Измеритель плотности

Союз Советскии Социалистических РеспублинОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11842477(51)М. Клз с присоединением заявки Но -С 01 М 9/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088. 8) орь ете иэоб Н.П.Мамонтов, С.А.Ляпцев и С.И.Голуб 1) Заявитель Свердловский ордена Трудового Красного горный, институт им. В.В. Вахрушева 54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЛОТНРСТ Недостатками даннявляются большие габнеобходимость баланснелинейная зависимосречных колебаний стрде от плотности.Цель изобретенияности измерений за сзависимости частотыот плотности. ого устройства аритные размер ировки, а такж ть частоты поп уны на его вых повышение точчет линеаризации колебаний струны 0 Изобретение относится к технике измерения плотности жидких веществ и может быть использовано в устройствах для измерения уровня и плотности, а также в замкнутых системах регулирования.Известен датчик плотности, в котором получают на выходе зависимости частоты поперечных колебаний струны от изменения плотности среды 11 .Недостаток устройства состонт в нелинейности зависимости частоты поперечных колебаний струны на его выходе от плотности среды, Кроме того, применение устройства требует допол нительных преобразователей, что снижает точность измерения и усложняет аппаратуру, а также ограничивает область применения.Наиболее близким по технической 20 суащости к предлагаемому является измеритель плотности, содержащий ареометрическое тело, закрепленное на конце рычага, на.другом конце которого установлен противовес, и чувствительный элемент в виде струны, на находящейся в поле постоянного магнита, один конец которой закреплен неподвижно, а второй - прикреплен к рычагу 21, 30 Поставленная цель достигается тем,что в измерителе плотности, содержащем ареометрическое тело и чувствительный элемент в виде струны, находящейся в поле постоянных магнитов, чувствительный элемент помещен в цилиндрический полый корпус, торцовые поверхности которого закрыты шайбами, одна из которых выполнена подвижной и соединена с ареометрическим телом, струна чувствительного элемента снабжена жестко скрепленными с ее концами пластинами эллипсоидной формы, соединенными: с двумя гибкими элементами, концы которых жестко прикреплены к шайбам.На фиг.1 изображен предлагаемый измеритель, общий вид, на фиг.2 - графиг зависимости частоты колебанийструны на выходе измерителя от плотности среды.Измеритель плотности с частотным выходом состоит из плоской стальной струны 1, которая находится в поле постоянных магнитов 2 и концами в напряженном состоянии жестко (при помощи сварки) закреплена совместно с концами эллипсоидных пластин 3, образуя чувствительный элемент..К образующей эллипсоида по его малой оси присоединены гибкие элементы (пластины) 4, которые концами прикреплены к нижней 5 и верхней б шайбам. Верхняя шайба жестко соединена непосредственно с цилиндрическим корпусом 7, а нижняя свободно перемещается по его внутренней полости. К шайбе 5 при помощи тросика 8 подвешивается ареометрическое тело (поплавок) 9Устройство работает следующим об разом.На эллипсоидные пластины чувствительного элемента действует усилиеР = Р-Ргде Р, - усилие от действия ареометрического тела;Р - выталкивающая сила, действующая на ареометрическое тело при погружении в среду.В исходном состоянии измеритель при определенном весе ареометрического тела имеет на выходе собственную частоту колебаний струны Ы, при этом усилия, действующие на его эллипсоидные пластины, следующие (при Р = 0)Рп 9 1 лгде 0 - плотность материала ареолметрического тела;Ч - объем ареометрического тела;д - ускорение свободного падения.При погружении ареометрического тела в среду известной (эталонной) плотностью. выталкивающая сила, действующая на ареометрическое тело,рав наз =Яэ 9лгде о - плотность известной среды.Л усилия, действующие на эллипсоидные пластины, следующие:50Р =Р -Рзи на выходе датчика имеет место зависимость Ыз =(Рз ).Например, при увеличении плотности среды, окружающей ареометрическое тело, величина действующего на него выталкивающей силы возрастает и равна (при р 7 яз )=.Р 9лгде рт - плотность среды.А усилия, воздействующие на эллип соидные пластины, уменьшаются, что приводит к увеличению собственной частоты поперечных колебаний струны измерителя, так как натяжение струны при этом увеличивается. 65 Таким образом, в процессе работы измерителя с увеличением или уменьше- . нием плотности измеряемой среды частота колебаний струны о 2 на его выходе находится в обратно пропорциональной зависимости от силы Р, воздействующей на эллипсоидные пластины, и в пропорциональной, близкой к линейной, зависимости от выталкивающей силы, действующей на ареометрическое тело, а следовательно, и от плотности.Собственная частота измерителя плотности (уровня) при изменении плотности измеряемой среды изменяется согласно выражению". - ,Рх;т +,ф=Х2 МЕ Гр 1Ь (1+3) соболю8 Е о 1 ло(1+ соэо)1где (3 - коэффициент пропорциональности;1 - длина ненагруженной струны;д - ускорение свободного падения;Рс - плотность среды;Ч - объем поплавка;модуль упругости;Г - площадь сечения струны;0 - диаметр площадки;6 - толщина оболочки;центральный угол, соответствующий приложению силы;Т - начальное натяжение пружины.Благодаря исключению рычажной системы и выполнению чувствительного элемента гибким (упругим), частота поперечных колебаний струны на выходе предлагаемого измерителя изменяется по закону, близкому к линейному. Это позволяет повысить точность измерений плотности среды, а также расширить область применения измерителей плотности, в частности применять их в замкнутых системах регулирования.Формула изобретенияИзмеритель плотности, содержащий ареометрическое тело и чувствительный элемент в виде струны, находящейся в поле постоянных магнитов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет линеаризации зависимости частоты колебаний струны от плотности, чувствительный элемент помещен в цилиндрический полый корпус, торцовые поверхности которого закрыты шайбами, одна из которых выполнена подвиж842477 РФиг 2 Фиг. / Составитель.Л.Свешниковаедактор Т.Мермелштайн Техред Н,Савка Корректор Г.Решетни 7 Подписное жго митета ССткрытийая наб.,4/ ауш лиал ППП "Патент", г.ужгород, Ул Проектн,ной и соединена с ареометрическим телом, струна чувствительного элементаснабжена жестко скрепленными с ееконцами пластинами эллипсоидной формы, соединенными с двумя гибкими элементами, концы которых жестко прикреплены к шайбам. аз 5054/43 Тир ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 525005, кл,С 01 М 9/00, 1976. 2, Авторское свидетельство СССР М 577423, кл,С 01 й 9/02, 1973 прототип)