Вибрационный уровнемер

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЗсЮ С 01 Р 23/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У АВТОРСКОМ ЕТ(56) 1. Кудрявцев В.П. и др. Прецизионные частотные преобразователавтоматизированных систем контроляи управления. М., "Энергия", 1974,с. 61. 2. Авторское свидетельство СССРУ 920390, кл. С 01 Г 23/28, 1980(54) (57) ВИБРАИИОННЫИ УРОВНЕМЕР, содержащий трубчатый камертонный резонатор, систему возбуждения колебаний резонатора, цепь обратной связи, состоящую иэ знакочувствительного блока вычитания частот, выход которого подключен к входу дискретно-аналогового преобразователя, а выход последнего подключен к входу пропорционального преобразователя перемещений и к измерительному, прибору, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений и функцио,ЯО 1120172 А нальных возможностей, камертонный резонатор выполнен в виде двух трубчатых сдвоенных камертонов, имеющих общие цилиндрические основания и ветви, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом вторая ветвь также снабжена системой возбуждения колебаний, а каждое общее основание разделено двумя радиальными перегородками и крышкой в торце основания на четыре полости, каждая из которых сообщаются с соответствующей ветвью камертона и подводящим патрубком, причем ветви одного камертона через подводящие патрубки сообщаются с контролируемойемкостью, а ветви другого частично заполнены эталонной жидкостью и че" рез подводящие патрубки сообщаются с внутренней полостью герметично ус" тановленного на патрубках снльфона, Я днище которого механически связановам со штоком пропорционального преобразователя перемещений, а выходы систем возбуждения колебаний камертона подключены к входам блока вычитания Ю частот.ввй1 11201Изобретение относится к техникеизмерения уровня жидкости сред и можетнайти применение .в системах автоматического регулирования уровня с выдачей мощного аналогового сигнала,пропорционального уровню, непосредственно на исполнительный механизм.Известен частотный датчик уровняФсодержащий трубчатый резонатор, сообщающийся с емкостью, систему возбуждения и съема колебаний резонатора, усилитель и измеритель частоты 13.Недостатками устройства являютсяневозможность использования при из 15мерении уровня жидкости в резервуарах, находящихся под давлением и значительная погрешность, обусловлен"ная нестабильностью Фазовых характеристик элементов в цепи прямого пре"гообразования,Наиболее близким к предлагаемомуустройству является вибрационныйуровнемер, содержащий резонатор.вформе одинарного камертона, систе-му возбуждения колебаний резонатора,цепь обратной связи, состоящую иззнакочувствительного блока вычитания частот, опорного генератора, дискретно-аналогового преобразователяпропорционального преобразователя перемещений, шток которого выполненв виде одинарного камертона с конусными наконечниками на ветвях,размещенного внутри ветвей камертонного резонатора 1235Недостатком. известного устройстваявляется невозможность измеренияуровня жидкости, находящейся подлюбым давлением или разряжением.Другим недостатком устройства яв Оляется введение механических элементов в колеблющуюся жидкость, чтотакже ограничивает область измеряемых жидкостей из-эа возможности оседания твердой фазы на вводимых меха- "5нических элементах, что может привести к срыву колебаний резонатора.Третьим недостатком устройства является узкий диапазон измерений, величина которого не превышает 0,24 дли Оны резонатора.Цель изобретения - расширение диапазона измерений и функциональныхвозможностей.Поставленная цель достигается 55тем, что, в вибрационном уровнемере,содержащем трубчатый камертонныйрезонатор, систему возбуждения коле-,72 гбаний резонатора, цепь обратной связи, состоящую иэ энакочувствительно" го блока вычитания частот, выход которого подключен к входу дискретно-.аналогового преобразователя а выход последнего подключен к входу пропорционального преобразователя перемещений и к измерительному прибору, камертонный резонатор выполнен в виде двух трубчатых сдвоенных камертонов, имеющих общие цилиндрические ос" нования и ветви, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом вторая ветвь также снабжена системой возбуждения колебаний а каждое общее основание оаэпелено двумя оадиальными пеоегооодками и крышкой в торце основания на четыре полости, каждая из которых сообщается с соответствующей ветвью камертона и подводящим патрубком, причем ветви одного камертона через подво- .дящие патрубки сообщаются с контролируемой емкостью, а ветви другого частично заполнены эталонной жидкостью ичерез подводящие патрубки сообщаются с внутренней полостью герметично установленного на патрубках сильфона днище которого механически связано со штоком пропорционального преобразователя перемещений, а выходы систем возбуждения колебаний камертона подключены к входам блока вычитания частот.На Фиг. 1 представлена блок-схема вибрационного уровнемера; на фиг. 2 - разрез А-А на Фиг. 1.