Пневмометрический плотномер жидкости

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сеоз СоаетскииСоциалистическихРеспублик н 11935746(22) Заявлено 301080 (21) 299807 3/18-25 И 11 М К,1 з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 01 й 9/28 Государственный комитет СССР но делаю изобретений н открытий(088.8) Дата опубликования описания 15.06.82(72) Авторизобретения А, А. Азимов Среднеазиатский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт ирригации., им. В.Д.Журина(54) ПНЕВМОИЕТРИЧЕСКИЯ ПЛОТНОМЕРЖИДКОСТИ Изобретение относится к иэмери тельной технике и мо 1 кет быть исполь" эовано. для измерения Физико-химичес" ких свойств жидкости, в частности плотности (концентрации) минералиэованных вод в гидромелиорации. Известен пневмометрический плот- номер, содержащий две пневмометрические трубки, соединенные с источником сжатого воздуха и погруженные в исследуемую и эталонную жидкости, и измерительную систему, состоящую из дифманометра, подключенного к упо-. мянутым трубкам (11. Недостатком известного плотномера является то, что формируемая в трубках разность давления, пропорциональная плотности анализируемой среды, воспринимается дифманометром и преобразуется им в выходной сиг-. нал аналогового типа, При сочленении такого плотномера с цифровыми измерительными системами необходимо использование промежуточного аналого-цифрового преобразователя.Кроме того, плотномером с аналого" вым выходным сигналом свойственны низкая помехоустойчивость измеритель. - ного сигнала, Отмеченные недостатки снижают точность измерения контролируемого параметра.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эФфекту к изобретению является плотномер, содержащий две пневмометрические трубки, соединенные с источником сжатого воздуха. и погруженные в исследуемую и эталонную жидкости, и измерительную систему, состоящую иэ блока управления, нуль"орган, делителя давления, интегратора, содержащего пневмосопротивление и доэнрующую етвость, разрядного клапана, запоминающей емкости, соединенной с двумя клапанами, и счетчика импульсов, причем запоминающая емкость через один из клапанов соединена с источником сжатого воздуха, двумя пневмометрическими трубками и через делитель давления с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к дозирующей емкости интегратора, которая соединена с разрядным клапаном и че пневмосопротивление интегратора со вторым клапаном запоминающей емкости, при этом один из выходов нуль- органа подключен к счетчику импульсов, а второй - к блоку управления, 935746который соединен со всеми клапанами и счетчиком импульсов 2.Недостатком известного плотномера является относительно низкая точность измерения, обусловленная нижеперечисленными факторами. Возрастающее выходное давление интегратора за один цикл сравнивается с эталонным давлением, формируемым делителем, при помощи нуль-органа, вырабатывающего импульс, соответствую" 10 щий единице измеряемой плотности. В моменты разряда дозирующей емкости нуль-органа выдает кратковременные выходные импульсы, которые подсчитываются счетчиком. При этом чис ло на счетчике после практически плотного разряда запоминающей емкости является мерой измеряемой плотнос" ти. Для увеличения точности изме" рения следует увеличить число им О пульсов, пропорЦиональных диапазону измерения прибора, что может бытьдостигнуто путем уменьшения величины кванта дозируемого давления, по" вышенного в интеграторе при его за ряде, Это обстоятельство предъявля" ет высокие требования к точности сра" батывания нуль-органа йри малых зна,чениях дозируемого давления. Кроме того, импульсы вырабатываемые нуль" органом должны быть идентичными и характеризовать одну и ту же величину дозируемого давления на протя" женин всего цикла разряда запоминаю" щей мкос, что практически н можно обеспечить известными элементами пневмоэлектроавтоматики. Таким образом, величина кванта характерйэует потенциальную разрешающую способность преобразователя по уров" ню сигнала, т.е, для данного плотно мера - наименьшее различимое нуль- органом приращение экспоненциально возрастающего в интеграторе давления. При уменьшении величины кванта увеличивается и точность измерения 45 Однако при очень малой величине кван та предъявляются жесткие требования к чувствительности и точности сраба-тывания нуль-органа.Цель изобретения - повышение точ О ности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в пневмометрическом плотно- Мере жидкости, содержащем две пневмометрические трубки, одна иэ которых погружена в эталонную жидкость, а другая, соединенная с источником сжатого воздуха, в исследуемую жидкость, и измерительную систему, включающую блок управления, нуль"орган, запоминающую емкость, которая через первый клапан соединена с источником сжатого воздуха, а через второй - с одной из клемм пневмосопротивления, прй этом управляющие входы первого 65 и второго клапанов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления,.и регистратор,первый вход которого соединен с выходом нуль-органа, запоминающая емкость соединена с первым входомнуль-органа, второй вход которогоподключен к пневмометрической трубке, погруженной в эталонную жидкость, и соединен со второй клеммой пневмосопротивления, при этомвторой вход регистратора подключенко второму выходу блока управления.