Плотномер жидкости Советский патент 1979 года по МПК G01N9/22 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения плотности жидкостей.

Известны плотномеры для жидкостей, соцержащие корпус, поплавок с магнитным сердечником, систему регулирования поплавка по вертикали и измерительный соленоид, В них разность силы тяжести н выталкивающей силы поплавка компенсируется магнитным полем соленоида, при этом величина протекающего через соленоид тока является мерой измеряемой плотности 1 .

Основным недостатком плотномера со стабилизацией положения поплавка является изменение усилия, действующего в магнитном поле на поплавок, при изменении его положения. Изменение же его положения обусловливается конечной величиной коэффициента передачи САР, которая, как и любая САР, работающая по пропорциональному закону регулирования, имеет остаточную

неравномерность. Эта неравномерность проявляется в виде измен этого поло. жения поплавка при компенсации ei о веса, результате величина тока, по которой производится определение плотности жидкости, зависит не только от веса поплавка и плотности жидкости, но н от изменения положения поплавка, что вызывает значительную погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности является резервуар для измеряемой жидкости, помещенный в термостатированную ванну, поплавок с постоным магнитом, два соленоида (главный и втягивающий), блок развертки тока главного соленовда, который npeACTaB- ляет собой многоступенчатый магазин сопротивлений и отсчетное устройство (дифференциальный вольтметр).

Этот плотномер имеет недостаток - большие затраты на измерение, так как развертка тока соленоийй

производится вручную, а регистрации отрыва поплавка визуально 2.

Цель предлагаемого изобретения повышение быстродействия прибора.

Она достигается тем, что в плотномер введены ограничитель хода поплавка, три схемы И, счетный триггер и последовательно соединенные схема ИЛИ и схема возврата поплавка, выход которой подключен к первому входу блока развертки тока соленоида, запускающий вход которого соединен с нулевым выходом счетного триггера и вторым входом третьей схемы И, первый вход которой соединен с индикатором положа ния поплавка и первыми входами первой и второй схемы И причем выход третьей схемы И подключен к вторым входам блока развертки тока соленоида и отсчет- кого устройства, выход которого соединён с первым входом схемы ИЛИ, ко второму входу подключен выход первой схемы И, второй вход коточ рой соединен со вторым входом второй схемы И и единичным выходом счетного триггера, ко входу которого подключен выход второй схемы И.

На чертеже изображена схема предагаемого плотномера жидкости.

Предлагаемый плотномер содержит осуд 1 с исследуемой жидкостью, помещенный в термостатированную ванну 2, неподвижно закрепленную на соленоиде 3 так, чтобы дно сосуда 1 было трого перпендикулярно оси соленоида 3, ограничитель 4 хода поплавка, поплавок 5, выполненный , например, из кварцевого стекла, содержащий магнитный илиндрический сердечник, индикатор положения поплавка, состоящий из чувтвительной катушки б индуктивности, включенной в колебательный контур Ч-генератора 7, отсчетное устройство (цифровой вольтметр) 8, фиксирующее значение тока соленоида 3, логическую схему И 9, выход которой соединен запускакйцигм входом отсчетного устройства 8 и входом И блока 10 разертки тока соленоида 1О, обеспечиваюегр изменение тока соленоида по заданному закону и стабилизацию тока в момент отрыва поплавка 5 от дна сосуда 1. Кроме того, содержит счетный риггер 11, выход О которого соединен со входом И схемы И 9 и запускающим выходом блока 10 развертки тока соленоида, а выход 1 соединен со входами двух логических схем И 12

и 13; схему 14 возврата поплавка, выход t которой соединен входом блока 1О развертки ,тока соленоида, а вход - с выходом ло1 ической схемы ИЛИ 15, один из входов которой соединен с выходом схемы И 13. Выход схемы И 12 соединен со входом счетного триггера 11, выход генератора 7 соединен со входами I схем И 9,12, 13.

Предлагаемьтй плотномер работает следующим образом.

В исходном состоянии через соленоид 3 течет максимальный ток и поплавок 5 притянут ко дну сосуда 1. На

входах I схем И 9, 12, 13 и выходе

О счетного триггера 11 сигнал от- сутствует (логический нуль), а на выходе I счетного триггера 11 присутствует Сигнал, соответствующий

логической единице.

