Устройство для прецизионного измерения плотности жидкости

17уУЫЫ 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 389439, кл. Ь 01 И 9/22, 1969.Авторское свидетельство СССРВ 630557, кл. С 01 Б 9/12, 1978. УСТРОЙСТВО ДПЯ ПРЕЦИЗИОННОГОРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ И 1 уЦКОСТИИзобретение относятся к измерительной технике, а имс.чно к измор:гтелям плотйости, и может быть исполь - зовано для прецизионных измер;-.й плотности жидких сред, Цель изобретения - повышение точности измерений. В устройство, содержащее измерительный .сосуд 1, поплавок 2 с постоян угым магнитом 3 и ферромагнитным сердечником 4, соленоид 5, индукционную к атушку 6, генератор 7 переменногфязочувствительный выпрямительмирующнй усилитель 9, регуляторцифровой регГтрятор 15, введены аналого-цифровые преобразователи 11 и 12, пульт 13 уутравления, цифровой вычислительный блок 4, ключ 16 и резистор 17, Плотность анализируемой жидкости рассчитывается и цифр вом вычисли-, с; ьгсу б;.Ок. 14 ау специ,3 е ярнфМ" ТИЧЕ".,Суа Н.Опунт,. у.уГЗПЕ.;КОЛИЧРГТ 330 КОТ " Ьус вЗГ 1 ДИТСяНегоРгг у- ти- П=ДЕШЬУ НЯ" ЯГ Р.ЯУЯ На СР ч 3 С Т,нии 1 у преопя ованн н". " Нуи.", ,О.т ;од перву.;.1 а.ало; о- ".11 р пы,. у Р"бр:,-. зователе; 1 1 т у 1 с с ,и,:ьп-. и .иным блоко." 4 суше.:твпяу"..3 упрг; - ЛРНИЕ КЛЮЧОМКОТО Ы: ПР 1)Г НЧРСКГ Размыкаетса НРН .-;тот; обег в ;ч уварт;.: цРпь питя 1 у я соле пои:.,а 5;: .3," ьп 3,." ет поплас Т,у что обе гечивает многокРЯтность: ";УОРРННУЦ, ь З.уИзобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителямплотности, и может быть использованодля прецизионных измерений плотностижидких сред.Цель изобретения - повышение точности измерений.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для прецизион- Оного измерения плотности жидкости;на фиг.2 - функциональная схема цифрового вычислительного блока.Устройство для прецизионного измерения плотности жидкости содержит 5(фиг.1) измерительный сосуд 1, внутрикоторого размещен поплавок 2 с постоянным магнитом 3 и ферромагнитнымсердечником 4 и иа внешней поверхности которого закреплены соленоид 5, 20,взаимодействующий с магнитным полемпостоянного магнита 3, и индукционная катушка 6 дифференциально-трансформаторного типа, взаимодействующаяс ферромагнитным сердечником 4, а 25также генератор 7 перемещенного тока,фазочувствительный выпрямитель 8, нормирующнй усилитель 9, регулятор 10,аналого-цифровые преобразователи 1 АЦП)11 и 12, пульт 13 управления, цифровой вычислительный блок (ЦВБ) 14,цифровой регистратор 15, ключ 16, резистор 17 и Общую шину,Первичная обмотка индукционнойкатушки 6 подключена к выходу генератора 7 переменного тока, а вторичнаяобмотка индукционной катушки б соединена с входами фазочувствительного выпрямителя 8, выход которого подключенчерез нормирующий усилитель 9 к вхо-40ду второго АЦП 11 и к входу регулятора 10, выход которого соединен с информационным входом ключа 16, подсоединенного управляющим входом к первому выходу ЦВБ 14 и выходом - к одному выводу соленоида 5. ЦВБ 14 подключен первым входом к выходу пульта13 управления, вторым выходок - квходной шипе цифрового регистратора15, вторым входом - к выходу первогоАЦ 11 12 и третьим входом - к выходупервого АЦП 11. Вход первого АЦП 12подключен к другому выводу соленоида .5 и через резистор 17 к Общей шине.Цифровой вычислительный блок 14содержит (фиг.2) центральный процессор 18, пд шинам данных связанный спостоянным запоминающим узлом (ПЗУ)19, оперативным запоминающим узлом(ОЗУ) 20, элементом 21 ввода-вывода и таймером 22.