Датчик випроплотномера Советский патент 1976 года по МПК G01N9/12 

1

Изобретение относится к приборам для измерения плотности, паиример, авиационных топлив.

Известен датчик виброилотномера, содержащий погруженный в контролируемую жидкость механический резонатор, состоящий из двух плоских пружин, штока и плоской н.частины; возбудитель и приемник колебании механического резонатора.

Ири измерениях этим датчиком плотности используется зависимость собственной частоты колебаний погруж:енного механического резонатора от присоединенной массы контролируемой жидкости, пропорциональной ее плотности.

Недостатком известного датчика является зависимость собственной частоты механического резонатора, являющейся мерой плотности контролируемой жидкости, от температуры окружающей среды, обусловленная изменением под действием температуры упругих свойств и геометрических размеров механического резонатора (1).

По основному авт. св. № 456193 известен датчик виброплотномера, содержащий погруженный в контролируемую жидкость механический резонатор, состоящий из плоских пластин и штока, возбудитель и приемник колебаний механического резонатора, и жесткий экран из материала, деформирующегося при

2

пзменении температуры окружающей среды, например, из термобиметалла.

Недостатками известного устройства являются погрешность измерения, обусловленная моментом сил, приложенным к штоку в результате неравномерного распределения присоединенной массы контролируемой жидкости вдоль пластины, за счет консольного закрепления л есткого биметаллического экрана, и большие габаритные размеры за счет жесткого экрана как конструктивно обособленного элемента (2).

Для уменьшения погрешности измерения и обеспечения компактности прибора в предлагаемом датчике плоская пластина механического резонатора выполнена из термобиметалла и обращена слоем металла с меньшим коэффициентом линейного расширения в сторону, противоположную жесткому экрану, который выполнен в виде плоской крышки датчика.

Увеличение температуры окружающей среды вызывает изгиб биметаллической пластины механического резонатора, центрально закрепленной на штоке, удаляя ее края от крышки датчика, являющейся жестким экраном. При этом уменьшается присоедипенпая масса контролируемой жидкости, сохраняя центрально-симметричное распределение относительно продольной оси штока, т. е. не

вызывая появления момента сил, приложенного к штоку. Уменьшение присоединенной массы увеличивает собственную частоту механического резонатора, компенсируя температурный уход частоты датчика.

Выполнеппе жесткого экрана в виде плоской крышки датчика уменьшает габаритные размеры датчика.

На чертеже показан нредложенный датчик виброплотномера, продольный разрез. Основными узлами виброплотномера являются механический резонатор, возбудитель и приемпик колебапий механического резонатора, термобиметаллическая пластина и жесткий экран, выполненный в виде крышки датчика.

Механический резонатор включает в себя плоские пластины 1, жестко соединенный с ними шток 2, на котором закреплены плоские пластины 3 и 4, причем пластина 3 выполнена из биметалла. Пластина 4 является якорем электромагнитного возбудителя колебаний, состояш,его из магнитопровода 5 и обмотки 6. К штоку 2 жестко прикреплен плунж;ер 7 индуктивного приемника колебаний, состояш,его из двух одинаковых индуктивных катушек 8 и 9. Концы пластин 1 жестко соединены с корпусом 10.

Возбудитель колебаний закреплен па крышке II, которую через герметичную прокладку 12 крепят винтами к корпусу 10. Герметичность возбудителя колебаний обеснечивается крышкой 13, установленной через прокладку 14 на корпусе 10. На крышке 13 смонтирован через герметичную прокладку 15 штепсельный разъем 16. Катушки 8 и 9 приемника колебаний загерметизированы с помош,ью стакана 17 и прокладок 18 и 19. Выводпые конпы катушек 8 и 9 проходят через трубу 20. Снизу датчик закрыт крышкой жестким экраном 21.

Датчик виброплотпомера работает следуюшим образом,

Мехапический резонатор погружен в контролируемую жидкость. Возбудитель колебапий вынуждает механический резонатор совершать колебания в направлении X-X (см. чертеж). Приемник преобразует эти колебания в электрический периодический сигнал, частоту которого необходимо измерить.

При увеличении температуры окружаюшей среды происходит изгиб термобиметаллической пластины 3, изображенный пунктиро.м, в результате чего ее края удаляются от крышки - жесткого экрана 21, вызывая уменьшение присоединенной массы контролируемой жидкости и, следовательно, увеличение собственной частоты ме.ханического резонатора. Таким образом происходит компенсация

температурного ухода частоты резонатора за счет изменений его упругих свойств и геометрических размеров.

В описанном датчике виброплотномера уменьшается погрешпость, обусловленная моментом сил, приложенным к штоку в результате неравномерного распределения присоединенной массы контролируемой жидкости вдоль пластпны и уменьшаются габариты прибора.

Формула изобретения

Датчик виброплотномера по авт. свид. № 456193, отличающийся тем, что, с

целью уменьшения погрешности измерения и обеспечения компактности прибора, плоская пластипа механического резонатора выполнепа из термобиметалла и обращена слоем металла с меньшим температурным коэффициентом линейного расширения в сторону, противоположную жесткому экрану, который выполнен в виде плоской крышки датчика.

Источники, принятые во внимание при экспертизе;,

1.Авт. св. № 270324, М. Кл. G 10N 9/12, 1967.

2.Лвт. св. № 456193, М. Кл.2 G 01N 9/12, 1973.

16