Способ измерения объема емкости

(51)5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО%24вский государственны00-летия воссоединени пят, Э,Г. Меркулов и 3769834,73,ЕРЕНИЯ ОБЪЕМА ЕМ относится к контрольно- нике, к измерению объетвердых и жидких тел в еского изм ичины ам солютно не по эти при реалиах является да в техномый обьем ышеемую й газ ют это ют по(57) Изобретениеизмерительной техмов емкостей или Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения объемов емкостей или твердых и жидких тел в сосудах,Известен способ измерения объема емкости, включающий подачу сжатого газа в эталонный сосуд, приведение в колебательное движение упругой мембраны и измерение амплитуды пульсаций давления в емкости. Реализация этого способа требует дополнительного эталонного сосуда известного объема, а также знания предельной величины объема контролируемого сосуда (в котором определяется объем контролируемой жидкости).Проведение измерения согласно этому способу следует выполнять в два цикла, что и риводит к потере точности и оперативности.Наиболее близким к изобретению является метод измерения объема, включающий возбуждение в измеряемой емкости колебасосудах. Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ включает возбуждение в измеряемой емкости колебаний давления за счет периодического изменения ее объема и измерение величины амплитуды этих колебаний. Отличительная особенность способа в том, что в измеряемую емкость предварительно подают сжатый газ до заданного давления и поддерживают это давление. Величину объема определяют по соотношению величин давления в емкости и амплитуды колебаний давления, Способ позволяет при выбранном аппаратурном оснащении обеспечить большую точность измерения по сравнению с известными методами, 2 ил. нии давления за счет периодиче нения ее объема, измерение вел литуды этих колебаний и аб давления в емкости и определе параметрам объема емкости,Недостатком такого способа зации в технологических систем падение точности измерения, ко логическом процессе измеряе значительно увеличивается,Целью изобретения является по ние точности измерения.Цель достигается тем, что в измер емкость предварительно.подаютсжат до заданного давления и поддержива давление, а объем емкости определ формулеЧм - амплитуда периодического изменения объема измеряемой емкости;Ь Р - амплитуда колебаний давления; К - показатель адиабаты,Таким образом, повышение точности при реализации данного способа связано не только с выбором средств измерения, а и с выполнением процедур самого способа, т.е. если при реализации такого способа имеющееся средство измерения амплитуды пульсаций не чувствительно к величине этого параметра при заданном значении объема или измеряет величину Ь Р с большой погрешностью, точность измерения этой величины (Л Р), а следовательно, и точность определения объема Ч можно увеличить при использовании того же средства измерения, для чего необходимо поднять среднее давление газа в емкости до величины, при которой параметр Л Р будет регистрироваться прибором с требуемой точностью.На фиг,1 дана схема установки, поясняющая реализацию данного способа измерения объема; на фиг.2 - изменение амплитуды пульсаций давления в емкости при изменении объема и при разных значениях давлений Р 1 и Рг в емкости.На сосуде 1, содержащем жидкость, закреплен цилиндр 2 с поршнем 3, имеющим электромеханический привод (не показан). На сосуде установлены датчики измерения давления 4 и измерения амплитуды пульсаций давления 5, а также регулируемые клапаны: впускной 6 и выпускной 7 и запорный вентиль 8, На фиг,1 пунктиром показаны крайние положения поршня 3, характеризующие объем Чм. В исходном положении запорный вентиль 8 закрыт и через регулируемый клапан 6 подается сжатый газ в сосуд 1. При достижении в емкости требуемого (заранее установленного на регуляторе клапана) давления клапан перекрывается и прекращает доступ газа в сосуд 1, Далее приводится в колебательное движение порщень 3 и датчиками 4 и 5 регулируют среднее давление Р 1 и амплитуду пульсаций давления в емкости Л Р, по которым на основе приведенной формулы определяют свободный объем над уровнем жидкости Ч. То же наглядно показано на фиг.2 а. При открытии запорного вентиля уровень жидкости в сосуде падает, при этом автоматически открывается клапан 6 и пропускает в емкость сжатый газ, поддерживая ранее установленную величину давления Р. При непрерывном получении информации с датчиков давления 4 и 5 контроль за изменением объема(уровня жидкости) может вестись непрерывно.