Устройство для определения уровня жидкости

)5 6 01 Е 23/28 гцуу Яа- р ц,ц,. ЯЛ ур . БРЕТЕН НИЕ ОЛ ВТОРСКОМ ЛЬСТВУ И о показаниям словиях измеельзя опредеОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕН 1 ЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯУРОВНЯ ЖИДКОСТИ(57) Использование; в измерительной технике для непрерывного измерения уровня и Изобретение относится к технике изме-. рения уровня жидких сред и может найти применение для автоматического измерения массы и уровня жидкости в емкостях.Известен акустический уровнемер, в котором о контролируемом уровне судят по количеству полуволн звуковых колебаний; укладывающихся в воздушном зазоре между источником волн и зеркалом контролируемой жидкости, С ростом контролируемого уровня воздушный зазор уменьшается, частота колебаний растет, длина полуволны уменьшается. Стоячая волна в указанных уровнемерах возбуждается с помощью автогенератора, включающего резонирующий столб воздуха в зазоре, возбудитель-приемник колебаний и усилитель обратной связи. Выходной сигнал прибора зависит только от величины воздушного зазора и скорости звука в воздухе или в другой среде в надуровневом пространстве. Энергия в отраженной волне зависит от соотношения импедансов сред. При изменении плотности жидкости меняется энергия в отражен-ной волне, что не сказывается на выходном,5 Ц 1767352 А 1 массы жидкости. Сущность изобретения: при измерении в резонаторе возбуждаются автоколебания двух типов, изгибные колебания резонатора и акустические, вызывающие стоячую волну в верхней части резонатора 7, Частота изгибных колебаний зависит от уровня и плотности, частота акустических колебаний зависит только от уровня, По данным сигналам в измерительном блоке определяется уровень и плотность, а также масса жидкости. 1 ил. сигнале прибора. Поэтому иакустического уровнемера в унения плотности жидкости нлить ее массу в емкости.Известен датчик уровня жидкости, содержащий трубчатый резонатор, закрепленный на упругом элементе, систему возбуждения и сьема малых изгибных колебаний резонатора, вторичный прибор. Внутренняя полость резонатора сообщается с основной емкостью, в которой измеряют уровень жидкости,Период колебаний резонатора зависит как от уровня жидкости в нем, так и от плотности контролируемой среды, Это не позволяет получить однозначную информацию о массе жидкости в емкости в условиях изменения плотности контролируемой среды. например, в результате изменения температуры.Наиболее близким к предлагаемому является вибрационный уровнемер жидкости, содержащий два сообщающихся между собой и с основной емкостью резонатора, которые выполнены в виде сдвоенных(2) Т 2= 2 д 15 Ягдеа= - ;ЗН 40 М = рЯ(6)Ю (4) трубчатых камертонов, причем второй резонатор установлен в плоскости, проходящей через днище основной емкости, а первый - в плоскости, перпендикулярной днищу основной емкости, каждый резонатор снабжен системой возбуждения эвтоколебаний, состоящей из возбудителя, приемника и усилителя положительной обратной связи, выходы усилителей через измерители периодов колебаний подключены к блоку обработки сигйалоо, в котором периоды колебаний вычитаются, выход блока обработки сигйалоо подключен ко вторичному приборуВыходной сигнал первого резонаторазависйт от.уровня и плотности контролируемой жидкости, а выходной сигнал второго резонаторазависит только от йлотности контролируемой жидкости.Недостатком оибрационного уровнемера является низкая точность измерения, обусловленная различными иолями йеинформативных параметров резонаторов, оп- ределяемыми различными местами их установки. Другим недостатком являются большие габаритные размеры устройства.. Кроме того, по выходному сигналу уровне- .мера нельзя Определить массу жидкости вконтролируемой емкости, что ограничиваетфункциональные воэможности устройства.Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет одновременного определения массы контролируемой жидко-стиПоставленная цель достигается тем, что . устройство для определения уровня жидкости, содержащее трубчатый камертонный резонатор, закреплейнцй упругб на основании, блок возбуждения иэгибных автоколе. банйй резонатора, йзмерительйый блок,первыйвход которого подключен"к вйходублока возбуждения изгибных автоколеба. ний, и индикатор, подключенный к выходуизмерительного блока, дополнительно снабжено возбудителем-приемником аку-стических волн, закрепленным в верхнейчасти резонатора, и автогенератором, вцепь которого включен возбудитель-приемник акустических волн, при этом второй вход измерительного блока подключен к выходу автогенерато ра,:Такая комбинация вибрационного иакустического уровнемеров позволяет измерять уровень и плотность контролируемой жидкости с повышенной точностью.