Вибрационный уровнемер жидкости

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюз СфветскихСфциалнсткческихРеспублик(22) Заявлено 05.03. 81 (21) 325 б 173/1810 Р 1 М К з О 01 Г 23/28 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР. по делам изобретений н открытий(088,8) Дата опубликования описания 15.10. 82(54) ВИБРЬЦИОННЫЙ УРОВНЕИЕР ЖИДКОСТИ Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в устройствах для измерения уровня, основанных на преобразовании уровня в частоту колебаний резонатора.Известен частотный датчик уровня жидкости, резонатором которого яв- ляется дюралевая трубка, укрепленная на овальном латунном упругом элементе, содержащий систему возбуждения и съема колебаний резонатора, включенные в. цепь усилителя по обычной автогенераторной схеме 1.недостатком датчика является его ограниченное использование в виду невозможности измерения уровня под любый давлением или разрежением. Кроме того, при работе в режиме автоколебаний фазовый сдвиг в звень" ях замкнутого контура автогенерато. ра изменяет частоту генерации. Наиболее близким к предлагаемому является;датчик уровня, содеРжащий резонатор, выполненный в виде сдвоенного камертона, основания которого сообщаются с емкостью, систему возбуждения и съема колебаний резонатора 12. Недостатком известного датчика является погрешность измерения, обусловленная отклонением частоты, автоколебаний от собственной часто.ты резонатора, Другим недостатком является применение для выполнения резонатора трубок круглого сечения.Это объясняется тем, что максимальная их чувствительность к уровню дос" тигается при очень малых величинах толщины стенки трубки ( 0,5-0,6 мм 1.Это ограничивает диапазон избыточных давлений контролируемых жйдкостей. Причем, увеличение толщины-стенки трубки круглого сечения расширяет диапазон давлений, но снижает чувствительность.Цель изобретения повышение чувствительности и точности иэмеренийвПоставленная цель достигаетсятем, что в известном вибрационном уровнемере, содержащем резонатор, выполненный в виде сдвоенного камертона, основания которого сообщаются с емкостью, систему возбуждения и съема колебаний резонатора, дополнительно введены усилитель-выпрямитель, два нуль-органа, блок суммирования интервалов времени, блок возбуждения и счетчик импуль65 сов, причем, выход системы съема ко - лебаний резонатора через усилитель- выпрямитель подключен к входам двух нуль-органов, к другим входам которых подключены выходы источника опорного напряжения, выходы 5 нуль-органов подключены к входу блока суммирования интервалов времени, выход которого подключен к входу счетчика импульсов, а выход одного из нуль-органов подключен к 10 входу блока возбуждения колебачий резонатора, выход которого подклю чен к системе возбуждения резонатора и к счетному входу счетчика импульсон. 15На фиг. 1,представлена блок-схе-, ма уровнемера; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.уровнемер содержит сдвоенный трубчатый камертон 1, основания 2 и 2 окоторого закреплены на корпусе и сообщаются с контролируемой емкостью 3 в ее верхней и нижней частях соответстненно. Для возбужде" ния колебаний камертона предусмотрен возбудитель 4, установленный в отсеке корпуса, В качестве системы съема служит электромагнитный адаптер 5, выход которого подключен к входу усилителя-выпрямителя б, выход последнего подключен к входам 30 нуль-органов 7 и 8, другие дна входа которых подключены к источнику эталонного напряжения 9, выходы нуль-органов подключены к входу блока суммирования интервалов времени 35 10, а выход этого блока подключен к счетчику 11; Выход одного из нуль- органов подключен к блоку возбуждения 12, выход которого подключен к, счетчику и к входу системы воэбуж дения колебаний.На фиг. 2 обозначено:- импульсы возбуждения; 1 - напряжение на выходе системы съема колебаний;- напряжение на выходе .усилите 45 ля-выпрямителя; 01 О - напряжение верхней и нижней уставок, источника 9 соответственно.Работа устройства осуществляется следующим образом.