Весовой плотномер Советский патент 1980 года по МПК G01N9/00 

(54) ВЕСОВОЙ ПЛОТНОМЕР Изобретение относится к приборам для измерения плотности, например, нефтехимических топлив. Известен весовой плотномер, содержащий V-образную трубку с измеряемой средой, механический весово компенсатор, измерительный преобразователь, где измерение плотности жидкости осуществляется посредством взвешивания V-образной трубки с протекающей через нее жидкостью 1J Недостатком известного плотном ра является низкая точность ввиду незначительных соотношений между ма сами трубки и измеряемой жидкости. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является весовой плотномер, содержащий сосуд с трубками подвода и отвода протекающей жидкости, весоизмерительный узел, выполненный в виде блока с присоединенными к нему с помощью троса противовесом и пружиной, а для измерения угла поворота блока - индуктивный преобразовател и электронную схему с электроприводом 2 . Недостатком известного плотномера являются низкие динамическая характеристика и точность измерений сосуда с контролируемой средой. Целью изобретения является повышение точности взвешивания сосуда с протекающей по нему контролируемой средой. Поставленная цель достигается тем, что весоизмерительный узел выполнен в виде квадранта с противовесом, одио плечо которого связано с сосудом упругий шарнир и имеет грузоприемную площадку с диапазонтФШ гpyзa в, а другое плечо снабжено КОДОВОЙ линейкой с угловой прорезью, причем по одну сторону кодсзой линейки расположен источник света и узел сканирования, выполнен№-Ш в виДе светолучевого магнитоэлектрического вибратора, связанного со сканирунщим генератором, а по другую сторону размещен фотопреобразователь, выход которого подключен к блоку управления, один выход которого связан с регистратором временного интервала, а другой со сканирующим генератором, а также тем, что подводящая и отводящая трубки размещены в одной горизонтальной плоскости, прямолинейны от заделки их в корпусе до верхней части сосуда, где они скреплены между собой, образуя плоскую раму.

На фиг. 1 дана структурная схема весового плотномера-, на фиг. 2 - принципиальная схема отсчетного устройства; на фиг. 3 - электрическая схема.

Основными узлами весового плотномера являются сосуд 1 с системой подвеса, фотопреобраэователь 16, сканирующий генератор 17, блок управления 18 и регистратор временных интервалов 19.

Сосуд 1 с контролируемой средой снабжен подводящей 2 и отводящей 3 трубками, скрепленными стяжкой 4, и жестко связан с упругим шарниром 7 и грузоприемной площадкой 8, на которую наклсццлвают диапазонные грузы 9. Через стальную гибкую ленту 10 сосуд подвешен к одному из плеч квадранта 11, жестко связанным с противовесом 12 и подвешенным на гибкой стальной ленте 13 к корпусу б прибора. С другим плечом квадранта жестко соединена кодовая линейка 14 имеющая угловую прорезь 15.

Фотопреобразователь, изображенный на фиг. 2, состоит из осветительной лампы 20, конденсатора 21 и диафрагмы 22, которые образуют и формируют луч света на зеркало светолучевого магнитоэлектрического вибратора 23, расположенного между полюсами постоянного магнита 24. Отраженньй от зеркала луч проходит щелевую диафрагму 25 и подает на кодовую линейку, где последовательно проходит через две щели угловой прорези 15 и попадает в объектив 26, фиксируняций его на светочувствительную поверхность фотоприемника 27, электрически связанног с выходом блока управления 18.

Блок управлени (фиг.З) содержит формирователь входного сигнала 28, триггер-формирователь команд 29, регистратор временных интервалов 19 и тактовый генератор 30, управляющий работой сканируквдего генератора 17, ключ 31 обратного хода и подтверждающий команду Стоп триггер-формирователь команд 29.

Весовой плотномер работает следующим образом.

Сосуд 1 наполняют контролируемой жидкостью 5, причем по трубкам 2 и 3 обеспечивается ее непрерывный проток В Зависимости от величины плотности жидкости на весоизмерительную систему действует усилие, которое через стальную гибкую ленту 10 действует на малое плечо квгщранта 11, поворачивая его совместно с противовесом 12 на определенный угол t до достижения равновесия.

