Пневмометрический плотномер жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01N9/28 

Изобретение относится к измери- тельной технике и быть исполь зовано, для измерения физико-химичес ких свойств жидкости, в частности плотности (концентрации) минерализо ванных вод в гидромелиорации. Известен пневмометрический плотномер, содержащий две пневмометрические трубки, соединенные с источни ком сжатого воздуха и погруженные в исследуемую и эталонную жидкости, и измерительную систему, состоящую из дифманометра, подключенного к мякутым трубкам 1 . Недостатком известного плотномера является то, что формируемая в трубках разность давления, пропорциональная плотности анализируемой среды, воспринимается дифманометром и преобразуется им в выходной сиг-. нал аналогового типа. При сочленении такого плотномера с цифровыми измерительными системами необходимо использование промежуточного аналого-цифрового преобразователя. Кроме того, плотномером с аналоговым выходным сигналом свойственны низкая помехоустойчивость измеритель HOjo сигнала. Отмеченные недостатки снижают точность измерения контролируемого параметра. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является плотиомер, содержащий две пневмометрические трубки, соединенные с источником сжатого воздуха и погруженные в исследуемую и эталонную жидкости, и измерительную систему, состоящую из блока управления, нуль-орган, делителя давления, интегратора, содержащего пневмосопротивление и дозирующую емкость, разрядного клапана, запоминающей емкости, соединенной с двумя клапанами, и счетчика импульсов, причем запоминающая емкость через один из клапанов соединена с источником сжатого воздуха, двумя пневмометрическими трубками и через делитель давления с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к дозирующей емкости интегратора, которая соединена с разрядным клапаном, и через пнёв11юсопротивление интегратора со вторым клапаном запоминающей емкости, при этом один из выходов нульоргана подключен к счетчику импульсов, а второй - к блоку управления, который соединен со клапанами и счетчиком импульсов 2. Недостатком известного плотномера является относительно низкая точ ность измерения, обусловленная нижеперечисленными факторами. Возрастающее выходное давление интегратора за один цикл сравнивается с эталонным давлением, формируемым делителем, при помощи нуль-органа, вырабатывающего импульс, соответствую щий единице измеряемой плотности, В моменты разряда дозирующей емкости нуль-органа выдает кратковременные выходные импульсы, которые подсчитываются счетчиком. При этом чис ло на счетчике после практически плотного разряда запоминающей емкос ти является мерой измеряемой плотно ти. Для увеличения точности измерения следует увеличить число импульсов/ пропорциональных диапазону измерения прибора, что может быть достигнуто путем уменьшения величины кванта дозируемого давления, повышенного в интеграторе при его заряде. Это обстоятельство предъявляет высокие требования к точности ср батывания нуль-органа йри малых зна чениях дозируемого давления. Кроме того, импульсы вырабатываемые нульорганом должны быть идентичными и характеризовать одну и ту же величину дозируемого давления на протяжении всего цикла разряда запоминаю щей емкости, что практически невозможно обеспечить известными элементами пневмоэлектроавтоматики. Таким образом, величина кванта характеризует потенциальную разрешающую способность преобразователя по уров ню сигнала, т,е, для данного- плотно мера - наименьшее различимое нульорганом приращение экспоненциально возрастающего в интеграторе давлени При уменьшении величины кванта увеличивается и точность измерения } Однако при очень малой величине ква та предъявляются жесткие требов ания к чувствительности и точности сраба тывания нуль-органа. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в пневмометрическом плотно мере жидкости, содержащем две пневмометрические трубки, одна из котор погружена в эталонную жидкость, а другая, роединенная с источником сжатого воздуха, в исследуемую жидкость, и измерительную систему, вкл чающую блок управления, нуль-орган запоминающую емкость, которая через клапан соединена с источнико сжатого воздуха, а через второй - с одной из клемм пневмосопротивления при этом управляющие входы первого и второго клапанов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, и регистратор, первый вход которого соединен с выходом нуль-органа, запоминающая емкость соединена с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к пневмометрической трубке, погруженной в этсшонную жидкость, и (соединен, со второй клеммой пневмосопротивления, при этом второй вход регистратора подключен ко второму выходу блока управления. На чертексе приведена принципиальная схема плотно ра. Плотномер состоит из бака 1 с двумя патрубками 2 и 3, при помощи которьк, он может монтироваться в месте разрыва технологического трубопровода, по которому транспортируется исследуемая жидкость. Внутри бак 1 разделен перегородкой 4, служащей для поддержания постоянного уровня исследуемой среды, в которую на постоянную глубину- погружена пневмометрическая трубка 5, Пневмометрическая трубка 6 погружена в сосуд 7 с эталонной жидкостью. Трубка 5 подключена к источнику сжатого воздуха 8 постоянного давления и через клапан 9, запоминающую емкость 10, клапан Иг и пневмосопротивление 12 соединена с трубкой 6, Запоминающая емкость 10 и трубка б подключены к нуль-органу 13. Блок управления 14 подключен соответствующими выходс1ми ..