Плотномер жидкости Советский патент 1978 года по МПК G01N9/22 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности жидких сред.

Известен плотномер для жидких сред содержащий сосуд с вертикальным отростком, на котором установлена обмотка соленоида, расположенный в сосуде поплавок.с постоянным магни гом, помещенным в отросток и находящимся в магнитном поле соленоида, источник питания обмотки- соленоида, а также средства для,, изменения и измерения тока в обмотке соленоида и . окно для наблюдения за моментом начала всплытия поплавка.

При определении плотности изменяют ток в обмотке соленоида до тех пор, пока сила взаимодействия между магнитом и соленоидом не станет меньше, чем выталкивающая сила, действующая, на поплавок и зависящая от плотности раствора. Измеряя ток, проходящий через соленоид в момент начала всплытия поплавка, судят о. плотности раствора.

Этим плотномером нельзя пользоваться в случае недостаточной прозрачности раствора. Кроме того, он имеет невысокую точность из-за субъективности определения момента всплытия поплавка и не позволяет вести непрерывные измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является плотномер, содержащий помещенный в сосуде поплавЪк с постоянным магнитом, находящимся в магнитном поле соленоида, и датчик положения поплавка, сигнал с которого через цепь, включающую усилитель и измерительный прибор, подается на обмотку соленоида. Наличие датчика в цепи обратной связи позволяет автоматически уравновешиват выталкивающую силу и силу взаимодействия магнита с соленоидом.

При измерении плотности жидких сред с малой вязкостью такие плотномеры имеют низкое быстродействие, так как,при изменении плотности исследуемой жидкости время успокоения колебаний поплавка и перемещения его в положение равновесия (при котором выталкивающая сила и сила взаимодействи магнита с соленоидом равны между собой) относительно велико,из-за недостаточного демпфирования поплавка при перемещении в маловязкой жидкости например воде и водных растворах электролитов, ацетоне, этаноле, метаноле, растворах на их основе и т.д Цель изобретения - повышение быст родействия при определении плотности жидкос{ей с малой вязкостью. . Цель достигается тем, что плотномер снабжен двумя дифференцирующими звеньями, причем одно из них включено последовательно между выходом детектора и входом усилителя, а другое между выходом усилителя и обмоткой соленоида. Предложенный плотномер показан на чертеже. Плотномер содержит сосуд 1 с вертикальным отросгком, на котором установлена обмотка 2 соленоида. В сосуде расположен поплавок 3 с закрепленным на нем постоянным магнитом 4, размешенным в магнитном поле обмотки 2. Поплавок снабжен ферритовым сердечником 5, находящимся в поле ка тушки 6 индукционного датчика, котор.ая установлена на отростке сосуда и. питается по первичной, обмотке с вы хода генератора 7 высокой частоты. Выход вторичной обмотки катушки 6 мн дукционного датчика подключен к детектору 8 . Плотномер снабжен двумя дифференцирующими звеньями, одно из которых, состоящее из конденсатора 9 и сопротивлений 10, 11, расположено до усилителя 12, а другое, состоящее из конденсатора 13 и сопротивления 14 после усилителя 12 и подсоединено вы ходом к регистрирующему прибору 15. Плотномер работает следующим образом. Исследуемую жидкость наливают в .C суд 1, после чего в нее опускают поплавок 3. Путем подбора грузов, на вешиваемых на поплавок, устанавливают поплавок в состояние равновесия, при котором выталкивающая сила, действующая на поплавок со стороны жидкости, уравновешивается его весом и силой взаимодействия обмотки 2 с магнитом 4. При изменении плотности жидкости изменяется выталкивающая сила, действующая.на поплавок, что приводит к смещению поплавка 3 относительно сосуда 1 и ферритового сердечника 5 относительно катушки 6. Это вызывает С-.}ответствующее изменение сигнала на выходе катушки 6, детектора 8 и усилителя 12, а следовательно, и тока через сопротивление 1 и обмотку 2. Изменение тока в обмотке 2 изменяетсилу, действующую на магнит 4, на величину, равную величи не изменения выталкивающей силы, но обратную ей по знаку. В результате поплавок 3 снова устанавливается в положение равновесия. Изменение плотности жидкости определяется по изме- нению тока,проходящего через сопротивление 14 и измеряемого прибором 15. Благодаря наличию конденсатора 9 величина изменения сигнала, подаваемого на обмотку 2, а следовательно, и величина изменения силы, действующей на магнит 4, при изменении плотности жидкости и смещении поплавка 3 будет пропорциональна не только абсолютной величине смещения поплавка, которая в начальный момент мала, но и скорости его смещения, которая в этот момент максимальна. В результате к поплавку в начальный момент его смещения прикладывается со стороны обмотки 2 большая компенсирующая сила, чем та, которая была бы приложена в отсутствие конденсатора 9, вследствие чего поплавок отклонится на меньшее расстояние от положения равновесия. То же произойдет, когда поплавок, возврсодаясь назад, по инерции пройдет положение равновесия и начнет отклоняться от него в другую ёторону. Таким образом, компенсирующая сила, действующая на поплавок 3 со стороны обмотки 2, учитывает не только отклонение поплавка в данный момент времени, но и то отклонение, которое будет в процессе дальнейшего его перемещения. Наличие конденсатора 13 позволяет ввести в сигнал, управляющий током обмотку 2, составляющую, пропорциональную скорости изменения выходного сигнала детектора 8, а наличие двух дифференцирующих цепей приводит к быстрому затуханию колебаний поплавка. Формула изобретения Плотномер жидкости, содержащий поплавок с постоянным магнитом, окруженный обмоткой соленоида, датчик положения, поплавка, детектор, усилитель и регистрирующий прибор, отличающийся тем, ч.то, с целью повышения быстродействия при определении плотности жидкостей с малой вязкостью/ он снабжен двумя дифференцирующими звеньями, причем одно из них расположено последовательно между выходом детектора и входом усилителя, а другое - последовательно между выходом усилителя и обмоткой соленоида. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Приборы для научных, исследований, 1967, № 10, с.83-66. 2.Авторское свидетельство СССР 389439, кл. Q 01N9/22, 1971..