При замьтании ключа к, входящего в блок 1Оразвертки тока соленоида, ток соленоида 3 начинает умень- шаться с больщой скоростью (режим поиска) до момента всплытия поплавка 5, который при перемещении изменяет индуктивность катушки 6. Изменение индуктивности вызьтает резкое измене-

ние выходного сигнала генератора 7, работающего в пороговом режиме. Это сигнал через вход 1 схемы И 12 поступает на вход счетного триггера 11 и опрокидьгоает его. На выходе

счетного триггера 11 появляется логический О, а на выходе О логическая 1,, которая по запускающему входу блока 1О развертки тока соленоида включает малую скорость развертки тока соленоида (режим подготовки отсчета). Одновременно сигнал с индика-тора положения поплавка через вход 1 схемы И 13 и схему ИЛИ 15 поступает на схему 14 возврата поплавка, так как на входе И схемы И 13 в этот момент еще присутствует логическая 1%

g Схема 14 возврата поплавка через вход 1 блока 10 разверткн тока соленоида скачком увеличивает ток соленоида до значения, достаточного, чтобы притянуть поплавок 5 в исходное положение ко дну сосуда 1, но значительно меньше исходного благодаря тому, что при всплытии поплавок 5 упирается в ограничитель 4 хода поплавка, что существенно сокращает продолжительность

развертки тока соленоида с малой скоростью, т. е. режима подготовки отсчета.

На выход схемы И 9 сигнал с индикатора положения поплавка не поступает, так как на выходе П схемы в этот момент еще присутствует логический О. В момент следующего всплытия поплавка (т. е, собственно момент измерения) выходной сигнал индикатора положения поплавка (генератор 7 с катушкой 6) через вход 1 схемы И 9 запускает отсчетное устройство 8, работающее в ждущем режиме, и останавливает развертку тока соленоида. На выходы схем И 12, 13 этот сигнал не поступает, так как на их входах И присутствует логический О. Отсчетное устройство фиксируе величину тока соленоида, которая определяется в этот момент действующим на поплавок усилием, соответствующим величине измеряемой плотности жидкост При использовании в качестве сердечника поплавка постоянного магнита из высококоэрцитивного сплава /например, феррита бария/ щкала прибора линейна. Далее сигнал с выхода отсчетно- го устройства, свидетельствующий об окончании счета, подается через второй вход схемы ИЛИ 15 на схему 14 возврата поплавка и цикл измере1шй с малой скоростью развертки автоматически повторяется до размыкания ключа

Двухскоростная развертка тока соленоида обеспечивает высокую точность измерений и максимальное быстродействие прибора. Время одного измерения автоматическим плотномером составляет 4О - 5О сек против 4-5 мин известного плотномера. При контроле

65123О6

медленных измерений плотности время измерения составляет 1О - 15 сек.

Формула изобретения

Плотномер жидкости, содержащий сосуд с исследуемой жидкостью, поплавок с постоянным магнитом, термостатированную ванну, соленоид, соединенный с блоком развертки тока соленоида и первым входом отсчетного устройства, индикатор положения поплавка, отличающийся тем,

что, с целью повышения быстродействий прибора в него введены ограничитель хода поплавка, три схемы И, счетный триггер и последовательно соединенные схема ИЛИ и схема возврата поплавка, выход которой подключен к первому входу блока развертки тока соленоида, запускающий вход которого соединен с нулевым выходом счетного триггера я вторым входом третьей схемы И, первый вход которой соединён с инДикатором положения поплавка и первыми входами первой и второй схемы И, причем выход третьей схемы И подключен к вторым входам блока развертки тока соленоида и отсчетного устройства, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ, ко второму входу которой подключен выход первой схемы И, второй вход которой соединен со вторым входом второй схемы И и единичным выходом счетного Тгриггера, ко входу которого подключен выход второй схемы И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N 389439, кл. G 01N 9/22, 1967.

2.Приборы для онаучных исследований, № 10, 1967, с. 83-86.