Частотный преобразователь уровня Советский патент 1981 года по МПК G01F23/296 

(54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано в машиностроении, химической, нефтехимической и других отраслях прокыщдениости, где требуется измерение уровня жидких сред, находящихся под атмосферным давлением. Известен частотный преобразовател уровня жидких сред, выполненный в виде сдвоеииого камертона, основания которого сообщаются с основным сосуде. Камертон снабжен электромагнитной системой возбуждения и съе ма колебаний 1). Недостатком этого преобраэовате ляявляется его низкая чувствительность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является чаотот иый датчик уровня жидкости, содержащий резонатор, сообщающийся с основным сосудом и выполненный в виде неупругой металлической трубки, закрепленной на упругом элементе, систему возбуждения и съема колебаний :И измеритель частоты 2. Недостатком частотного датчика уровня является низкая чувствительность, обусловленная малым относительным изменением массы резонатора. Цель изобретения т повышение чувствительности путем линеаризации выходной характеристики. Поставленная цель достигается тем, чтов известном частотном преобразователе уровня,содержащем резонатор, выполненный в виде металлической трубки, закрепленной .на упругом злементе и сообщающейся с основным сосудом, систему возбуждення и, съема колебаний резонатора, усилитель и измеритель чacтoты в резонатор введены сферические массы, закрепленные на упругой нити,, один конец которой закреплен вне резонатора, а другой находЯ11и1йся в резонаторе, свободен, причем количество сферических масс, приходящихся на единицу уровня, определяется по формуле где п - количество сферических масс h - измеряемый- уровень, SQ - оечение резонатора, - плотность жидкости р5 - плотность сферических масс г - радиус сферических масс; Q - отношение амплитуды колебаний сферических масс к амплитуде колебаний жидкости, коэффициенты. На чертеже представлена схема частотного преобразователя уровня. Основной сосуд 1 соединен трубопроводом 2 с резонатором, выполненным в виде неупругой металлической трубки 3, закрепленной на упругом элементе 4. На упругой нити 5, закрепленной одним концом в узле б кре ления, укреплены сферические массы Частотный преобразователь уровня со держит также систему возбуждения и съема колебаний, состоящую из элект магнита 8 и адаптера 9, усилитель 1 и измеритель частоты 11.. Сферические массы выполняются из материала с плотностью, большей пло ности контролируемой жидкости. Диаметр сферических масс выбирается с учетом приближения значения отношения амплитуды колебаний сферических масс к амплитуде колебаний жидкости причем граничный размер сферических масс возрастает с уменьшением часто ты резонатора. Для линеаризации выходной характеристики частотного преобразователя уровня сферические массы располагаются на нити согласн функции / к.Кг, с f-11+ - п .. -ГЖ/ П(пр A/bUrb(9p-pJ количество сферических мас измеряемый уровень, сечение резонатора, плотность жидкости, плотность сферических масс радиус сферических масс, отнесение амплитуды колебаний сферических масс к г1мплитуде колебания жидкости, К..К„ коэффициенты. Коэффициенты К и К, определяются в свою очередь по формулам ь- и / .l 5 V И (.Tmax hmin Tminhmo ЬТ | (Т - T,J Uh где Н - жесткость упругой заделки трубки относительно оси колебаний , изменение периода колебаний резонатора на единицу уровн период колебаний пезонатора при максимальном уровне h период колебаний резонатора при минимальном уровне h. Работа устройства осуществляется следующим образом. Уровень контролируемой жидкости в основном сосуде 1 и в трубке 3 резонатора устанавливается одинаковым. В результате воздействия системы возбуждения и съема колебаний трубка совершает изгибние колебания с частотой, зависящей от контролируемой жидкости, причем сферические массы 7 увлекаются при колебаниях жидкостью и колеблятся вместе с ней, отставая от колебаний жидкости по фазе. Сферические массы 7 выполняются из материала, имеющего большую плотность, чем жидкость, и относительное изменение массы резонатора возрастает на величину так называемой приведенной массы сферических масс, а так как эта приведенная масса больше массы вытесняемой шариками жидкости, то чувствительность устройства повышается. Выбирая определенную функцию распределения сферических масс 7 вдоль упругой нити 5 можно линеаризовать характеристику преобразователя без изменения профиля трубки 3. Изобретение позволяет, сохранив преимущества известного устройства, такие как относительная простота, точность, частотная форма выходного сигнала, добиться повышения чувствительности преобразователя, получив линейную характеристику. Формула изобретения Частотный преобразователь уровня, содержащий резонатор, выполненный в виде металлической трубки, закрепленной КЗ упругом элементе и сообщгиощейся с основным сосудом, систему возбуждения и съема колебаний резонатора, усилитель и измеритель частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности путем линеаризации выходной характеристики, в резонаторы введены сферические массы, закрепленные на упругой нити, одино конец которой закреплен вне резонатора, а другой, находящийся в резонаторе, свободен, причем количество сферических масс, приходящихся на единицу уровня, определяется по формуле g(J . ) oVh 41 Ы 4/ггг() где п h So количество сферических масс, измеряемый уровень, сечение резонатора, плотность жидкости, плотность сферических масс, радиус сферических масс.

9 - отношение амплитуды колебаний сферических масс к амплитуде колебаний жидкости , , коэффициенты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип) .