Устройство для прецизионного измерения плотности жидкости работает следующим образом.При подготовке к работе измерительный сосуд 1 заполняется анализируемой жидкостью, ключ 16 заперт, обмотка соленоида 5 обесточена. Поплавок 2 находится в верхнем ( всплытом") положении, превышающем "Нулевую отметку" (отметку, соответствующую положению поплавка 2, когда выталкивающая сила, действующая на полностью погруженный поплавок, уравновешена силой удержания соленоида) на величинуй. Первичная обмотка индукционной катушки 6 запитана от генератора 7 переменного тока.В момент включения питания ЦВБ 14аппаратными средствами центральногопроцессора 18 автоматически производится запуск программы инициализации (генерации системы), являющейся неотъемлемой частью вычислительной системы и расположенной в ПЗУ 19, одной из функций которой является обнуление рабочей области ОЗУ 20.Далее в рабочие ячейки ОЗУ 20 ЦВБ 14 вводится необходимая управляющая информация. Дпя этого на пульте 13 управления нажимается; функциональная клавиша 1" и любая числовая 0,1 Р (в шестнадцатиричном коде), соответствующая выбранному количеству последовательных измерений; функциональная клавиша "Б и любая числовая, соответствующая ошибке регулирования в машинных единицах (м.е.).Процесс измерения начинается нажатием функциональной клавиши "П" ( пуск) на пульте 13 управления, При этом с выхода элемента 21 ввода-вывода ЦВБ 14 (фиг,2) подается сигнал на управляющий вход ключа 16. Сигнал, поступающий с вторичной обмотки индукционной катушки б, пропорциональный величине отклонения поплавка 2 М от нулевой Отметкипосле детектирова ния в фазочувствительном выпрямителе 8 и преобразования в нормирующем усилителе 9 в напряжение, например, диапазона+5 В (знак показывает направ ление отклонения поплавка 2 от нулевой отметки ) поступает на вход регулятора 10; работающего по интегральному закону регулирования, Токовый сигнал с выхода регулятора 10 запи50 55 5 16423тывает упрявл 51 ющую Обмотку соленоида5 через замкнутый ключ 16, создаваяэлектромагнитное поле, действующеена магнит 3 в направлении перемещения поплавка 2 к "нулевой отметке".Процесс регулирования контролируетсяпо сигналу, поступающему с выходанормирующего усилителя 9 на вход второго АЦП 11, где он преобразуется в12-разрядный цифровой код К и подается .на вход элемента 21 ввода-выводаЦВБ 14, например, в соответствии:КМаКС =К(е 11 л= 0 В = 2048 ме,15+Км = +5 В = 4095 м.е.Процесс регулирования 1 уравновешивание выталкивающей силы, действу -ющей на поплавок 2,силой удержаниясоленоида 5) считается завершенным, 20когда сигнал К принимает значение,равное 2048 м,е.На реальном объекте алгоритм измерения плотности имеет следующий вид.В ЦВБ 14 центральный процессор 18 с 25периодичностью, задаваемой таймером22, производит сравнение текущегосигнала К 1 тес уставкой К 1,1, Определяя текущую ошибку регулирования6 К 1 с занесением ее в некоторую рабо. 30чую я.ейку ОЗУ 20: Ь К= К - 2048м.е,Контроль регулирования зякяц 11 ва -ется при соблюдении условия 6 К- 8,где Я - ошибка регулирования, вводимая в ОЗУ 20 при 11 одготовке устройства к работе. Это Означает, что с допустимой погрешностью регулкровяпкяцпоплавок 2 заФиксирован з зоне нулевой отметки",Далее выходной токовый сигнял собмотки соленоида 5, пропорциональный плотности анализируемой ж 1 едкостки преобразуемый в сигнал напряженияна резисторе 17 К , подается ня первый АЦП 12 и после преобразования в2-разрядный цифровой код К на входэлемента 2 ввода-вывода ЦВБ 4. Центральный