Частотный датчик для измерения плотности жидкости

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 928193 Сфез СоветскихСоциалистическихРеспублик(5 )М. Кл. 6 01 М 9/00 1 Ъеударстееиный комитет СССР " ао долек изабретеиий и открытийДата опубликования описания 18 дд р,2 Ю. К. Тараненко, Д. С. Ковальчук, Э. Д,Рылик,В. Д. Ковальчук, Г. А. Дубенчак и В. А. Тараненко с(72) Авторы изобретения Губинихский сахарный завод(54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИИзобретение относится к измерениям плотности жидких сред в химической, пищевой и других отраслях промышленности и может найти применение в системах автоматического регулирования.Известен частотный датчик для измерения плотности жидкости в потоке, содержащий подвижный участок трубопрово- . да, систему возбуждения и съема крутильных колебаний вокруг оси, проходящейт 0 через центр тяжести подвижного участка трубопровода 1Недостатком указанного датчика является существенная нелинейность его характеристики, а также отсутствие сиг 15 нала непрерывной формы в виде тока или напряжения.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является частотный датчик плотности жидкости, содержащий проточный резонатор, электромагнитную систему возбуждения колебаний резонатора, обратная связь которой включает усилитель,генератор эталонной частоты, смеситель, дискриминатор длительности периода колебаний, частотно-аналоговой преобразователь и узел изменения жесткости 2.Однако для возбуждения крутильных фколебаний подвижного участка трубопровода, требуется большая мощность. Это усложняет систему возбуждения и схему электронного усилителя, обеспечивающего автоматическую регулировку амплитуды тока возбуждения и минимальный фазовый сдвиг вблизи резонансной частоты резонатора. Кроме того, в качестве узла изменения жесткости используется пропорциональный преобразователь силы, что обуславливает появление дополнительной погрешности измерения, из-юа явления упругого последствия и гистерезиса деформации в материале упругого элемента, регулирующего жесткос ть. Цель изобретения - упрощение консърутсции, повышение чувствительности, точности и надежности измерений.8193 4 15 20 25 г 35 40 50 55 3 .92Поставленная цель достигается тем,что в известном частотном датчике дляизмерения плотности жидкости, содер.жащем проточный резонатор, электромаг.нитную систему возбуждения колебанийрезонатора, обратная связь которой выполнена в виде генератора эталоннойчастоты, подключенного к первому входу смесителя частот и последовательносоединенных фильтра, частотно-аналогового. преобразователя и узла измененияжесткости, проточный резонатор выполнен в виде двух ветвей, а датчик дополниФтельно снабжен магнитными башмаками,установленными на ветвях проточного резонатора, управляемым источником питания и магниточувствительным контак-,том, установленным против одного иэбашмачков, при этом электромагнитная система возбуждения и узелжесткости выполнены в виде электромагнита, установленного между ветвямирезонатора и снабженного средним выводом, который через магниточувствительный контакт соединен с одним выходом управляемого источника питания,второй выход которого подключен ковторому входу смесителя частот и через резистор к концам обмотки электромаушта, причем выход частотно-аналоговогопреобразователя соединен со входомуправляемого источника питания, соеди.ненного,с измерительным прибором,Для упрощения начальной настройкичастоты резонатора параллельно магнитоуправляемому контакту включен переменный резистор.Такое выполнение устройства дляизмерения плотности жидких сред позволяет исключить отдельный узел изменения жесткости за счет его объединенияс системой возбуждения, что позволяетповысить уровень аналогового выходногосигнала и при этом увеличить порогчувствительности цепи. обратной связиэа счет введения автономной цепи питания узла изменения жесткости. Энергетическая разгрузка цепи обратной связипозволяет выполнить ее на микроинтегральный схемах, что уменьшает габариты устройства и увеличивает его экоГ.номичность,Введение средней точки в электромагните возбуждения и использованиемагнитных башмачков позволяет синхронизировать амплитуду колебаний ветвейи уменьшить энергию, потребляемую системой возбуждения, так как силовоевзаимодействие происходит между поляризованным магнитом и электромагнитными башмачками даже при отсутствии тока возбуждения. Включение параллельно магнитоуправляемому контакту переменного резистора позволяет при разомкнутых контактах изменять в широких пределах жесткость ветвей резонатора.