Устройство для измерения объема вещества в емкости

(51)4 С 01 Р 17/Оо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИЯ И У СВ ТЕПЬСТВ(5 б) Авторское свидетеВ 281847, кл. С 01 Г 1Авторское свидетельсУ 38 б 2 б 1, кл. С 01 Р 2 8 инст ьство СССР /00, 1970тво СССР /18, 1971. ЗИЕРЕНИЯ ОБЪЕМА носится к устрой объема жидких и ема. 1(57) Изобретениетвам для измерения ЯО 1448207 А 1 сыпучих веществ в емкости. Изобретение позволяет повысить точностьизмерения объема за счет исключениявлияния изменения параметров основного возбудителя пневматических колебаний в процессе эксплуатации. Возбудитель 3 имеет дополнительную обмотку 12, размещенную на его подвижной системе, которая совместно сэлектронным интегратором 13, синхрон"ным детектором 14, фазовращателсм1 б и фильтром 15 низких частот позволяет получить достоверную информацию о величине колебательных перемещений его подвижной системы, определяющей величину измеряемого объ3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения объема жидкихи сыпучих веществ, находящихся в емкости.Цель изобретения - повышение точности измерения.На Фиг 1 представлена структурнофункциональная схема устройства;1 Она Фиг.2 и 3 - временные диаграммыпроцессов в устройстве.Устройство содержит емкость 1,вещество 2 в ней, основной возбудитель 3 пневматических колебаний,5эталонный возбудитель 4 пневматических колебаний, термоанемометрическийпреобразователь 5, сопла 6 с термоанеморезисторами, электроизмерительную схему 7, усилитель 8, регулирующий орган 9, генератор 10 электрических колебаний, рабочую обмотку 11 основного возбудителя, дополнительную обмотку 12 основного возбудителя, интегратор 13, синхронныйдетектор 14, Фильтр 15 низких частот, Фазовращатель 16, регистратор 17.В измеряемой емкости 1, в которойнаходится вещество 2, установлен основной возбудитель 3 колебаний давления газа. Для выработки опорного сигнала предусмотрен эталонный возбудитель 4, установленный в термоанемометрическом преобразователе 5 с полупроводниковыми термоанеморезисторамив соплах б, предназначенном для преобразования колебаний давления газав электрический сигнал. Термоанеморезисторы включены в электроизмерительную схему 7 и разогреваются элек 40трическим током,Выход электроизмерительной схемы через усилитель 8 подключен к управляющему входу регулирующего органа 9, сигнальный вход которого подключен к выходу задающего генератора 10 низкой частоты. Выход регулирующего органа соединен с рабочей обмоткой основного возбудителя 3 Дополнительная обмотка 12, размещенная поверх рабочей в том же зазоре магнитной системы, соединена с входом интегратора 13, а его выход подключен к входу синхронного детектора 14, выход ориг ерз Фильтр 15 неких частот подключен к регистратору 17. Эталонный возбудитель 4 подключен непосредственно к генератору 10. Рабочая частота составляет 1-1,5 кГц. Управляющий входосинхронного детектора также подключен к генератору 10, к низкочастотной его части через фазовращатель 16.Устройство работает следующим образом.При включении устройства эталонный возбудитель 4 создает в сопле компенсационного термоанеморезистора 6 пульсирующий поток газа. В силу инерционности термоанеморезистора в злектроизмерительной схеме это вызывает появление постоянного напряжения, величина которого пропорциональна интенсивности обдува компенсационного термоанеморезистора 0,(С) (фиг.2 а).Поскольку рабочий термоанеморезистор 6 сопло которого соединено с измеряемым объектом, в момент включения не обдувается, соответствующий ему сигнал в электроизмерительной схеме равен нулю. Это приводит к появлению сигнала рассогласования, который, пройдя через усилитель 8, вызывает увеличение коэфФициента передачи регулирующего органа 9, вызывая при этом появление и увеличение на его выходе гармонического сигнала с частотой, определяемой низкочастотной частью генератора 10. При этом в измеряемой емкости 1 возникают нарастающие по величине пульсации давления, вызванные работой основного возбудителя пневматических колебаний ЬИ) фиг,2 б). Электрический сигнал в электроизмерительной схеме, соответствующий этому, представлен на . Фиг,2 ЬЖИПроцесс нарастания величины пуль саций продолжается до тех пор, пока электрические сигналы от компенсационного и рабочего термоанеморезисторов не сравняются по величине постоянной составляющей. При этом интенсивность работы основного возбудителя, т.