. Измерение угла rf- происходит следующим образом. При повороте квадранта 11 поворачивается и жестко связанная с ним кодовая линейка 14 с угловой прорезью 15 на угол d по отношению к щцлевой диафрагме 25. Угловая прорезь 15 выполнснна так, что определенному углу d поворота квадранта 11 и проги-овеса 12 соответствует одно определенное расстояние/ между началом первой и второй щели вдоль линии, параллельной оси прорези щелевой диафрагмы 25, расстояние между осями щелей угловой прорези 1 измеряется и преобразуется во временной интервал, пропорциональный расстоянию между началом первой и второй прорезей.

Измерение временного интервала осуществляется следуквдим образом. Световой поток, созданный лампой 20 и сформированный конденсатором 21 и диафрагмой 22,попадает на зеркало светолучевого магнитоэлектрического вибратора 23,расположенного между полюсами постоянного магнита 24 . За счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого при прохождении переменного тока по обмотке вибратора 23,с магнитным полем постоянного магнита 24 зеркало вибратора будет поворачиваться с угловой скоростью, прямопропорциональной скорости изменения напряжения сканирующего; генератора 17.Отрс1женный от зеркала вибратора 23 луч через щелевую диафрагму 25 попадает на кодовую линейку 14 и после прохождения через две щели угловой прорези 15 попадает в объектив 26, который фокусирует его на светочувствительную поверкность фотоприемника 27. Фотоприемник 27 превращает световые импульсы в электрические сигналы,котор ые поступают на вход формирователя 28 блока управления 18, с выхода которого два П-образных импульса, образованные при прямом ходе луча через первую и вторую щели кодовой линейки, поступают на вход триггера-формирователя команд 29,формирующего последовательно импульсы Старт и Стоп для регистратора временных интервалов 19,

Импульс с тактового генератора

30,поступая на вход сканирующего генератора 17, возвращает луч в исходное положение и открывает ключ

31,блокирующий выход формирователя 28. При этом пара импульсов, образованная формирователем 27 на выходе формирователя 28 при обратном ходе луча, на вход триггера-формирователя команд 29 не поступит. Импульс тактового генератора 30 подтвердит состояние Стоп триггера-формирователя 29.

Через время, равное длительности импульса тактового генератора 30, сканирукидий генератор 17 снова начнет цикл прямого хода луча. Расчет величины плотности контро лируемой жидкости осуществляется по формуле: . начальная плотность, соответствующая исходной настройке плотномера; время между сигналами Старт и Стоп, измеря емое регистратором временных интервалов 19/ коэффициент пропорциональ ности, получаемый при гр дуировании плотномера. Величину начальной плотности р определяют, заполнив сосуд 1 жидкостью с плотностью, соответствующей нижнему пределу диапазона измерения плотномера, а с помощью диа пазонных грузов 9 устанавливают нулевой угол отклонения противовеса 12 и кодовой линейки 14. В процессе работы плотномера за счет изменения массы диапазонных грузов 9 и подбора массы противовеса 12 можно изменять пределы измерения, что определяет высокую точность измерения в широком диапазоне. Для обеспечения минимальной жест кости по вертикальной оси сосуда 1, исключения влияния давления на пока эаиия плотномера посредством подводящей и отводящей трубок 2 и 3, выпо неиных прямолинейными на участке между креплением к корпусу 6 и стяж кой 4 . Применение диапазонных грузов и о тимальной массы противовеса позволя ет игшболев полно использовать высокую чувствительность фотооптиче кого преобразователя угла поворота квгихраита, и, следовательно, расширить диапазон работы плотномера при сохранении высокой точности измерений. Формула изобретения 1.Весовой плотномер, содержащий сосуд с трубками подвода и отвода контролируемой среды, весоизмерительный узел и отсчетное устройство, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне измерений, весоизмерительный узел выполнен в виде квадратного механизма, одно плечо которого связано с сосудом через упругий шарнир и имеет грузоприемную площадку с диапазонными грузами, а другое плечо снабжено кодовой лииейкой с угловой прорезью, причем по одиу сторону кодовой линейки расположеи источник света и узел сканироваиия, выполненный в виде светолучевого магнитоэлектрического вибратора, связанного со сканирующим генератором, а по другую сторюну размещёнj фотопреобразователь, выход которого подключен к блоку управления, один выход которого связан с регистратором временного интервала, а другой со сканирующим генератором. 2.Плотномер по п. 1, отличающийся тем, что подводящая и отводящая трубки размещены в одной горизонтальной плоскости, прямолинейны от заделки их в корпусе до верхней части сосуда, где они скреплены между собой, образуя плоскую раму. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3.345.881, кл. G О N 9/00, опувлик. 1974. 2. Прибо ла и системы управления. 1975, В 2, М., Машиностроение (прототип), Г 1