На чертеже приведена принципиальная схема плотномера.Плотномер состоит из бака 1 с дву"мя патрубками 2 и 3, при помощи которых он может монтироваться в месте разрыва технологического трубопровода, по которому транспортируетсяисследуемая жидкость. Внутри бак 1разделен перегородкой 4, служащейдля поддержания постоянного уровняисследуемой среды, в которую напостоянную глубину погружена пневмометрическая трубка 5. Пневмометрическая трубка б погружена в сосуд7 с эталонной жидкостью. Трубка 5подключена к источнику сжатого воздуха 8 постоянного давления и черезклапан 9, запоминающую емкость 10,клапан 11 и пневмосопротивление 12соединена с трубкой б. Запоминающая емкость 10 и трубка б подключены к нуль-органу 13, Блок управления 14 подключен соответствующимивыходами к управляющим входам клапанов 9 и 11 и второму входу реги",стратора, состоящего из триггера 15,счетчика 16, к которому через ключ17 подключен генератор 18 импульсови выход триггера 15, По существурегистратор представляет собой измеритель временных интервалов. Кнопка 19 предназначена для включенияприбора в работу,Плотномер работает следующимобразом.Контролируемая среда поступает вбак 1 через входной патрубок 2 и отводится далее в технологическую линию через патрубок 3. При этом втрубке 5 формируется давление сжатого воздуха, пропорциональное плотности контролируемой жидкости, Висходном состоянии клапан 9 открыти запоминающая емкость 10 соединенас источником давления 8 И трубкой 5.При включении блока управления 14клапан 9 закрывается, а клапан 11открывается и включается одновременно триггер 15. При этом ключ 17 открывается, на счетчик 16 с генератора 18 начинают поступать импульсы,т.е. начинается цикл измерения. Ввиду того, что клапан 11 открыт, давление в емкости 10 при выходе воздуха из нее через пневмосопротивление 12 и трубку 6 под слой эталонной жидкости в сосуде 7 происходит по закону экспоненты+/7Рвых Рвх е (1) где Р = Р - давление запомненВхное.ф в емкости 10,пропорциональное значению давления в труб.ке 5В - время1 ОТ - постоянная времениапериодического звена, состоящего из емкости 10 и пневмосопротйвления 12.. Для некоторых фиксированных значений Рэы и Р в, имеющих место в емкости 10 апериодического звена в моменты времени + и Ф, отсчитанные от начала опорожнения апериодического звена 20-11 тРа.вых = Рвхе (3)взяв отношение уравнений (2) и (3) и прологарифмировав результат, по лучимРи( "-ф ) = (. л )Рйщ х ТВвиду того что при 1 0 Р 1 зих 30(здесь Ре - эталонное давление втрубке 6), имеем х т 61( ) = т Ь (к х) (5) 35Эгде К - коэффициент пропорциональности, зависящий от глубиныпогружения трубок 5 и 6 изначения плотности эталонной жидкости;О - значение исследуемой плотнос% и еПо истечении временисрабатывает нуль"орган 13 триггер 15 закрывает ключ и счетчик 16 прекраща ет подсчет импульсов, поступающих из генератора 18. Число импульсов, подсчитанных счетчиком 16 за время , пропорционально логарифму, давления в трубке 6 и является ме 50 рой измеряемой плотности. При этом разрешающая способность плотномера и, следовательно, его точность завысит только от частоты генератора 18, которая может задаваться в соответ "ствии с требуемыми точностными характеристиками. Таким .образом, в предлагаемом 1плотномере используется зависимость между длительностью (временем) разряда запоминающей емкости н диапазоном изменения давления от одного фиксированного значения до другого (эталонного), ввиду чего достигается большая по сравнению с известным точ,ность получаемого результата измерения.Разработан макетный образец, испытания которого при колебаниях исследуемой плотности от 1000 до 1200 км/мэ показывают осуществимость и работоспособность предложенного плотномера. Достигнутая, поГрешность измерения составляет + 0,7.формула изобретенияПневмометрический плотномер жидкости, содержащий две пневмометрическне трубки, одна из которых погружена в эталонную жидкость, а другая, соединенная с источником сжатого воздуха, в исследуемую жидкость, и измерительную систему, включающую. блок управления, нуль-орган, запоминающую емкость, которая через первый клапан соединена с источником сжатого воздуха, а через второйс одной из клемм пневмосопротивления, при этом управляющие входы первого и второго клапанов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, и регистратор, первый вход которого соединен с выходом нуль-органа, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью иовышения точности измерения, запоминающая емкость соединена с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к пневмаметрической трубке, погруженной в эталонную жидкость, н соединен со второй клеммой пневмосопротивления, при этом второй вход регистратора подключен ко второму выходу блока управления.Источники информацИМ,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР191202, кл. 6 01 В 9/28, 1964.2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2760350/16-25,кл. С 01 Н 9/26, 27.04.79 (прототип).935746 Составитель В.АлексеевМ.Петрова Техред А. Бабинец Коррект нц ед о й шс иал ППП ффПатентф, г. Ужгород, Ул. Проектна Заказ 4196/42 ВНИИ п 113035, Тираж 867Государственелам изобретсква, Ж,Подписномитета СССРоткрытийя наб., д. 4/