Устройство для измерения объема вещества в емкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 4 б 0117 ОБРЕТЕН ПИСА ДЕТЕЛЬСТВ А ВТОРСКОМ институ ЬР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМА ВЕЩЕСТВА В ЕМКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения объема жидких и сыпучих веществ в емкости. Изобретение позволяет повысить точность измерения объема за счет применения термоанемометрического преобразователя 3 и электроизмерительной схемы 7, работающих в автогенераторном режиме, при введении в устройство временного селектора 8, соединенного со счетчиком 12 импульсов, Электроизмерительная схема содержит резистивный мост с полупроводниковым терморезистором в одном из плеч, усилители напряжения и тока, подключенные к мосту, и цепи обратной связи, переводящие схему в автогенераторный режим работы. 1 з,п.ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использоано для измерения объема жидких и сыпучих веществ, находящихся в емкостях различной конфигурации.Цель изобретения - повышение точности измерения.На фиг. 1 изображена структурно-функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - электрическая принципиальная схема электроизмерительной схемы; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу электроизмерительной схемы и временного селектора; на фиг. 4 - выходная характеристика измерительного устройства.Устройство содержит измеряемую емкость 1, в которой находится вещество и установлен возбудитель 2 колебаний давления газа. Для преобразования величины колебаний давления в электрический сигнал служит термоанемометрический преобразователь 3, подключенный к измеряемой емкости 1 через электропневмоклапан 4 и состоящий из компенсационной камеры 5 и терморезисторной камеры с термоанеморезистором 6, Термоанеморезистор 6 включен в электроизмерительную схему 7, так как показано на фиг. 2, Выходной сигнал с электроизмерительной схемы поступает на временной селектор 8 (схему совпадения), на второй вход которого подаются импульсы с выхода тактового генератора 9. Генератор 10 через регулирующий орган производит питание возбудителя колебаний давления газа, причем на управляющий вход регулирующего органа 11 подается постоянное напряжение (/о, определяющее интенсивность работы возбудителя 2 колебаний, и, как следствие, диапазон измерения, С выхода коммутационного ключа импульсы поступают на двоичный счетчик 12, выходной сигнал которого представляет собой а-разрядный параллельный двоичный код, являющийся выходным сигналом устройства. Работа электропневмоклапана 4, счетчика 12 и генератора 10 низкочастотного гармонического сигнала синхронизируется импульсами тактового генератора 9.Устройство работает следующим образом.При включении тактовый генератор выдает последовательность счетных импульсов (частота следования импульсов может быть в диапазоне О, - 1,0 мГц), поступающих на селектор 8, и, собственно, тактовые импульсы с частотой следования порядка 1 Гц, определяющие очередность подключения блоков, т. е. логику работы устройства.Отличительной особенностью предлагаемого устройства является работа электро- измерительной схемы 7 в автогенераторном режиме. Элетроизмерительная схема 7 (фиг. 2) содержит измерительный резистивный мост, образованный терморезисторомй 1,и постоянными резисторами Р 2, Й 3 и Я 4 К измерительной диагонали моста подключен усилитель напряжения, выполненный на операционном усилителе (ОУ). Усилитель тока выполнен на транзисторе 1/Т 1 - эмиттерном повторителе, резистор й 5 выполняет функции режимного сопротивления, задающего начальный ток измерительному мосту.Резистор й 7 - цепь местной отрицательной обратной связи ОУ ПА 1, переводящая схему в автогенераторный режим, диоды И)1 и УВ 2 служат для защиты входов ОУ от действия больших дифференциальных сигналов, емкость С 1 - фильтр питания.При подаче напряжения питания электроизмерительная схема 7 генерирует после-довательность импульсов с частотой порядка 0,1 - 1,0 кГц и скважностью порядка 10, причем период следования импульсов определяется внешними условиями, в которых находится терморезистор Я 1, и глубиной обратной связи, определяемой величиной резистора Й 7, 20 причем при устранении местной обратнойсвязи, т. е. при отключении Й 7, автогенера.торный режим работы электроизмерительной схемы прекращается и последняя переходит в известную аналоговую схему постоянной температуры.Работа устройства происходит в двух режимах:. калибровочном и измерительном.