При некотором значении объема точность измерения величины ЬР может пере 5 стать отвечать допустимой погрешностиопределения объема Ч. В этом случае клапан регулятора 6 настраивается на большеезначение давления до величины, отвечающей требуемой точности определения объе 10 ма - т,е. до значения Р, при котором датчикамплитуды пульсаций начнет давать показания Ь Р с требуемой точностью. Регистрируя отвечающую этому величину давленияР 2, определяют по приведенной формуле15 свободный объем над уровнем жидкости Чг,То же показано на фиг.2 б,Оценка величины давления Р, устанавливаемого в емкости, может быть также получена на основе приведенной формулы,20 Видно, что она определена величинойизмеряемого объема Ч и параметром ЛР.При этом могут быть реализованы два случая: 1) измерение параметра Ь Р с предельно допустимой для данного средства25 измерения погрешностью (фиксированноезначение Ь Р), тогда величину Р следует изменять и измерять, ориентируясь на постоянство Л Р; 2) величина Р в объеме можетподдерживаться постоянной до тех пор, по 30 ка изменяемая величина Ь Р отвечаеттребуемой точности измерения объема. Вслучае, когда погрешность измерения этойвеличины при некотором значении объемапревысит допустимое значение, величину Р35 следует увеличить, обеспечивая с некоторым упреждением требуемую точность измерения ЬР.В общем случае перестройку системы содного давления в сосуде на другое можно40 не проводить, если отрегулировать ее заранее по параметру Р на наибольшем значении объема (при пустом сосуде). Однако поразным причинам может быть нецелесообразно держать сосуд длительное время на 45 груженным излишне высоким давлением.Предлагаемый способ работает аналогичнопри заполнении сосуда с той лишь разницей, что регулирование среднего давленияв сосуде в этом случае осуществляется авто 50 матически выпускным клапаном 7.П р и м е р 1. Объем, очерченный перемещением упругой мембраны в конкретнойизмерительной системе,Чм = 3 10 м .При атмосферном давлении в измеряемой55 емкости (Р = 10 кг/м ) с удовлетворитель 4 2ной точностью ("2 ф ) измерена величинапульсаций давления Л Р = 30 кг/м . Используя приведенное соотношение, определяютобъемЯГидкость Ч=1,4 10 м,П р и м е р 2. При давлении в измеряемой емкости, равном атмосферному (Р = 10 кг/м ), измерена величина пульсаций давления Л Р = 1,5 кг/м, Для данной измерительной системы погрешность измерения этой величины 40 ф, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к точности определения Ч. Для того, чтобы провести измерения Ь Р с точностью, соответствующей примеру 1, на той же измерительной системе величину Ь Р следует увеличить в 20 раз, а для этого следует в 20 раз увеличить значение Р, тогдаЧ=28 10 м . Предлагаемый способ обеспечивает простоту и надежность измерения объема. Он позволяет обеспечить практически любую задаваемую точность измерения объема, определяемую фактически лишь точностью измеряемых параметров Р и Ь Р, Такой способ позволяет легко автоматизировать процедуру определения объема, а также позволяет вести измерение в реальном времени при опорожнении (наполнении) объема жидкостью;Экономическая эффективность данногоспособа достаточно высока ввиду того, что5 он прост, надежен и не требует сложногоаппаратурного оснащения,Ф о р мул а из обрете н и яСпособ измерения объема емкости,включающий возбуждение в измеряемой10 емкости колебаний давления за счет периодического изменения ее объема, измерениевеличины амплитуды этих колебаний и определение по ней объема емкости, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения15 точности измерения, в измеряемую емкостьпредварительно подают сжатый газ до заданного давления и поддерживают это давление, а объем емкости определяют поформуле20 Ч=ЧмКРЙР,где Р - заданное давление;Чм - амплитуда периодического изменения объема измеряемой емкости;Л Р - амплитуда колебаний давления;25 К - показатель адиабаты,1744499 0 50 оставитель З.Крысановехред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор Н.Швыдкая Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 Заказ 2188 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5