Устройство для измерения количества вещества в емкости

кличеы соотВетствеенО к Выходам интеГратОРОВ р Входыстройства управ ления присоединены к Выходам нуль- индикатОРОВ и Генератора синхрониэируюцих нмульсОБ причем Вьход посленего одключее также к управляющему входу модулятора, Вход измерителя Воемееных интервалов пОдключен к Одному из Выходов устройства управления, а Остальные четыре Выхода по-. следнего присоединены к управляющим О вхоцам электронных клочей.ла Фиг, 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства для измерения количества вещества в емкости; на. Фиг, 2 - Врегленнье диаграммы напряженй В различных точках схе 15 мы,Устройство содержит генератор 1 шиРОКОПОЛОСНОГО Сигнала ВЫХОД КОТОРОГОчерез мОДУПЯтор 2 пОДключее к Входу излучателя 3 акустических колебаний второй и третий электронные ключи 4 и 5 к входам которых подключен Выход детектора 6, четвертый электронный ключ 7, к входу которогоподключеи источник 8 постоянного напряже ниЯ, первый злектооелньхй ключ 91 к входу которого присоединен выход основногс детектора 10 причем к входу Второго детектора 6 и детектора 10 через усилитель 11 подключен Выход 30 приемника 12 акустических колебаний, нуль-индикатор 13, вхоц которого через интегратор 14 присоединен к выходам ключей 4 и 9, нуль-индикатор 15, Вход которого через интегратор 35 16 подключен к Выходам ключей 5 и 7, УстройствО Управлени 5 17 с ВХОДИ ко торого присоединены к Выходам нуль- инДикатОРОВ 13 и 15 и ГенератОра 18 синхронизирующМ импульсов, Выход ко торого также подключен к управляющему Входу модулятора 2, измеритель 19 временных интервалов Вход которого присоединен к одному иэ выходов устройства управления, четыре Остальных Выхоца последнего подключены к управ ляющим Входам клкчей 4, 5 7 и 9.В процессе измерения количества вещества В емкости на излучатель 3 поступает широкополосной сигнал звуковой частоты (например, шум или частотно-модулированный сигнал) от генератора 1 широкополосного сигнала, промодулированный по амплитуде прямоугольными импульсами от генератора 18 синхронизирующих импульсов при помощи модулятора 2. Н мбмент подачи заднего ФРОнта импульса От Генератора 19 на управляющий вход модулятора2 происходит выключение звука в емкости, одновременно устройство управ- ц ления Формирует сигнал, открывающий ключ 9. атухающий по экспонееециальному закону сигнал, принимаемый приемником 1 акустических колебаний, усиливается при помощи Усилителя 11, а его огибающая выделяется при помощи детектора 10 и через ключ 9 поступает на вход интегратора 14. Ключ 9 закрывается сигналом, поступающим на его управляюеееий вход от устройства управления 17, по истечении заранее заданного промежутка времени То, большегодлительности переходного процесса.По истечении промежутка времени, равного 2 Т, устройство управленияФормирует сигналы, открывающие ключи4 и 7. Сигнал отрицательной полярности, равный амплитудному значению широкополосного сигнала в установившемся режиме, с выхода детектора 6 через ключ 4 поступает на вход интегратора 14, а постоянное напряжение положительной полярности от источника постоянного напряжения 8 на вход интегратора 16 через ключ 7,По достижении нуля на выходе интегратора 14 устройство управления формирует сигналы на закрытие ключей 4 и 7 на открытие ключа 5. Через ключ 5сигнал отрицательной полярности, равный амплитудному значению широкополосного сигнала в установившемся режиме, с выхода детектора 6 поступаетна вход интегратора 16. По достижении нуля на входе интегратора 16 устройство управления Формирует сигнал на закрытие ключа 5. Нуль-инди-: каторы 13 и 15 служат для фиксации нулевых уровней напряжения на выходах интеграторов 14 и 16 и подачи соответствующих логических сигналов на входы устрбйства управления 17, которое, в свою очередь, формиРует интервал времени между поступлением сигналов от индикаторов 13 и 15 соответственно. Сигнал, приводящий измеритель 19 временных интервалов в исходное состояние, поступает также от устройства управления 17, Промежуток времени, измеренный измерителем 19 временных интервалов, будет пропорционален свободному от контролируемой среды объему и не зависит от Физических свойств газовой и контролируемой сред, а также от поглощающих свойств стенок емкости.Работу .устройства иллюстрируют временные диаграммы (на фиг. 2), где Ол - напряжение на выходе модулятора 2; (,4 - напряжение на выходе усилителя 11; Оз- напряжение на выходе детектора 10; Ц - напряжение на выходе детектора бу (.