Устройство для поверки акустических уровнемеров Советский патент 1982 года по МПК G01F25/00 G01F23/296 

1

изобретение относится к приборостроению и предназначено для градуи ровки, метрологической аттестации, госиспытаний и поверки акустических уровнемеров жидкости. .

Известны устройства для поверки уровнемеров жидкости, содержащие уровнемерную емкость, выполненную из измерительных труб, соединенных между собой через равные интервалы по высо-ю те полыми трубками, причем уровнемерная емкость снабжена камерой успокоения с сеткой и струе выпрямителями р1.

Известны также устройства для по- is верки ультразвуковых уровнемеров, содержащие калибровочный элемент в виде штанги с отражателем, установленным в измерительной емкости на различных расстояниях от ислучателя. 20

Эти устройства универсальны, высог коточны и предназначены для воспроизведения, хранения и передачи единства измерений уровня жидкости путем поверки образцовых и высокоточных уровнеме ров (с погрешностью ±}-k мм) 2.

Однако использование устройств в качестве поверочных средств экономически не оправдано, так как они являются и(-;ходными образцовыми средствами измерения в уровнеметрии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для поверки акустических уровнемеров, содержащее волновод и отражающий элемент, установленный на одном из концов волновода 3.

Недостатком известного устройства является низкая точность поверки вследствие того, что в нем не обеспечиваются реальные условия эксплуатации, такие как изменения температуры, волнообразование и колебания уровня жидкости .