е. величина колебательных перемещений его подвижной системы, оказывается пропорциональной величине измеряемого объема емкости 1, свободного от вещества 2, При изменении количества вещества в емкости соответственно изменяется и объем газовой части емкости, что приводит к различию в интенсивностях обдувов рабочего и компенсационного термоанеморезисторов, появлениюсигнала рассогласования и отработке его об8207 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 з 144ратной связи до достижения системойнового равновесного состояния, ноуже при другой величине колебательных перемещений подвижной системыосновного возбудителя,В дополнительной обмотке 12 приГэтом находится напряжение, пропорциональное скорости перемещения подвижной системы. В общем случае этопериодический сигнал с нулевым средним уровнем. Этот сигнал поступаетна интегратор 13, на выходе котороготакже выделяется периодический сигнал с нулевой постоянной составляющей, причем уровень этого сигналапропорционален величине перемещенийподвижной системы основного возбудителя. Поскольку (фиг.2 б,в) напряжение в части измерительной схемы 7от рабочего термоанеморезистора повторяет по Форме сигнал по перемещению подвижной системы основного возбудителя 3 (с учетом невосприимчивости термоанемореэистора к направ- .лению обдува), а сравнение его ссигналом эталонного возбудителя происходит по постоянной составляющей(Фиг,2 а), в измерительной цепи предусмотрена схема выделения ностоянной составляющей - синхронный детектор средневыпрямленного значения,состоящий из собственно синхронногодетектора 14 и Фильтра низких частот,реализующий преобразование видати,=)о,(с) сова,1огде ц - сдвиг фаз между входнымисигналами синхронного детектора, одним из которыхявляется выходной сигналинтегратора 13, другимопорный сигнал с низкочастотной части блока генераторов 10, пропущенный черезфазовращатель 16.Напряжение с выхода фильтра низких частот подается на регистратор17 - вольтметр постоянного напряжения, отградуированный в единицахобъема,При изменении механических, магнитных, электрических параметров основного возбудителя без изменениявеличины измеряемого объема производится отработка цепью обратной связипоявившегося сигнала рассогласования,что, однако, не изменяет показаний регистратора 17, пропорциональных величине колебательных перемещеню подвижной системы основного возбудителя.При достаточно больших амплиту" дах перемещений подвижной системы возможны несимметричные, нелинейные ограничения траектории перемещения последней, которые могут быть вызваны ограниченностью линейного участка характеристики упругих элементов подвеса подвижной системы и т.п. Это проиллюстрировано на Фиг.3 а двумя предельными положениями траектории для ограниченного и неограниченного сигналов, Электрический сигнал в электроизмерительной схеме также ограничен (Фиг.Зб), что изменяет его постоянную составляецую.Показания регистратора 17 в этом случае соответствуют величине измеряемого объема, поскольку в выходной измерительной цепи - синхронном детекторе средневыпрямленного значения - также происходит аналогичное изменение постоянной составляющей, компенсирующее погрешность измерения. Дополнительно синхронный детектор позволяет существенно повысить помехоустойчивость устройства эа счет сужения полосы пропускания выходной измерительной цепи и отфильтровать составляющую напряжения дополнительной обмотки, обусловленную наличием трансформаторной связи между рабочей и дополнительной обмотками основного возбудителя. Для этого при механически заторможенной подвижной системе основного возбудителя подстройкой фазовращателя 16 устанавливаются нулевые показания регистратора 17. Формула изобретения Устройство для измерения объема вещества в емкости, содержащее генератор электрических колебаний, связанный с возбудителем пневматических колебаний, который расположен в термоанемометрическом преобразователе, соединенном через электроизмерительную схему, усилитель и регулирующий орган с рабочей обмоткой основного возбудителя, расположенного в емкости, причем генератор электрических колебаний соединен с регулирующим органом, и регистратор, о т л и ч аставитель М,Вещунов хред Л.Сердюкова К ректор О.Кравцов асард Редак Заказ 6837/46 Тираж 717 Подписно,ВНИИПИ Государственного ко113035, Мо митета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССсква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 город, ул. Проектная,роиэводственно-полиграфическое предприя 5ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности измерения, в него введены последовательно соединенные дополнительная обмотка основного возбудителя пневматических колебаний, интегратор, синхронный детек 1448207 6тор и фильтр низких частот, а также .фазовращатель, через который генератор электрических колебащФ соединен с синхронным детектором, причем фильтр низких частот соединен с регистратором.