Устройство для измерения плотности жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01N9/26 

Изобретение относится к устройствам для измерения физико-химических параметров жидких сред, в частности плотности, и может быть использовано в медицинской, микробиологической пищевой и химической промышленности Известно устройство для измерения плотности жидкости, содержащее две пьезометрических трубки, погруженные в измеряемую среду на различную глубину, причем трубка с большей глубиной погружения снаб жена термочувствительным пневматическим дросселем, линию подачи воздуха (инертного газа), изме рительную схему, в виде пневматичес кого дроссельного моста, в диагонал которого включен дифманометр fl . К недостаткам этого устройства относятся необходимость стабилизаци питания пневмомоста во избежание по грешности измерительной схемы, влия ние окружающей температуры на показания измерительной схемы, нелинейная характеристика термочувствитель ного дросселя, вызывающая та.кже погрешность измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения плотности жидкости, содержащее сосуд с эталонной средой, сосуд с исследуемой средой,четыре пьезометрические трубки , подключенные к дифманометру и блок питания воздухом 2J. К недостаткам этого устройства относится значительная погрешность измерения в узком диапазоне измеряемых плотностей за счет влияния даже незначительных колебаний уровня жид.кости в сосудах. При экспериментальной проверке устройства было зарегистрировано изменение уровня в сосуде чувствительного элемента на 2-3 мм от заданного при измерении в узком диапазоне плотности (р 1,04 t 0,04 г/см),что соответствует перепаду давления на дифманометре 40 мм вод.ст. При этих условиях погрешность измерения составляет около 8% от диапазона измерения. Целью изобретения является повышение . точности измерения. Цель достигается тем, что устройство снабжено плюсовым и минусовым дроссельными сумматорами, причем входы плюсового сумматора

подключены к трубке, расположенной в исследуемой среде на большей глубине, и трубке,, погруженной в эталонной среде на меньшую глубину, а остальные две трубки соединены со входом минусового дроссельного сумматора, а выходы сумматоров подключены к дифманометру.

Это позволило реализовать следующую математическую зависимость, которая показывает, что изменение уровня не влияет на показания устройства измерения плотности;

р

А Т

На чертеже представлена схема предложенного устройства для измерения плотности жидкости.

В сосуд 1 чувствительного злемента с измеряемой жидкостью помещены сосуд 2 компенсатора, пьезотрубка 3 чувствительного элемента и балластная пьезотрубка 4 чувствительного элемента.

В сосуд 2 компенсатора с эталонной жидкостью, в свою очередь/погружены пьезотрубка 5 компенсатора и балласт- ная пьезотрубка б компенсатора. Пьезотрубк} 3,5 чувствительного элемента и компенсатора и балластные пьезотрубки 4,6 чувствительного элемента и компенсатора запитаны от блока 7 подготовки воздуха (инертного газа).

Пьеэотрубка 3 чувствительного элемента и балластная пьезотрубка б компенсатора соединены со входами плюсового дроссельного сумматора 8, а пьезотрубка 5 компенсатора и балластная пьезотрубка 4 Чувствительного элемента - со входами минусового дроссельного сумматора 9. Выходы сумматоров 8,9 подключены к дифманометру 10, причем сопротивления всех дросселей сумматоров равны.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух с блока 7 подготовки поступает в пьезотрубки З-б, в которых, соответственно, создаются

И Pg. На выходе

РД Р5

давления Р,,

плюсового .дроссельного сумматора

:Р-Р3 6 8 создается давление

а на выходе минусового дро ссельноR -P/

го сумматора - давление

Давление нЗ дифманометре, пропорциональное плотности измеряемой жидкое ти.

р

(1) д- 2 2

При равенстве плотности измеряемой и эталонной жидкостей давление на дифманометре равно нулю.

При увеличении плотности измеряемой жидкости увеличивается сопротив ление гидростатических столбов измеряемой жидкости, воспринимаемое трубками 3 и 4, что ведет к увеличению давления Pg и появлению давления на дифманометре, пропорционального изменению плотности.

При постоянной плотности измеряемой жидкости и повышения ее температуры одновременно повышается температура эталонной жидкости. УменьQ шение при этом давления Pg компенсируется уменьшением на такую же величину давления fg и показания дифманометра остаются постоянными.

При постоянной плотности измеряемой жидкости и при изменении уровня в сосуде с эталонной жидкостью, или в сосуде с измеряемой жидкостью, или одновременно в обоих сосудах показания плотномера не будут изменяться вследствие равного увеличения 0 или уменьшения давлений Pg и jp .

Предположим, что уровень в сосуде с измеряемой жидкостью увеличился или уменьшился на величину л h. Это

5 будет соответствовать увеличению или уменьшению величины давлений, снимаемых с пьезотрубок. 3 и 4, и эти давления соответственно равны: PS РО, ± ДР и Р . Подстс,Q вим эти значения в исходную формулу (t) и получим:

о ,Рг.&Р)Т7б 4,- 22

проведем некоторые преобразования: 2Рд-Рэ- РРб Р4 Р-Р -. 2Р; ) р ±

.А 2

р. Рд, т.е показания дифманометра 45 не меняются при изменении уровня в сосудах.

Формула

изобретения

Устройство для измерения плотности жидкости, содержащее четыре пьезометрические трубки, две из которых погружены на различную глубину в сосуд с исследуемой средой, а две

другие - р компенсационный сосуд с эталонной средой, и подключенные к дифманометру, блок питания воздухом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений,

оно снабжено плюсовым и минусовым дроссельными сумматорами, причем входы плюсового сумматора подключены к трубке, расположенной в исследуемой среде на большей глубине и трубке,погруженной в эталонной

среде на меньшую глубину, а остальные две трубки соединены со входом минусового дроссельного сумматора, а выходы сумматоров подключены к дифманометру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 342106, кл. G 01 N 9/26, . .

2.Глыбин И.П. Автоматические плотномеры и концентратомеры -в пищевой промышленности, М., 1975, с. 147 (прототип)..