-К управляющим входам клапанов 9 и 11 и второму входу реги7 стратора, состоящего из триггера 15, счетчика 16, к которому через ключ 17 подключен генератор 18 импульсов и выход триггера 15, По существу регистратор представляет собой измеритель временных интервалов. Кнопка 19 предназначена для включения прибора в работу, Плотномер работает следующим образом, Контролируемая среда поступает в бак 1 через входной патрубок 2 и отводится далее в технологическую линию через патрубок 3, При этом в трубке 5 формируется давление сжатого воздуха, пропорциональное плотности контролиЕуемой жидкости, В исходном состоянии клапан 9 открыт и запоминающая емкость 10 соединена с источником давления В и трубкой 5, При включении блока управления 14 клапан 9 закрывается, а клапан И открывается и включается одновременно триггер 15, При этом ключ 17 открывается, на счетчик 16 с генератора 18 начинают поступать импульсы, т,е, начинается цикл измерения. Ввиду того, что клапан 11 открыт, давление в емкости 10 при выходе воздуха из -нее через пневмосопротивление 12 и трубку б под слой эталонно жидкости в сосуде 7 происходит по закону экспоненты Рьхе ,(1 где Р Р - давление/ запомнен ное. в емкости 10, пропорциональное зна чению давления в тру ке 5 ; t - время) Т - постоянная врекюни апериодического звена, состоящего из ем кости 10 и пневмосопротйвления 12. Для некоторых фиксированных значений и Pj-Bbiy имеющих место в емкости 10 апериодического звена в моменты времени -t и tj., отсчитанные от начала опорожнения апериодического звена РИВЫХ %х%/ 2 Равых РВХ (3 Взяв отношение уравнений (2) и ( и прологарифмировав результат, поEv,() (to - t, ) Ввиду ТОГО,ЧТО при t о РВК РТ, а при ta. ty Равь,х 1 (здесь Р - эталонное давление в трубке 6), имеем ) Т EH (К /), (5 где К - коэффициент пропорциональности, зависящий-от глубины погружения трубок 5 и 6 и значения плотности эталонной жидкости; О - значение исследуемой плотности. По истечении времени х срабатывает нуль-орган 13гтриггер 15 закрывает ключ и счетчик 16 прекращает подсчет импульсов, поступающих из генератора 18. Число импульсов, подсчитанных счетчиком 16 за время i, пропорционсшьно логарифму . давления в трубке 6 и является ме рой измеряемой плотности. При этом разрешающая способность плотномера и, следовательно, его точность зави сит только от частоты генератора 18 которая может згшаваться в соответствии с требуемыми точностными характеристиками . Таким .образом, в предлагаемом плотномере используется зависимость между длительностью (временем) разряда запоминающей емкости и диапазоном изменения давления от одного фиксированного значения до другого (эталонного),ввиду чего достигается ;большая по сравнению с известным точ,ность получаемого результата измерения. Разработан макетный образец, испытания которого при колебаниях исследуемой плотности от 1000 до 1200 км/м показывают осуществимость и работоспособность предложенного плотномера. Достигнутая, погрешность измерения составляет ±0,7%, | 1 ормула изобретения Пневмометрический плотномер, жидкости, содержащий две пневмометрические трубки, одна из которых погружена в эталонную жидкость, а другая, соединенная с источником сжатого воздуха, в исследуемую жидкость, и измерительную систему, включающуюблок управления, нуль-орган, запоминающую емкость, которая через первый клапан соединена с источником сжатого воздуха, а через второй - с одной из клемм пневмосопротивления, при этом управляющие входы первого и второго клапанов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, и регистратор, первый вход которого соединен с выходом нуль-органа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, запоминающая емкость соединена с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к пневмометрической трубке, погруженной в эталонную жидкость, и соединен со второй клеммой пневмосопротивления, при этом второй вход регистратора подключен ко второму выходу блока управления. Источники информадЛ, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 191202, кл. G 01 N 9/28, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке О 2760350/Ш-25, кл. G 01 N 9/26, 27.04.79 (прототип) .