процессор 8 считывает сэлемента 21 вводя-вывода сигнал Кисуммирует его с содержимым рабочейячсйки ОЗУ 20. предназначенным дляхранения суммарного значения сигналов К к данному циклу измерения.2,Далее центральнь 1 й процессор 18 черезэлемент 21 ввода-вывода выдает се 1 гпал на запирацие ключа 16, что приводит к обесточиванию управляющей 19 бобмотки соленоида 5 и всплытию поплавка 2. Следующим действием центрального процессора 18 является наращивание на единицу содержимого рабочейячейкее ОЗУ 20, хранящей текущее числоизмерений И, и сравнение его с конечным числом измерений Н, вводимымв ОЗУ 20 при подготовке устройства кработе,Если И, - 1-5 0 е,не произведено указанное число измерений плотности жидкости), то центральный процессор 18через время Т 8 задаваемое таймером22 и предназначенное для осуществления полного всплытия поплавка 2, выдает сигнал на отпирание ключа 1 б,тем самым определяя начало следующего измерения.При Х, = И центральные 1 процессор18 вычисляет плотность П по ФормулеКд,П = = вКИ М,5 где П - плотность анализируемой жидко стиК , - значение сигнала силы удер 2жания соленоида при- мизмерении;Е 1 мясш 1 ябный коэффициент ряссчитываемый в результатегаркровкк пзмерцгел 1 я.ой схемы,Для выт 111 пени 51 пло"но сте 1 еент 15 аль"ныц процессор 18 по программе, защитой" в ПЗУ 3, берет кз рябочей ячейки ОЗУ 20 суммярлое значение К ум 2ножяет его на мяштабный коэффкцкеЕет1 хря 11 я 1 ц 1111 ся в 11 ЗУ 19, и произведенйе делит ня число цзме 1 енкй 11 нахо 5дящееся в рабочей ячейку ОЗУ 20,Результа измерения плотности перекодируется центральным процессором 18в формат средства ОтобряжеЕН 1 я информации и передается чер з элемент 21ввода-выводя ня цифровой регистратор15 для визу я 51 ьного кое 1 трол 51.Использование изобретения позволяет повьЕскть точность измерений засчет многократного повтсреце 1 я процесса измерения с последующк.". усреднением значения плотности жидкости,Формула изобретения Устройство для прециз 1,он 11 ого измерения плотности жидкости, содержащее измерктельцьее 1 сосуд. размещецнч внутри сосуда поплавок с установ 51 епнымиСоставитель В. Костюхин ТехредМ.Дидык Корректор С, Черни Редактор М. Бандура Тираж 390 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, И, Раушская наб., д. 4/5Заказ 1141 11 1Производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 7 164231 в нем постоянным магнитом, находящимся в магнитном поле солноида, и с ферромагнитным сердечником, находящимся в поле индукционной катушки, подключенной первичной обмоткой к выходу генератора переменного тока и вторичной обмоткой - к входам фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен через нормирующий усилитель с входом регулятора, а также резистор, общую шику и цифровой регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два аналого-цифровых преобразователя, пульт управления,цифровой вычислительный блок и ключ, подсоединенный информационным входом к выходу регулятора, управляющим входом " к первому выходу цифрового вычислительного блока и выходом - к одному выводу соленоида, другой выводкоторого подключен к общей шине через резистор и к входу первого аналого-цифрового преобразователя, цифровой вычислительный блок подсоединен первым входом к выходу пульта управления, вторым входом - к выходупервого аналого-цифрового преобразователя, вторым выходом " к входной шине цифрового регистратора итретьим входом " к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, входкоторого соединен с выходом нормирующего усилителя,