Цель изобретения - повышение точности поверки за счет обеспечения имитации .реальных эксплуатационных условий. 396 Это достигается тем, что волновод выполнен в виде расположенных вдоль горизонтальной оси секций, каждая из которых состоит из двух коаксиальных труб, пространство между которыми заполнено водой, а отражающий элемент выполнен в виде кассет с набором отражателей , каждая из которых установлена через герметизирующие упругие элементы между соответствующими секциями волновода, причем последняя сек ция волновода снабжена фотоэлектричес ким датчиком перемещения и соединейа с приводом, управляющий вход которого подключен к выходу фотоэлектрического датчика. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для поверки акустических уровнемеров жидкости, общий вид: на фиг. 2 - устройство установки кассет сменных отража-телей. Устройство состоит из волнойода 1, изготовленного из коаксиальных труб, устройств установки кассет сменных от ражателей 2, системы 3 регулируемого водоснабжения, фотоэлектрического пре образователя 4 и привода 5, соед| ненных с последней секцией волновода. устройства 6 с приводом 7, имитируюШих медленные изменения уровня воды в больших диапазонах воздуховодов 8, подключенных к источнику 9 сжатого воздуха, регулируемого уровнемера 10, насоса 11 для подачи воды в секции волновода, бака 12 с водой, реРулятора 13 температуры воды. Устройство установки кассет сменных отражателей крепится на фланцах 14. Кассета сменных отражателей 15 имеет возможность передвижения вдоль направляющих 16 с помощью шестерен 17 привода и зубчатых реек 18, закрепленных на теле кассеты. В теле кассеты выполнены отражатели 19 и 20, коль цо 21 и отражатель 22. Между фланцами и кассетой установлены амортизирующие кольца 23, пространство между коаксиальными трубами образует кожух 24. Отражатель 19, имитиГрующий стоячие волны при изменении уровня жидкости, представляет собой полый цилиндр, закрытый с одной стороны упругой мембраной с гладкой поверхностью, а с другой стороны - телом кассеты. В герметичную полость Отражателя подается сжатый воздух. Отражатель 20, имитирующий гладкую поверхность жидкости, является частью тела кассеты, изготов1ленной из металла, например из стали, Кольцо 21 представляет собой сквозное отверстие в теле кассеты диаметром, равным внутреннему диаметру волновода. Отражатель 22, имитирующий .гармонические волнообразования и колебания уровня жидкости, выполнен в виде полого цилиндра, закрытого с одной стороны упругой мембраной с синусоидальным профилем поверхности, с другой стороны - телом кассеты. В герметичную полость подается сжатый воздух. Устройство готовится к работе следующим образом. Поверяемый уровнемер 10 закрепляется на конце волновода. При этом нулевые отметки волновода и поверяемого уровнемера должны быть совмещены. Подается вода в кожух 24 волновода 1. Циркуляция воды в кожухе волновода обеспечивается с помощью насоса 11, при этом температуру воды внутри всей замкнутой системы поддерживают с помощью регулятора 13 температуры. Устроиство выводится на заданный температурный режим работы, при этом температура контролируется с ПЪмощью термометров, установленных на каждой секции волновода. При достижении заданного режима температур во всех контролируемых точках производится поверка уровнемера. Работа устройства и поверка уровнемера заключается в следующем. Устанавливая .не менее пяти контрольных точек, равномерно распределенных по диапазону измерении, производят поверку уровнемеров, которая заключается в проведении прямого и обратного ходов. Прямой ход - имитация повышения уровня жидкости от нуля до верхнего предела измерений (путем вставления отражателей 19, 20 и 22 от нулевой отметки до верхнего предела диапазона измерений на выбранных контрольных точках).Обратный ход - имитация понижения уровня жидкости от верхнего предела диапазона измерений до нуля (путем вставления отражателей 19, 20 и 22 от верхнего предела до нулевой отметки). Включая поверяемый уровнемер 1,0 и устанавливая в конце первой секции волновода отражатели, снимают показания уровнемера.. Установка и фиксация отражателей (или кольца) на каждой контрольной точке фиксированной длины волновода осуществляется дистанционно электроприводом кассеты за счет зубчатои передачи движения от привода на рейку 18, жестко закрепленную с кассетой отражателей 15. Фиксация положения сменных отражателей (или кольца) производится микровыключателями, которые при совмещении с выступом края отражателя (или коль-j ца) отключают электропривод, фиксируя тем самым соответствие положения сечения волновода и соответствующего отражателя (или кольца). При установке и фиксировании напротив сечения волновода отражателя 20 отражение звуковых волн, распространяемое в волноводе акустическим уровнемером, происходит как от гладкой поверхности жидкости. При установке и фиксировании отражателей 19 и подаче в его полость сжатого воздуха упругая мембрана отражателя деформируется по параболе, отражение звуковых волн от ее поверхности соответствует отражению от стоячих волн, При установке и фиксировании отражателя 22 и подаче в его полость воз--2 духа, синусоидальный профиль мембраны отражателя деформируется так, что огибающая ее поверхность описывает параболоид. Отражение от данной поверх- . ности имитирует отражение звуковых э волн от колеблющегося уровня жидкости. При подаче сжатого воздуха с определенной амплитудой и частотой изменения давления огибающая поверхность деформируемой мембраны описывает пара- J болоид с изменяющимися геометрическими параметрами. В этом случае имитируется отражение звуковых волн от гармонически колеблющегося уровня жидкости.4 При замене отражателей на кольцо 21 Происходит распространение звуковых волн от поверяемого уровнемера, далее по волноводу к следующей выбранной точке. Таким образом, уровнемер поверяется на всех точках до верхнего предела измерений, по достижении которого производится обратный ход поверки путем перестановки отражателей в выбранные точки в обратной последовательносПредложенное устройство для поверки акустического уровнемера позволяет имитировать реальные условия поверки и аттестации акустических уровнемеров за счет одновременного и взаимосвязанного изменения основных взаимодействую ющих факторов: температуры воздушного столба в волноводе (за счет изменения температуры воды в кожухах секции); линейных размеров волноводов (за счет привода с фотоэлектрическим преобразователем, амортизирующих колец, подвижных секций, а также изменения температуры в кожухах секций); формы отражающей поверхности (за счет смены отражателей в кассетах, форма отражающей поверхности которых имитирует различные формы состояния поверхности жидкости в реальных условиях); уровня отражающей поверхности (за счет включения устройства медленных изменений или за счет подачи сжатого воздуха в полости отражателей с постоянной или автоматически меняющейся частотой и ампли тудой,имитирующих реальные изменения уровня жидкости) .причем воздействующие факторы можно варьировать в пределах, соответствующих изменению реальных воздействий. Формула изобретения Устройство для поверки акустических уровнемеров, содержащее волновод и отражающий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поверки за счет обеспечения имитации реальных эксплуатационных условий, волновод выполнен в виде расположенных вдоль горизонтальной оси секций, каждая из которых состоит из двух коаксиальных труб, пространство между которыми заполнено водой, а отражающий элемент выполнен в виде кассет с набором отражателей, каждая из которых установлена через герметизирующие упругие элементы между соответствующими секциями волновода, причем последняя секция волновода снабжена фотоэлектрическим датчиком перемещения и соединена с приводом, управляющий вход которого подключен к выходу фотоэлектрического датчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 352145, кл. G 01 F 25/00, 1979. 2.Гершгал Д. А. и Фридман В. М. Ультразвуковая аппаратура. М,, Энергия, 1967, с. 242. 3.Хусаинов Г. Б. Методы и средства, поверки уровнемеров.- Измеритель- ная техника, 1976, № 2, с. 81 (прототип) .

«w

f M

Ч

-MV

:

ft

r Xt/cf 7ff fff ff / / / / .