Гидростатический уровнемер Советский патент 1982 года по МПК G01F23/16 

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР

1

Изобретение относится к гидростатическим и пневмометрическим уровнемерам, используемых в основном для измерения уровня воды в открытых водных объектах, например водохранилищах, озерах, реках, бассейнах и т. д.5

По основному авт. св. № 608059 известен гидростатический уровнемер, используемый преимущественно для открытых водных объектов, который содержит измерительную трубу, погружаемую открытым концом ,Q в контролируемый объект и подсоединенную верхним концом к выходу пневматического нагнетающего устройства и к одному из входов блока сравнения, второй вход которого подсоединен к задатчику давления.

Пневматическое нагнетающее устройство 5 управляется импульсами с генератора, управляемого сигналом от триггера, поступающим на генератор через пневматический клапан. Триггер включается при помощи пусковой кнопки 1.20

При включении тригге;ра срабатывают два пневматических клапана: через первый запускается генератор импульсов, через второй - измерительная труба, нормально сообщенная с атмосферой при отключенном

триггере,подключается к схеме прибора и в нее с выхода пневматического нагнетающего устройства начинают поступать порции газа равной массы.

Последние поступают в измерительную трубу до тех пор, пока не сравняются давления на входах блока сравнения: измеряемое и заданное. Как только давления сравняются, выходной сигнал блока отключает триггер, при этом переключатся клапаны таким образом, что полости генератора импульсов и измерительной трубы сообщатся с атмосферой. Цикл измерения прекратится. Величина уровня отсчитывается по цифровому счетчику, подключенному к генератору импульсов.

Измерение уровня известным уровнемером ведется определением давления в измерительной трубе, а так как свободный объем в трубе изменяется, то давление в измерительной трубе нарастает нелинейно во времени, что снижает точность измерения.

Нелинейный характер нарастания давления осложняет процесс измерения уровня, т. е. требует дополнительных вычислений, использования градуировочных кривых и т. п. Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерения уровня. Указанная цель достигается тем, что гидростатический уровнемер снабжен устройством линейного нарастания давления в измерительной трубе.выполненным в виде расположенного в корпусе сильфона и пневматического усилителя, при этом полость сильфона и вход усилителя соединены с газовой полостью измерительной трубы, а в.1ход усилителя соединен с полостью корпуса. При заполнении трубы порциями сжатого газа давление в ней растет и воздействует как на сильфон,так и на вход усилителя. Коэффициент усиления усилителя выбирается больше 1,т. е. таким чтобы выход усилителя управлял сильфоном, а именно: при нарастании давления в измерительной трубе сильфон сжимался бы под действием превосходящего давления со стороны выхода усилителя и тем самым уменьшался объем сильфона. Система настроена таким образом, чтобы уменьшение объема сильфона скомпенсировало увеличение свободного объема в измерительной трубе, возникшего при подаче в трубку порций сжатого газа. Таким образом, достигается постоянство объе.ма системы измерительная труба - усилитель-сильфон, а это обеспечивает линейный закон нарастания давления в измерительной трубе и повышает точность измерений, Из уравнения Клайперона-Менделеева Р - M,Riгде Р - давление; V - свободный объем в трубе; М - масса газа; Т - абсолютная температура; R - универсальная газовая постоянная JK - молекулярный вес газа; видно, что, если const А, то Р AM(2), т. е. давление являющееся по существу выходом прибора, линейно зависит от массы закачанного в измерительную трубу газа. Поскольку масса газа, поступившего в систему, равна М ш-п, где m - масса одной порции газа; п - число порций, то, следовательно, при использовании изобретения, число порций (импульсов) прямо пропорционально давлению газа в измерительной трубе. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2 - устройство линейного нарастания давления в измерительной трубе. Измерительная труба 1 (фиг. 1) погружена открытым концом в исследуемый водный объект 2.В трубу 1 с выхода пневматического нагнетающего устройства 3 поступают порции газа, которые одновременно поступают на один из входов блока 4 сравнения. Второй вход блока 4 подключен к задатчику 5 давления. Пневматическое нагнетающее устройство 3 управляется импульсами генератора 6 импульсов, к выходу которого подключен цифровой счетчик 7 импульсов. Генератор 6 включается выходным сигналом с триггера 8, который управляет клапанами 9 и 10. Последние в одном состоянии включают генератор и измерительную трубу в схему прибора, возбуждая тем самым генератор, в другом состоянии сообщают полости генератора и измерительной трубы с атмосферой. Триггер приводится в действие от пусковой кнопки 11. Для коррекции счета импульсов служит камера 12 с регулируемым объемом. Для обеспечения линейного нарастания давления в измерительной трубе служит устройство 13 (фиг. 2). Отрезок измерительной трубы 1, соединенный пневмоприводом 14 с полостью сильфона 15,размещенного в корпусе 16, показан на фиг. 2. Полость корпуса 16 соединена с выходом пневматического усилителя 17, вход которого подсоединен к газовой полости измерительной трубы 1. Устройство работает следующим образом. При возрастании в измерительной трубе 1 давления, происходящего вследствие поступления в нее в ходе измерения порций сжатого газа, давление в трубе одинаково действует как на вход усилителя, так и на сильфон изнутри. Однако, так как коэффициент усилителя значительно больще 1, с выхода усилителя на сильфон действует большее давление и сильфон 15 сжимается, уменьшая тем самым объем системы измерительная труба - усилитель - сильфон, что приводит к линейному нарастанию давления в измерительной трубе при поступлении в нее порций сжатого газа. Таким образом, предлагаемое устройство компенсирует увеличение свободного объема в измерительной трубе, вызванного повышением давления за счет порций газа точно таким же по величине уменьшением объема сильфона, при этом не компенсируется изменение свободного объема в трубе, вызванное соответствующим изменением уровня в водном объекте. Объем в измерительной трубе перед каждым циклом измерения берется за исходный, он в конечном счете и определяет величину измеряемого уровня. Использование изобретения позволяет повысить точность измерения уровня гидростатическими пневмометрическими уровнемерами, так как достигается линейная зависимость давления в из.мерительной трубе от количества поступающих в нее порций сжатого газа, т. е. достигается линей