Вибрационный уровнемер Советский патент 1980 года по МПК G01F23/28 

(54) ВИБРАЦИОННЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к технике измерения уровня жидких сред, находящихся под атмосферным давлением.

Р1звестен датчик уровня, содержащий резонатор, выполненный в ииде сдвоенного трубчатого камертона, основа:ния которого сообщаются с основной емкостью, а ка-мертон снабжен системой возбуждения и съема колебаний на «резонансной частоте, зависящей от уровня жидкости в его ветвях 1.

Однако вследствие температурных изменений .модуля упругости я момента инерции резонатора лри изменениях темиературы ироисходит уход начальной частоты колебаний, что вносит существеную погрешность (порядка 2%) IB измерение. Другим недостатком датчика является существенно недЕнейная характеристика преобразования уровня в частоту изгибных колебаний.

Наиболее близким к изобретению из известных ло конструкции устройств является частотный датчик уровня, .который содержит резонатор, выполненный в виде неупругой дюралевой трубки, закрепленной на упругом овальном латунном элементе, через который трубка сообщается с основной емкостью, трубка снабжена системой возбуждения колебаний на резонансной частоте 2. Недостатком известного датчика является погрешность измерения, харлктеризующаяся температурным изменением конструктивных иара метров колебательной системы: геометрических размеров трубки, л есткости упругой опоры. Эти изменения приводят к уходу начальной частоты колебаний и изменению чувствительности датчика. Другим недостатком известного датчика является то, что для обеспечения линейиой шкалы при круглом сечении уровнемерной трубкам

10 ее диаметр должен выполняться IB функции от высоты, что значительно усложняет технологию изготовлення трубки.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет компенсации томиературных параметров колебательной

15 системы.

Это достигается тем, что в известном вибрационном уровнемере трубка резонатора выполнена эллиптической и снабжена системами возбуждения колебаний в двух

20 плоскостях, проходящих через оси эллиптического сечения трубки, а уровнемер дополнительно снабжен смесителем частот и низкочастотным фильтром, причем выход сис25темы возбуждения колебаний в одной плоскости подключен на один вход смесителя частот, а выход системы возбуждения колебаний в другой плоскости подключен на второй вход смесителя частот, выход кото:рого подключен ко входу низкочастотного фильтра, а выход последнего подключен к измерителю частоты. На фиг. 1 дана фуякциоиальн ая схема вибрадионнопо уровнемера жидкости; на фиг. 2 - разрез А-А ф.иг. ,1. Угстройство включает леупругую трубку / эллилтиЧбСКОГо сечеиия из магнитной стали, упругий овальный латунный элемент 2, трубопровод 3, .основную «мкость 4. Для возбуждения колебаний трубки в плоскости XOZ предусмотрены электромагнитный или емкостной прием.Еик колебаялй 5,например высокоомный капсуль ТОН-2, усилитель положительной обратной овязи 6,например усилитель с АРУ по схеме с. двухсторонним а1М1Плитудным Ограничителем, злектромагнитный или электростатический .возбудитель колебаний 7, например йизкоомный капсуль. Указанные элементы включены по а1втогенерат.0р;ной схеме. Для возбуждения колебаний трубки .в плоскости YOZ предусмотрены аналогичные элементы: приемник колебаний 5, усилитель положительной обратной связи Я возбудитель колебаний 10 Выходы -систем возбуждения подключены юо входам смесителя частот 11, выход которого подключен на вход низкочастотного фильтра ,72, а выход последнего подключен к измерителю частоты. Вибрационный уровнемер жидкости работает следующим образом. Из емкости 4 иоследуемая Ж1идко сть до уровня h заполняет трубку 1 через трубопровод «5 я упругий элемент 2. Трубка / колеблется в плоскости XOZ с помощью приемника колебаний 5, сигнал с (которого подается усил1итель 6 на возбудитель колебаний 7, в результате чего замыкается цепь селективной положительной обратщой СВЯ31И, и иа выходе усилителя 6 напряжение колеблется с частотой /i, определяемой из соотношений: 2Я.1/А; У Я, Y -г 11- 1 10 + -Q , где TI - момент инерции уровнемерной трубки отноеительно оси О У; YIO - .момент инерщии уровнемеряой трубки с укрепленными на ней деталями относительно оси OY; So - сечен.ие трубюи; р - плотность жидкости; Л - уровень жидкости в трубке, отсчитанный от опоры; HI - -жесткОСть ааделки при повороте относительно оси О У. i Одновременно с этим трубка / 1Ш.леблется в плоскОСти OYZ с помощью Щ1л&твика 8, усилителя 9 и ,В Озбудителя 1-0, .п.р.ичем напряжение на выходе усилителя f колеблется с частотой /2, определяемой из соотношений: /о 2я. I/ / 7/Г Г2 То2 + 5| где Т2 - MiOMeHT инерции уровнемерной трубки отноаительно оси ОХ; - мо.мент |Инерции уровнемерной трубки с укрепленными на -ней деталями отноаительно оси жесткость заделки при повороте трубки относительно оси ОХ-. С выходов усилителей 6 и 9 напряжения, колеблющиеся с частотами fi и /а подаются 1Еа смеситель 11, а низкочастотная составляющая, выделенная в фильтре il2, равная /2-/1, измеряется частотомером, проградуир-ов аннЫМ ,в единица,х 1из;меряемого уровня линейно связанного с разностью частот Ai/ /2-/1. Формула изобретения Вибрационный уровнемер выполненный D виде трубки, закрепленной на упругом элементе и сообщающейся с основной емкостью, систему возбуждения колебаний трубК1и и .измеритель частоты, отличающийс я тем, что, с целью повышения т.оч.ности измерения за счет компенсации темпер атурных параметров колебательной оистемы, трубка резонатор.а вып.о.лнена эллиоттической и снабжена системами возбуждения колебаний в двух плоскостях, проходящих через оси эллиптического сечения трубки, а уровнемер дополнительно .снабжен смесителем частот и низкочастотным фильтром, .причем выход системы возбуждения колебаиий в одной пло-скости подключен на один 1вхад смесителя частот, а выход сИСтемн возбулсдения колебаний в другой плоскости подключен на второй вход смесителя частот, выход которого подключен ко входу низкочастотного фильтр а, а выход последнего подключен к измер.ителю частоты. Источ.ники информа.ИИИ, принятые во внима ние при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 648843, «л. G 01 F 23/28, 1977. 2.Вовицкий П. В., Кнюривг В. Т., Гутников В. С. Цифровые приборы с частотными датчиками, М., Энерашя, 1970, с. 114 (прототип).