На чертеже представлена схема частотного датчика для измерения плотнос 0 ти жидк Ос ти, Датчик выполнен в виде проточного резонатора 1 из агрессивно стойкогоматериала, установленного с помощью фланцев и резиновых прокладок в разрыв основного трубопровода 2, причем в средней части упругих ветвей резонатора укреплены магнитные башмачки 3. Средняя точка обмотки электромагнита возбуждения 4 через магнитоуправляемый контакт(геркон) 5 подключена на один выходуправляемого источника питания 6, второй выход которого через резистор подключен к концам обмоток электромагнита 4 и второму входу смесителя 7, напервый вход которого подключен генератор эталонной частоты 8, а выход смесителя 7 через низкочастотный фильтр 9подключен на вход частотно-аналоговогопреобразователя 10, выход которого подключен на вход управляемого источникапитания 6, на один из выходов которогоподключен измерительный прибор 11,йроградуированный в единицах измеряемой плотности. Параллельно магнитоуправляемому контакту 5 может быть усотановлен переменный резистор 12 длярегулировки постоянной сос тавляющейусилия, создаваемого электромагнитом 4.Работа частетного датчика для измерения плотности жидкости осуществляется следующим образом,После включения .управляемого источника 6 замыкается через геркон 5 цепьпитания этектромагнита возбуждения 4.Вашмачки на ветвях резонатора, притягиваясь к электромагниту, размыкаютмагнитоуправляемый контакт 5, эа счетослабления в его зоне магнитного потока,при этом ветки 1 под действием сил упругости, со скоростью, зависящей от ихмассы, а следовательно, и от плотности: жидкости среды, протекающей через дат чик, возвращаются в первоначальное положение, Затем циклы повторяются с частотой, зависящей от плотности, Этачастота в виде колебания напряженияснимается с резистора Й и подается наодин вход. измерительной схемы, включающей смеситель частот 7, опорный25 формула иозобретения 35 1, Частотный датчик для измерения плотности жидкости, содержащий проточный резонатор, электромагнитную систему возбуждения колебаний резонатора, обратная связь которой выполнена в ви О де генератора эталонной частоты, под 5 92819 генератор 8, фильтр низких частот 9, дискретно-аналоговой преобразователь 10 и измерительный прибор 11, При отклонении плотности среды от значения, которое соответствует частоте, установ ленной на эталонном генераторе 8, на выходе смесителя частот 7 появляется сигнал, соответствующий разности резонансной частоты датчика 1 и генератора 8. После выделения иэ раэностного сщнала в фильтре 9 низкочастотной составлявшей, последняя преобразуется в частотно-аналоговом пресбразователе 10 в величину тока или напряжение, которое воздействует на управляющий вход 15 управляемого источника питания 6, а он изменяет величину тока, протекающего через резистор 12, а следовательно, и постоянную составляющую силы воздействия магнита 4 на ветки резонатора. 20В результате этого изменяется собственная частота колебаний резонатора 1, до величины, установленной на генераторе 8. Постоянная составляющая тока, протекающего через резистор линейно связана с плотностью жидкой среды.Постоянную составляющую тока в процессе регулировки прибора можно регулировать при разомкнутом магнитоуправляемом контакте переменным резисто- ЗО ром .12. ключенного к первому входу смесителячастот, и последовательно соединенныхфильтра, частотно-аналогового преобразователя и узлаизменения жесткости,о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, сцелью упрощения конструкции, повышения чувствительности, точности и надежности измерений проточный резонаторвыполнен в виде двух ветвей, а датчикдополнительно снабжен магнитными башмачками, установленными на ветвях проточного резонатора, управляемым источником питания и магниточувствительнымконтактом, установленным против одногоиэ магнитных башмачков, при этом электромагнитная система возбуждения и узелизменения жесткости выполнены в видеэлектромагнита, установленного междуветвями резонатора и снабженного средним выводом, который через магниточувствительный контакт соединен с одним выходом управляемого источникапитания, второй выход которого подключен ко второму входу смесителя частоти через резистор к.концам обмотки электромагнита, причем выход частотно- ацалогового преобразователя соединен совходом управляемого источника питания,соединенного с измерительным прибором,2, Датчик по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощенияаначальной настройки частоты резонатора,параллельно магнитоуправляемому контакту включен переменный резистор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР249238, кл. 6 01 М 9/ОО, 1968.2. Авторское свидетельство СССР308448, кл. 508 С 9/00, 1970/53 Тираж 883Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Иосква, Ж-ЗБ, Раушская наб., д. 4/Редактор Н. Заказ 3228 Составитель В, Алексеевжа Техред Е, Харнтончнк Корректо ал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная ка