Действительно, период колебаний Т 1 акустического уроонемера зависит от контролируемого уровня Ь согласно соотношению 1. - ЬТ 1 =с и(1)где .- общая длина резонатора вибрационного уровнемера;5 1-Ь - длина резонатора акустическогоуроонемера;с,п - скорость звука в надуровневомпространстве и номер гармоники,. Период Тг колебаний вибрационного 10 уровнемера завйсит от уровня Ь и плотностир контролируемой жидкости согласно соот- ношению. о,20 ЗН 1Я - проходное сечение трубки;Н - изгибная жесткость трубки резонатора;1, - момент инерцйи трубки с закреп ленными на ней деталями.Решая о измерительном блоке (1) и (2)совместно, получим ТЗ - 4 Р Ь 4 Р ( -Т )э6 =- Т 1 сп (3) 35 Имея зависимость площади сечения емкости Я от уровня Ь при заданных значениях Ь и р, можно вычислить массу жидкости в емкости по формуле Точность определения р, Ь, а следовательно, и М, зависит от точности о иэмере 45 нии Т 1 и Т 2 и определении конста т с, а, Ь,Точность определения Т 1 и Т 2 зависит отчастоты генораторэ заполнения рТ 1 =р Тг =10, б = 100 МГц. Величины с,а,Ь довольноточно могут быть определены зксперимэен 50 тапьно, прйпустом р= Яь = 1,29 кг/м изаполненном дистиллированной водойр- рвод = 998,2 кгlм резонаторах р с, р а,рЬ, порядка 10 6;Предложенное техническое решениеотличается от известных решений большейточностью измерений и меньшими габаритными размерами и весом.На чертеже изображено устройство дпяопределения уровня жидкости,Устройство содержит трубчатый резонатор 1, упруго закрепленный иа основании и сообщающийся с основной емкость 1 о 2, уровень жидкости в которой определяют. Блок возбуждения малых изгибных аотоколебаний включает возбудитель 3 колебаний, приемник 4, усилитель 5 автогенератора. Возбудитель-приемник 6 акустических волн установлен в верхней части резонатора. Усилитель 7 акустического автогенераторапополняет энергию о стоячей звуковой волне о резонаторе. Выходы усилителей аотогенераторов подключены ко входам измерительного блока 8, последний осуществляет вычисление Ь, р, М по соотношениям (3) и (4). В качестве измерительного блока локет быть использован микропроцессор с преобразователяли период-код. Числовые значения , а, К с оводят опамять процессора. В качестве индикатора 9 может быть использовано алфаоитно-цифровое печатающее устройство. Устройство может работать о условиях изменения массовой плотности контролируемой жидкости 10,Устройство работает следующим образом.По закону сообщающихся сосудоо уровни жидкости в емкости 2 и о резонаторе 1 выравниваются, Элементами 3,4,5 резонатор 1 йриводится в режим малых изгибных аотоколебаний с частотой порядка 20 Гц и девиацией 3-5 Гц при изменении уровня от 0 до 1 м, Частота колебаний уменьшается с увеличением уровня и плотности контролируемой х,идкости, а период колебаний растет. Одновременно в узком телесном угле внутри резонатора при помощи обратимого пьезоэлемента б с концентратором и усилителя автогенератора 7 возбуждается стоячая волна, длина которой при постоянной скорости распространения зависит только От расстояния между пьезоэлементом и уровнем жидкости в резонаторе. Частота колебаний давления о стоячей волне растет с ростом контролируемого уровня от 200 до 3500 Гц, период акустических колебаний 5 уменьшается, Сигналы обоих автогенораторов поступают о 1 лэмерительный блок 8, в котором происходит преобразование периодов в код и последующий расчет значений массы жидкости о емкости У, плотности 10 жидкости р и уровня и. Указанные значения регистрируются индикатором 9.Предложенное техническое решениеможет найти применение для измерения уровняи массы жидкостей о услооиях неве самости, когда инерционные силы создаются резонатором 1, а средой для передачиакустических колебаний являются пары контролируемой жидкости. Если надуровнеоые обьемы резонатора и емкости соединить, 20 можно производить измерения при любомдавлении или разоежении.Формула изобретения Устройство для определения урооняжидкости, содеркащее трубчатый камер тонный резонатор, закрепленный упруго иаосновании, блок возбуждения изгйбиых автоколебаний резонатора, измерительный блок, первый оход которого подкл 1 очен к выходу блока возбуждения изгибных аото колебаний, и индикатор, подключенный квыходу измерительного блока. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей эа счет одновременного оп ределения массы контролируемой жидкости, в него дополнительно введены возбудитель-приемник акустических волн, закрепленный в верхней части резонатора, и автогеиератор, о цепь которого включен 40 возбудитель-приемник акустических волн,при атом второй выход измерительного блока подключен к выходу аотогенератора,1767352 едактор Закаэ 3541 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ям при ГКНТ СССР нно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,оизв Соста Техре ль Ю. ТараненкоМор геитал Корректор Н, Ревс