Устройство для измерения уровня жидкости в емкостях транспортных средств Советский патент 1979 года по МПК G01F23/20 

Изобретение относится к измеритель ной технике, в частности к уровнемерам, основанным на измерении давления столба жидкости, пропорционального уровню и может быть использовано для контроля уровня в емкостях транспортных средств, например морских судов, тракторов, тягачей и т.п. При измерении уровня топлива в баках транспортных средств на точность измерения сильно влияют поперечные и продольные крены бака, поскольку в этом случае давление столба жидкости и ее уровень относительно разных точек днища в каждый момент времени раз личны и погрешность измерения становится тем больше, чем больше угол отклонения бака от нормального положения. При кренах бака порядка 10-20° погрешность достигает десятков процентов. Известно устройство для измерения уровня жидкости в емкостях, содержащее датчик усилий (веса), устанавливаемый в днище емкости, и регистрирующий прибор .l . Указанное устройство отличается простотой конструкции, надежностью в работе, но имеет большую погрешност измерения в случае работы на объектах меняющих свое положение в пространстве относительно горизонта. Известно также устройство для измерения уровня в емкостях транспортных средств, например самолета, которое устраняет указанный недостаток за счет того, что оно содержит емкостной датчик уровня, блок преобразования выходного сигнала емкостного датчика уровня в цифровую форму, блок коррекции, включающий датчик крена и тангажа, и регистрирующий прибор 2. При возникновении тангажа или крена самолета, вызывающих изменение выходного сигнала датчика уровня, блок коррекции фиксирует этот сигнал на значении, которое соответствует уровню топлива в баке до возникновения этих возмущений. Новый уровень фиксируется после прекращения действия возмущений . Кроме указанных недостатков, такое решение усложняется из-за наличия запоминающих узлов. Кроме того, действие такого устройства в условиях непрерывной качки корабли или движения транспортных средств по дорогам низкого качества может оказаться неудовлетворительным, т.е. показания датчика уровня могут оказаться заблокированными на длительный период, и его информация потеряет смысл. Целью изобретения является повыше ние точности измерения уровня жидкос ти в емкостях транспортных средств в условиях качки. Цель достигается тем, что в-предл гаемом устройстве блок коррекции выполнен в виде тороида, горизонтально подвешенного в магнитном поле на прос транственном шарнире, а датчик уровн - в виде датчика усилий, причем их о мотки соединены последовательно. На фиг.1 показано предлагаемое ус тройство, общий вид; на фиг.2 - то же электрическая схема; на фиг.З - блок коррекции; на фиг.4 - 7 - варианты положения топливного бака в условиях качки транспортного средства. Устройство для измерения уровня жидкости содержит магнито-упругий дат чик 1 уровня, расположенный в центре тяжести днища топливного бака 2, блок коррекции 3, блок питания 4 и регист рирующий прибор 5 (см.фиг.1). Магнитоупругий датчик 1 выполнен в виде консольно установленных в кор пусе 6 пластин (магнитопровода) 7, связанных по контуру немагнитными элементами 8 и имеющих прорези для размещения обмоток 9 и выступ 10 на свободном конце для нагружения ycили Р, соответствующим давлению столба жидкости в топливном баке 2. Корпус 6 датчика связан с баком 2 через шту цер 11. Для предотвращения попадания жидкости на датчик в его корпусе установлена мембрана 12, контактирующая с нагружаемым выступом 10 датчика Блок коррекции 3 выполнен в виде тороида 13 с грузиком 14, подвешенного горизонтально на пространственном шарнире 15 в магнитном поле минимум двух подковообразных магнитов 16, оси которых взаимно перпендикулярны. Магнитный режим магнитопровода тороида 13 выбран так, что его магнитная проницаемость и, следовательно, индуктивное сопротивление растет при увеличении угла наклона блока коррекции . Для предотвращения раскачивания то роида 13 корпус 17 блока 3 заполнен маслом (см.фиг.З). Обмотки 9 датчика 1 и обмотка 18 тороида 13 включены последовательно к блоку питания 4, а обмотка 18 торои да 13, кроме того, подключена параллельно к регистрирующему прибору 5 (см.фиг.2). Устройство работает следующим образом. . Магнитоупругий датчик 1 вьщает электрический сигнал, пропорциональный давлению жидкости (высоте столба t) ), которая-через штуцер 11 и полость в корпусе 6 датчика 1, ограниченную мембраной 12, давит на выступ 10 его магнитопровода 7 с усилием, равным давлению Е столба жидкости с высотой Ъ. На фиг.4-7 видно, что при различных углах наклона бака 2 расстояние Н между днищем бака и поверхностью жидкости, т.е. длина перпендикуляра, восстановленного к плоскости днища, остается неизменным только в центре тяжести плоского днища (как геометрической фигуры). Для всех остальных точек днища эта величина переменна. Давление Р в точке Т определяется высотой tl столба жидкости. Высота h столоа является функцией угла наклона бака 1l H-cosoC. отсюда Следовательно, для того, чтобы показания уровнемера оставались независимыми от угла наклона бака 2, необходимо сигнал датчика, пропорциональный величине ti , умножить на. величину, обратную-cos ot. При возникновении качки (продольного и/ или поперечного креноЕ) тороид 13 сохраняет свое горизонтальное положение, в то время как несущая плоскость, а вместе с ней и магниты 16, отклоняются от первоначального положения. При этом магнитное сопротивление в цепи полюс N- тороид полюс S возрастает, а магнитная напряженность в магнитопроводе тороида 13 падает. Поскольку магнитный режим магнитопЕОВСда выбран так, что магнитная проницаемость магнитопровода и, следовательно, индуктивное сопротивление X тороидального дросселя растет при увеличении угла наклона аСПоскольку ток магнитоупругого датчика пропорционален давлению в точке Т, то выходной сигнал, снимаемый с тороида 13 и подаваемый на регистрирующий прибор 5, равен произведению тока на сопротивление тороида, то есть Ни регистрирующий прибор 5 поступает напряжение, пропорциональное фактическому уровню Н топлива, не зависящее от продольных и поперечных кренов бака 2 . Таким образом, предложенное устройство для измерения жидкостр; обладает высокой точностью измерения в условиях качки, простой конструкции, а следовательно, высокой надежностью в эксплуатации и невысокой себестоимостью. Формула изобретения Устройство для измерения уровня в емкостях транспортных средств, содержащее датчик уровня с электрическим выходным сигналом, блок коррекции и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях качки, блок коррекции выполнен в виде торойда, горизонтально подвешенного в магнитном поле на пространственном шарнире, а датчик уровня - в виде датчика усилий, причем их обмотки соединены последовательно.

Источники информации, принятые во внимание при экспеотиче

1.Цикерман Л.Я. и др. Измерение уровней жидкостей и сыпучих материалов вкоммунальном хозяйстве, М., Из дательство по строительству, 1964,

с.78,79.

2.Патент Великобритании №1373345, кл.(д4 Н, 1974.

.г

Г6

- Ш- г

РигЛ

иг.7