Анализ работы устройства проведем, начиная с калибровочного режима, когда тактовый генератор 9 подает на электропневмоЗ 0 клапан 4 импульс, отключающий термоанемометрический преобразователь 3 от измеряемой емкости 1. При этом электроизмерительная схема 7 генерирует последовательность импульсов, временные параметры которой соответствуют необдуваемому терЗ моанеморезистору 6. Эта последовательностьпоступает на временной селектор 8, где происходит преобразование длительности временного интервала в количество импульсов (то и Мю на фиг. 3). Полученные пачки импульсов периодически заполняют счет чик 12, на выходе которого также периодически формируется параллельный двоичный код, соответствующий отключенному от емкости 1 термоанемометрическому преобразователю 3, Этот код несет информацию о внешних условиях, т. е. о температуре и 4 давлении окружающей среды.После окончания действия импульса тактового генератора 9 электропневмоклапан 4 подключает термоанемометрический преобразователь 3 к емкости 1. Одновременно включается задающий генератор 10 низкочастотного гармонического сигнала, который через регулирующий орган 11, состоящий из последовательно соединенных модулятора сигналов на оптронной паре и усилителя мощности (аналогично регулирующего орга-ну прототипа), подает на возбудитель 2колебаний некоторое синусоидальное напряжение, в результате чего в .объеме емкости происходит работа по адиабатическому сжа14832726погрешности измерения (исключение промахов и т. п.). Формула изобретения 5тию газа, а образующиеся пульсации давле ния газа, пройдя электропневмоклапан 4 обдувают термоанеморезистор б. При этом электроизмерительная схема 7 формирует последовательность импульсов, временные параметры которой определяются интенсивностью работы возбудителя 2 колебаний и величиной объема газовой подушки емкости 1 (т 1 и т; на фиг, 3), Эта последова- тельность также преобразуется в код на выходе счетчика 12,Для вычисления величины объема измеряемой емкости выходные сигналы счетчика 12 в калибровочном и измерительном режимах работы могут быть поданы на вход микропроцессора, который производит вычисление величины объема газовой подушки емкости 1 согласно алгоритма:Р=К ф - 1)огде Мо и Я - математические ожидания показаний счетчика 12 в калибровочном и измерительном режимах работы;К - масштабный коэффициент, зависящий от величины управляющего напряжения Уо, подаваемого на регулирующий орган 11, и определяющего диапазон измеряемых величин объемов.Выходная характеристика устройства представлена на фиг, 4.Повышение точности измерения обусловлено рядом причин, к которым можно отнести высокую стабильность работы термоанеморезистора в импульсном режиме, отсутствие сложных и все же недостаточно стабильных аналоговых запоминающих устройств и АЦП, а также возможность применения цифровой фильтрации сигналов для минимизации случайной составляющей 1. Устройство для измерения объема вещества в емкости, содержащее установленный на емкости возбудитель колебаний давления газа, термоанемометрический преобразователь с компенсационной камерой, 10 соединенный с электроизмерительной схемойи с электропневмоклапаном, подключенным к емкости, последовательно соединенные генератор низкочастотного гармонического сигнала, регулирующий орган, выход которого подключен к возбудителю колебаний давления газа и генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом электропневмоклапана, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен времен ной селектор, соединенный со счетчиком, аэлектроизмерительная схема выполнена в автогенераторном режиме, при этом выход электроизмерительной схемы соединен с входом временного селектора, управляющие входы низкочастотного генератора и счетчика 25 соединены с первым выходом генераторатактовых импульсов, а второй вход временного селектора соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что электроизмерительная схема содержит резистивный мост, в одно из плеч которого включен терморезистор термоанемометрического преобразователя, а к измерительной диагонали подключен дифференциальный усилитель напряжения, охваченный местной отрицательной обратной связью, выход которого через эмиттерный повторитель соединен с питающей точкой моста, а вторая питающая точка моста соединена с общим проводом.1483272 Щиг угп Г%3 2 Со Техр Тир ж Редактор А. Ревин Заказ 2816/37 НИИГ 1 И Государс 113роизводственно твенного комите 035, Москва,издательский коставитель М. Вешуновед И. Верес Корре ж 660 Подпа по изобретениям и открьЖ - 35, Раугпская наб.,чбинат Патент, г. Ужгор тиям при ГКНТ СС д. 4/5од, ул. Гагарина, 1 О