Уровнемер содержит два сдвоенных трубчатых камертона 1 и 2, имеющих общие основания 3 и 4 и ветви, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях. Общие основания 5 и б разделены крьппкой в торце 7 основания на четыре полости 8-11, первые две из которых на нижнем основании камертона сообщаются с ветвями первого камертона и патрубком 12, на котором герметично установлен сильфон 13, а иа верхнем общем основании с патрубками 14 и 15 либо открытыми в атмосферу, либо соединенными с контролируемой емкостью в верхней ее части. Вторые две из перечисленных вьппе полостей на нижнем и верхнем основании сообщаются с ветвями второго камертона и с помощью патрубка 16 - с контролируемой емкостью 17 в нижней и верхней ее частях. Первый камертон и сильфон заполнены эталонз 1120 ной жидкостью 18, а второй камертон - контролируемой жидкостью 19. Температуры обеих жидкостей выравниваются за счет теплообмена через радиальные перегородки основания.Измерительная система включает систему возбуждения колебаний первого камертона, состоящую из приемника 20 и возбудителя 21, подключенных к усилителю 22 по автогенера О торной схеме, Система возбужцения колебаний второго камертона включает приемник 23 и возбудитель 24, подключенные к усилителю 25. Выходы систем возбуждения обоих камертонов15 подключены к знакочувствительному блоку 26 вычитания частот, выход которого подключен к дискретно-аналоговому преобразователю 27, а выхоц последнего подключен к измерительному прибору 28 и пропорциональному преобразователю 29 перемещения, шток 30 которого механически связан с днищем сильфона.25Уровнемер работает следующим образом.Камертоны 1 и 2 возбуждаются на резонансной частоте, когда сигнал с - приемника 20 через усилитель 22 поступает навозбудитель 21, чем дополняет рассеивание колебательной энергии камертона 1 и поддерживает его незатухающие колебания с частотой 1. Аналогично сигнал с приемника 23 че 35 рез усилитель 25 подается на возбудитель 24, который пополняет потери колебательной энергии камертона 2 и поддерживает незатухающие колебания его ветвей с частотой Г 2 . Эталонная 40 жидкость 18 перед измерением с помощью сжатия сильфона 13 устанавлива. ется на необходимом уровне, который соответствует равенству частот камертона 1 с эталонной жидкостью и пустого камертона 2. Контролируемая жидкость 19 поступает из емкости 17 через патрубок 16 в кайертон 2, В результате этого частота камертона 2 начинает уменьшаться и в блоке 26 выделяется разность частот соответствующего знака, которая преобразуется в аналоговый сигнал в преобразо" вателе 27, который, поступая на вход преобразователя 29, вызывает перемещение его штока 30 в направле 55 нии сжатия. сильфона 13, который вы" 172тесняет из своей внутренней полости в ветви камертона 1 часть эталонной жидкости 18. Этим вызывается увеличение ее уровня в ветвях. Увеличение уровня, а следовательно, и уменьшение частоты камертона 1 происходит до тех пор, пока его частота ,не сравняется с частотой камертона 2. В этот момент измерительный прибор 28 зафиксирует значения аналогового сигнала, соответствующее величине измеряемого уровня. Указанный сигнал может быть подан непосредственно на исполнительный механизм в систему регулирования уровня жидкости 19 в емкости 17. Необходимо отметить, что температурные уходы частот камертонов 1 и 2 взаимокомпенсируются в блоке 26 вычитания частот. Если патрубки 14 и 15 соединить с верхней частью емкости 17, то аналогично температуре будет компенсироваться давление над эталонной жидкостью и над контролируемой жидкостью в камертонах 1 и 2.Предлагаемый вибрационный уровнемер обладает более широкими функциональными воэможностями по сравнению с известными вибрационными уровнемерами компенсационного типа, так как позволяет производить измерения под любым давлением в условиях изменяющихся температур, вибраций, ударов и действия других информативных параметров. Реализация вибрационного уровнемера не требует затрат, превышающих затраты на аналогичные устройства, Он может быть построен на стандартных элементах автоматики и электроники, таких как электромагнитные возбудители и приемники колебаний, усилители, смесители частот, дискрет" но-аналоговые преобразователи на .базе реверсивных интеграторов, пропорциональные преобразователи силы, силь", фоны, камертонные чувствительные элементы. Измерительная схема, построенная на интегральных микросхемах, позволяет до минимума сократить габаритные размеры вибрационного уров-. немера. Расположение ветвей камертонов во взаимно перпендикулярных плоскостях позволяет повысить чувствительность за счет полной неэависимости начальных частот камертонов, т. е. отсутствует явление захватывания е1120172 1 б 7М-Д Составитель О.Стоникушникова Техред С,Мигунова Корректор О.Тигор едакто аказ илиап ПЛП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 7/28 Тираж б 09 ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушская Подписиета СССРрытийнаб.,д.4/