Контролируемая жидкость из емкости 3 поступает по ветвям камертона 1 и заполняет их до уровня Ь, считая от основания. Из блока 12 в катушку системы возбуждения 4 подается короткий импульс тока и 55 ветвь притягивается к полюсам катушки возбуждения. После прекращения подачи импульса резонатор совершает затухающие гармонические колебания, которые с помощью системы 60 съема 5 преобразуются в затухающие по амплитуде напряжения переменного тока (фиг. 2,1), Это напряжение с помощью выпрямителя б преобразуется в уменьшающееся по экспоненциальному закону напряжение постоянного тока О 1, котороеподается на вход двух нуль-органов 7 и 8. Величина опорного напряжения О нуль-органа 7 в е = 2,73раэ больше опорного напряженияО нуль-органа 8 (укаэанные напря,жения формируются в блоке 9). В,момент, когда Оц О, нуль-орган 8подает в блок 10 сигнал о прекращении счета инструментального времени. В блске 10 фиксируется времяс затухания напряжения О междудвумя уровнями О и О , Этот сигнал лот нуль-органа 8 заставляетсработать блок возбуждения 12, который посылает короткий импульстока в. счетчик импульсов 11 и в катушку системы возбуждения 4. Описанный процесс повторяется до техпор, пока в блоке 10 не накапливается заданный оператором интервалвремени Т . В счетчике 11 за этовремя накапливается число импульсов И тока возбуждения. Очевидно,что йт Едс = НМ (1)1 Ргде Д 1 ср- средний интервал времени.Процесс поясняется нременной диаграммой. Информативным является не астрономическое, а инструментальное время дФ, так как измерение уровня производится не непрерыв но, а только эа время, проходящее между срабатываниями нуль-органов 7 и 8, т.е. за укаэанное время Ьс. Таким образом, резонатор в предлагаемой системе совершает релаксационнЫе колебания, средняя частота 1 р которых. находится из условий (1)Р Т1 МЬФср(2)При свободных колебаниях величина декремента затухания определяется из уравнения экспоненты%ОлИ=6, Си ,= , ЕИ О,где 9 9, О и О - фиксированные амплитуды колебанийрезонатора и соответствующие имнапряжения на выходе выпрямителя;дс - интервал временизатухания резонатора от амплитуды3., до амплитуды фТак как Ц,Щр, то уравнение (3) принимает нйдФПодставив в (4) формулу, описывающую измеряемый уровень жидкости,./ Йо иу,56 и где ф,ерции пустой в пленными на не 5й е. о Д е тора.том (1 аем, что урожидкости нахое ) попунтролируемойз выражения Ф;-аа)ь число импуль в счетчике 1 Ь О. б) ов, нако при уро енное рмула изо тения 1. Вибрационныйти, содержащий резный в виде сдвоеннооснования которогокостью, систему вотему съема колебанио.т л и ч а ю щ и йс целью повыаенияи точности измеренопопнительно снабжен С уч вень ко дится и ьй где Мемомент ин етви с укре йталями;сечение ветвидекремент затухания пустоветви;декремент затухания резон уровнемер жидкосонатор, вынолненго камертона,сообщаются с ембуждения и сисй резонаторас я тем, что,увствительностия, уровнемер до- усилителем-выпрямителем, двумя нуль-органами,источником опорных напряжений, блоком сумьырования, блоком возбуждения и счетчиком импульсов, причемвыход системы съема колебаний резонатора подключен на вход усилителя-выпрямителя, выход которого подключен к входам двух нуль-органов,к другим входам которых подключенывыходы источника опорных напряженийвыходы нуль-органов подключены квходу блока суммирования, выход которого подключен к входу счетчикаимпульсов, а выход одного из нульорганов подключен к входу блокавозбуждения колебаний. резонатора,выход которого соединен с системойвозбуждения резонатора и с входомсчетчика импульсов.2. Вибрационный уровнемер поп. 1, о т л и ч а ю щи й с я тем,что ветви камертона выполнены изтрубок эллиптического сечения, большая ось которого перпендикулярнаплоскости системы возбуждения колебаний резонатора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Новицкий П.В., Кнорринг В.Р.,Гутников В.С. Цифровые приборы счастотными датчиками, Л., "Знергияф1970, с, 114-115.2. Авторское свидетельство СССРР 648843, кл. 6 01 Г 23/28, 1977966501 Составитель т. Иноземцеваактор %, Иитрович ТехредМ.Гергель, Корректор А. Ференц,ею Ь уС Патент", г.ужгор ли аказ .7829/57 ,Рираи 673 ВНИИПИ государственного коми по делам изобретений и о 113035 Москва, Ж, Раушска