАТЧИК ПЛОТНОСТИ ГАЗА

1

Изобретение относится к технике измерения плотности газообразных веществ.

Известен ряд датчиков плотности, один из которых, использующий в качестве чувствительного элемента ареометрическое те- ло, снабжен, струной в которой электрическим путем возбуждаются колебания, имеющие частоту, зависяп.тую от величины плотности raaaj окружающего ареометрическое тело. Струна крепится к рычагу, на одном конце которого расположено ареометрическое тело, а на другом - противовес. Этот датчик характеризуется большими габаритами, вследствие наличия рычага, необходимостью баланс1фовки, сложностью подвески рычага и конструкции арретира. Кроме того датчик нуждается в строгой ориентации в пространстве (горизонтальной установке). Зтим характеризуется и другой известный плотномер, отличающийся от первого лишь электрической системой преобразования в выходной сигнал. Наиболее близким техническим решением к изобретению является датчик плотности газа содержащий корпус с подвеской, внутри которого размешено

ареометрическое тело, выполненное в виде пустотелого герметичного шара, на котором закреплена струна, расположенная в магнитном поле постоянного магнита и соединенная TOKonpoBOAaivffl с блоком возбуждения колебаний труны и арретир. Однако в нем возможна реализация только линейной зависимости частоты колебанийструны от плотности газа. Во многих случаях датчики плоности используются для ввода коррекции по плотности в расходомеры газа. Поскольку подавляющее большинство расходомеров основано на использовании сужающих устройст с квадратичной зависимостью между расходом и перепадом давления, то для ввода коррекции по плотности в такие расходомеры более удобным является использование квадратичной зависимости частоты колебани струны от плотности газа.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей датчика, В описьтаемом датчике это достигается тем, что ареометрическое тело подвешено на регулируемом силовом крошптейне, укрепленном на корпусе.

На фиг. 1 изображен описываемый датчик; на фиг. 2 - то же, в другом варианте выполнения.

Датчик содержит корпус 1 с подвеской 2 ареометрическое тело 3, выполненное в ви- де пустотелого герметичного шара, струну 4 помещенную в магнитном поле постоянного магнита 5, блок 6 возбуждения колебаний струны с токопроводами 7 и 8, арретир 9 для .закрепления шара относительно корпуса 1 при транспортировке, регулируемый силовой кронштейн 10 с пружиной растяжения 11 и винтом 12.

Цепь блока возбуждения колебаний струн замыкается через токопровод 7, силовой кронштейн 10, пружину 11, ареометрическое тело 3, струну 4, корпус 1 и токопро- вод 8. В момент подключения блока 6 возбуждения колебаний струны к источнику питания ток, проходяшйй по струне 4, взаимодействуя с полем постоянного магнита 5, вызывает отклонение струны от положения равновесия, после чего струна начинаетколебаться на резонансной частоте. Колебания струны в магнитном поле наводят ЗДС, которая усиливается блоком 6 возбуждения и преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на струну. Поскольку частота электрического тока соответствует частоте колебаний струны, направление тока выбрано таким, что возникаюшие в струне силы увеличивают амплитуду ее колебаний; колебания увеличиваются и достигают амплитуды, при которой коэффициент усиления блока возбуждения уменьшается до величины, препятствуюш.ей дальнейшему росту амплитуды.

Таким образом струна при включении датчика самопроизвольно возбуждается.

Колебания струны имеют постоянную амплитуду и частоту, равную собственной частте механических колебаний.

Вращением винта 12 достигается компенсация собственного веса ареометрического тела 3 при нулевой плотности окружающей среды (в вакууме). При этом частота колебаний струны связана квадратичной зависимостью с плотностью среды, окружающей ареометрическое тело в рабочем диапазон, измерения плотности.

Силовой кронштейн (см. фиг. 2) может быть выполнен ЕЗ отрезка проволоки 13, двуплечего рычага 14, основания 15 и балансировочного груза 16. Груа представляет гайку, перемещаемую при компенсации веса щара по резьбе вдоль рычага 14.

Датчик в таком выполнении исключает порешность, возникающую при колебаниях температуры, вследствие изменения упругости пружины. Подвод тока к струне и его работа аналогичны работе датчика, показанного на фиг. 1.

Сравнительные испытания описываемого датчика плотности газа показали, что он более надежен в работе и более удобен в эксплуатации.

Формула изобретения

Датчик плотности газа, содержащий корпус с подвеской, внутри которого размещено ареометрическое тело, выполненное в виде пустотелого герметичного шара, на котором закреплена струна, расположенная в магнитном поле постоянного магнита и соединенная токопроводами с блоком возбуждения колебаний, струны, и арретир, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика, ареометрическое тело подвешено на регулируемом силовом кронштейне, укрепленном на корпусе,

5- .i

Риг. 2