Устройство для измерения микрорасхода жидкости Советский патент 1977 года по МПК G01F3/00 G01F1/00 

1

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения массы жидкости в микропотоке. Из всех устройств для измерения массового расхода жидкости наиболее близким по технической сущности к предлаГаемому изобретению является расходомер микропотоков жидкости, использующий метод преобразования потока в отдельные капли, объем которых измеряется электронным устройством.

Недостатком известных устройств является зависимость показаний от физических свойств жидкости.

Цель изобретения - обеспечение измерения массы жидкости в потоке независимо от ее физических свойств.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено блоком запоминания амплитуды, управляемым генератором линейно нарастающего напряжения и узлом сравнения, приче.м входы блока запоминания амплитуды и управляемого -генератора линейно нарастающего напряжения подключены к выходу пропорпиональнаго усилителя, выходы их соединены с соответствующими входами узла сравнения, выход которого соединен со вторыми входами упомянутых узлов, а выход блока управляемого генератора линейно нарастающего напрял ения через согласующую цепочку соединен со входом интегратора.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - схема варианта электрической согласующей цепочки и интегратора.

Устройство содержит пьезоэлектрический преобразователь 1, установленный на фиксированном расстоянии под каплеобразователем 2. Преобразователь 1 электрически соединен со входом пропорционального усилителя 3, выход которого соединен со входом блока 4 запоминания амплитуды и одновременно со входом блока 5 управляемого генератора линейно нарастающего напряжения. Выходы блоков 4 и 5 соединены со входами узла сравнения 6,

а выход этого узла соединен с соответствующими (вторыми) входами блоков 4 и 5. Кроме того, выход блока 5 через согласующую цепочку 7 соединен со входом интегратора 8. С клеммы 9 снимается выходной сигнал.

Устройство работает следующим образом. Жидкость, поток которой подлежит измерению, вытекает из каплеобразователя 2 в виде капель, падающих на преобразователь 1.

Амплитуда электрического сигнала на выходе пьезоэлектрического преобразователя пропорциональна деформации кристалла, а дефор 1ация, в свою очередь, пропорциональна /т, Где т - масса капли, падающей с заданной высоты. Следовательно, , где

А-постоянная. Электрические сигналы от преобразователя 1 усиливаются усилителем 3, их амплитуды запоминаются в блоке 4 и впоследствии Сравниваются с сигналами от блока 5, который запускается каждым импульсом, возникающим на выходе преобразователя 1, а следовательно, и на выходе усилителя 3. С момента запуска блока 5 на его выходе линейно начинает нарастать напряжение U, причем крутизна нарастания должна быть строго постоянной. Когда это напряжение достигнет значения , где Е - амплитуда импульса на выходе усилителя 3, узел сравнения 6 возвращает блоки 4 и 5 в исходное состояние, подавая соответствующие управляющие сигналы на вторые входы этих блоков. При появлении следующей капли и, следовательно, следующего электрического импульса от преобразователя 1, цикл повторяется.

Если выходной сигнал от блока 5 проинтегрировать, то полученная величина будет пропорциональна массе жидкости, протекшей через каплеобразователь 2. Интегрирование сигналов от блока 5 осуществляет интегратор 8, на выходе которого получается величина, равная суммарному количеству жидкости (в массовых единицах), протекшей через каплеобразователь 2. Можно измерять количество жидкости, протекшей за единицу времени (массовый расход жидкости). Следовательно, описанное устройство обеспечивает измерение массы микропотока или массового расхода жидкости.

На фИГ. 2 приведена конкретная схема выходной части устройства, обеспечивающая (совместно с остальными элементами устройства) измерение средней величины потока.

Выходная часть блока5 содержит транзистор 10, коллекторная цепь которого соединена со входом электрической цепочки 7 (и с одним из входов узла сравнения 6). В этой точке напряжение и линейно возрастает с момента поступления импульса от усилителя 3. Конденсатор 11 цепочки 7 начинает заряжаться через резистор 12, параллельно с которым включен

диод 13, запертый во время заряда. (Диод 14 замыкает электрическую цепь при заряде конденсатора 11). Когда амплитуда напряжения и на входе цепочки 7 становится равной Е, транзистор 10 отпирается (сигналом от узла сравнения 6), напряжение на его коллекторе становится равным нулю и диод 13 соединяет левую (по чертежу) обкладку конденсатора 11 с точкой «нуль. При этом электрический заряд, накопленный конденсатором И, через диод 15 подается на конденсатор 16 интегратора 8.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность прецизионного измерения потоков

от 0,01 г/мин и выще (примерно до 40 г/мин) в щирокой области изменения физических свойств }кидкости. Оно позволяет изучать функционирование внутренних органов и обмен веществ в живом организме, а также автоматизировать управление химико-технологическими процессами, в частности процессами тонкой химической технологии.

Формула изобретения

Устройство для измерения микрорасхода жидкости, содержащее каплеобразователь, установленный под ним ньезоэлектрический преобразователь и электрическую схему, включающую в себя пропорциональный усилитель и интегратор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения измерения массы жидкости независимо от ее физических свойств, оно снабжено блоком запоминания амплитуды, управляемым генератором линейно нарастающего напряжения и узлом сравнения, причем входы блока запоминания амплитуды и управляющего генератора линейно нарастающего напряжения подключены к выходу пропорционального усилителя, выходы

их соединены с соответствующими входами узла сравнения, выход которого соединен со вторыми входами упомянутых узлов, а выход блока управляемого генератора линейно нарастающего напряжения через согласующую цепочку соединен со входим интегратора.

777 J am 6 6

W 1/ A

12

;з

L.

«

L..

X

L