- напряжение на управляющем входе ключа 9; Оь - напряжение на управляющем входе ключа 4;( - напряжение на управляющем входе ключа 5; ( - напряжение на управляющем входе ключа 7," (3 - напряжение на выходе интегратора 14; Ол - напряжение на выходе интегратора.16, Электронные ключи 4, 5, 7 и 9 открываются при подаче напряжения на их управляющие входы.699340 дквпОд= сзФормула изобретения б)1 Р К сз Известно, что реакция замкнутогообъема на импульсное широкополосноеакустическое воздействие описываетсявыражением 4 Я /Сс +5 при включении источника звука и при выключении источника звука, где б - плотность звуковой энергии; Р - мощность источника звуковых колеба,ний; С - скорость звука; Я - внутрен,- 5 няя площадь емкости; с- коэффициент поглощения внутренней поверхности емкости; М - объем;- время.напряжение на выходе детектора 10 после выключения источника звука описывается выражением 4 КР -СБЬ СВ 4 МНапряжение на выходе детектора б после включения источника звука описывается выражением-К Р,г -С 9.ЗО а в установившемся режиме где К- общий коэффициент передачи приемйика 12 акустических колебаний усилителя 11 и детектора 10; К 2 общий коэффициент передачи приемника 12 акустических колебаний, усили О теля 11 и детектора б.На вход интегратора 14 подается сначала напряжение О в течение времечи То, а затем напряжение 04 в течение времени Т, причем напряжение на 45 выходе интегратора 14 по истечении времени 2 То+Т равно нулю,. и за время от Т до 2 То напряжение на входе интегратора отсутствует. Таким образом, с учетом выражений (1) и (2) можно записать,4 Р " сзю;,+т,е: а+." ) --- Н:о, (Угде Со - постоянная времени интегратора 14,Решая уравнение (3) относительноТ 1 при достаточно большом времени То,Получим6 О На вход интегратора 16 подаетсясначала напряжение от источника 8 по стояннаго напряжения в течение времени Т, а затем напряжение О в течение времени Тх, причем напряжение навыходе интегратора 16 по истечениивремени 2 ТС,Т , будет равно нулю, Таким образом можно записать где бц - постоянная времени интегратора 16; Оо- напряжение на выходе источника напряжения 8Решая уравнение (5) относительно Т и подставляя вместо Т правую часть выражений (4), получим:ф/Если коэффициенты 2 передачи детекторов б и 10 равны, то КК=К и выражение (4) можно записать фцоРТаТаким образом, время Тх пропорционально свободному объему емкости и не зависит от параметров С, 5 и д., а объем контролируемого вещества будет равеч разности между общим объемом емкости и объемом М .Устройство обладает более высокой точностью измерения,. чем известные, за счет независимости его показаний от Физических свойств газовой и контролируемой сред и звукопоглощающих свойств внутренних стенок емкости. Устройство для измерения количества вещества в емкости, содержащее генератор синхронизирующих импульсов, детектор, излучатель акустических колебаний и приемник, к выходу которого подключен усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор широкополосного сигнала, четыре электронных ключа, второй детектор, источник постоянного напряжения, два интегратора, два нуль-индикато" ра, устройство управления и измеритель временных интервалов, при этом выход генератора широкополосного сигнала через модулятор подключен к входу излучателя акустических колебаний, выход усилителя через основной детектор подключен к входу первого электронного ключа и через второй детектор - к входам второго и третьего электронных ключей, к входу четвертого электронного ключа подсоединен выход источника постоянного напряжения, вход первого интегратора подключен к выходам первого и второго электронных ключей, а вход второго - к выходам третьего и четвертого электронных ключей, входы нуль-индикаторовподключены соответственно к выходаминтеграторов, входы устройства управления присоединены к выходам нульиндикаторов и генератора синхронизирующих импульсов, причем выход последнего подключен также к управляющему входу модулятора, вход измерителя временных интервалов подключен к одному из выходов устройства управления, а остальные четыре выхода последнего присоединены к управляющимвходам электронных ключей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 282687, кл. д 01 Г 23/28, 1962.2, Авторское свидетельство СССРР 507781, кл. С 01 Г 23/28, 1976 (прототип),699340 Составитель В.Пироговедактор Л.ибер Техред о,Андрейко Корректор Е.Пап одписноеСР Зака лам 4 Филиал ППП Патент , г.ужгород, ул.Проектная,7429/43БнИИГИпо д035, Мо Тираж 844дарственного коьытета изобретений и открыти Ж, Раушская наб.,