Вибрационный плотномер жидких сред

и 930071 Сотоз СоветскнкСоцнаяистнчосникРесттублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, ВСл. 6 01 И 9/1 О РкударстаекыЯ емктет СОФР в демам язфбретеянЯ к вткрытяЯ(088. 8) Явта овублнкования описания 23.05,82(54) ВИБРАЦИОННЫЙ ПЛОТНОИЕР Ж РЕД мот кат бат лож Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь.зовано в различных отраслях народного хозяйства для автоматическогоконтроля плотности жидкостей, находящихся под давлением и содержащихвзвеси.Известен вибрационный плотномер состоящий из механической колебательной системы, электромагнита постоянного тока, индуктивного датчи"1 ка перемещения, блока питания, измерителя частоты, отградуированного в единицах плотности, при этом между датчиком перемещения. механит ческой колебательной системы и обкой электромагнита включены индиор перехода механической колеельной системы через крайчее поение и реле, в силовую часть которого включена обмотка электромагнита 1 1.Однако х колебаний а возбуждение механически чувствительного элемент датчика и измерение его частотыколебаний в данном плотномере осуществляется электромагнитной систе"мой, при этом электромагнитные силовые линии пересекают стенку корпуса ф датчика, чувствительный элемент ижидкость,. находящуюся в зазоремежду ними. Поэтому взвеси, особенно обладающие способностью намагничиваться, оседают на корпусе 0и чувствительном элементе, забиваязазор между ними. В результатеэтого показания плотномера искажаются, а в дальнейаем он выходит %из строя.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство, содержащее электроннуюсхему автогенерации с полосовымфильтром, измерительную схему, датчик с зондом, состоящим из нижнегои верхнего отрезков с жесткой мембраной посредине. Электронная схемаавтогенерации с полосовым фильтром930071 40 данного плотномера, настроенная нарезонансную частоту колебаний зонда,воздействует на него и он совершаетколебания вокруг оси, проходящейчерез его узловую точку, расположенную в центре мембраны, при этоммембрана изгибается в плоскости,перпендикулярной плоскости колебаний зонда 21.Следовательно, жесткостью мембраны в совокупности с геометрическими размерами зонда и величинойприсоединеннои массы контролируемойжидкости определяют резонанснуючастоту колебаний зонда. В случаях,когда жидкость находится .под давлением, жесткость мембраны изменяетсяв зависимости от изменения величиныдавления, что вносит дополнительнуюпогрешность при измерении плотности. 20Кроме того, чувствительность указанного устройства. относительно невысокая,Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измеренияплотности жидкости, находящейсяпод давлением.аПоставленная цель достигаетсятем, что в известном вибрационномплотномере жидких сред, содержащемэлектронную схему автогенерации с полосовым фильтром, датчик с зондом,состоящий из нижнего и верхнегоотрезков, соединенных посредствомстержня с мембранной,и измерительную схему, жесткость стержня выбрана меньше жесткости мембраны, а нижний и верхний отрезки зонда выполнены с разными собственными частотами колебаний.Площадь поперечного сечениястержня не менее, чем в четыре разаменьше площади поперечного сечениялюбого иэ отрезков зонда,На фиг. 1 изображено устройство,общий вид; на фиг. 2 - амплитудночастотная характеристика датчикаплотномера, находящегося в контролируемой жидкости; на фиг. 3 - влияние величины отношения площади поперечного сечения отрезков зондак площади поперечного сечения стерж- .ня на амплитудно-частотную характеристику фильтра.Вибрационный плотномер для жидких сред содержит датчик 1 с зондом,состоящим из нижнего 2 и верхнего 3отрезков. Отрезки зонда соединеныс мембранной 1 посредством стерж 4ня 5. Плотномер содержит такжеэлектромеханический генератор 6, датчик 7 перемещения и электронную схему автогенерации с полосовым фильтром 8 и измерительную схему 9Устройство работает следующим образом,Датчик закрепляется на технологическом аппарате, нижний отрезок егозонда полностью погружается в контролируемую жидкость, находящуюсяв аппарате под давлением и содержащую взвеси.Электромеханический генератор 6возбуждает механические колебанияверхнего 3 и нижнего 2 отрезков нарезонансной частоте нижнего отрезка,,которые воспринимаются датчиком перемещения 7 и поступают на вход схемыавтогенерации 8 и измерительнойсхемы 9.Измерительная .схема 9 преобразует частоту электрических колебанийэлектронно. схемы автогенерации 8в напряжение, пропорциональное плотности контролируемой жидкости.Зависимость напряжения на входеэлектронной схемы автогенерации отчастоты напряжения, подаваемого наее выход характеризуется наличиемдвух пиков напряжения (резонанса)на различных частотахБольшой пик напряжения на частоте 1 соответствует собственной ре-.зонансной частоте колебаний верхнего отрезка, меньший пик напряженияна частоте К соответствует собственным колебаниям нижнего отрезка зонда,Частотаравна максимальномузначению полосы пропускания полосового фильтра, которая выбрана меньше собственной резонансной частотыколебаний верхнего отрезка Г 1 и больше собственной резонансной частотыколебаний нижнего отрезка Е, погруженного в жидкость с наименьшейплотностью.Возбуждение колебаний электромеханического генератора происходитпри наибольшем напряжении на входеэлектронной схемы на частоте Е,соответствующей собственной резонансной частоте нижнего отрезка,которая изменяется в зависимостиот изменения плотности контролируемой жидкости. При увеличении плот,ности жидкости частота Е уменьшае тся и наоборот.930071 6Испытания опытного образца предлагаемого плотномера показали,цто его чувствительность в 1,5-2 разапревосходит чувствительность иэвест ного плотнамера.Опытные образцы испытывались вреальных условиях производства вдиапазоне измеряемой плотности жидкости 1000-1700 кг/м . При этомЭ0 основная относительная погрешностьсоставила + 2,5 Ф от разности междуверхним и нижним значениями шкалыплотномера, равной 200 кг/м, дополнительная погрешность при изменении .5 избыточного давления в жидкости0-7,510 Па (0-7,5 кгс/см ) непревышает основной относительнойпогрешности.Известный плотномер при изменении избыточного давления в жидкости0-0,510 Па0-0,5 кгс/см ) имел дополнительную погрешность до 30-40.В настоящее время изготовленаопытная партия приборов, которая проходит производственные испытанияв аппаратах, в которых жидкость содержит взвеси и находится под избыточным давлением до 5,010 Па. Формула изобретения Вибрационный плотномер жидкихсред, содержащий электрОнную схемуавтогенерации с полосовым фильтром,датчик с зондом, состоящий из нижнегои верхнего отрезков, соединенныхпосредством стержня с мембраной иизмерительную схему, о т л и ч а ю 40щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точностиизмеренИя плотности жидкости, находящийся под давлением, жесткостьстержня выбрана меньше жесткости45мембраны, а нижний и верхний отрезки зонда выполнены с разными собственными частотами колебаний.2. Плотномер по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что площадь поперечного сечения стержня выбрана не ме, нее, чем в четыре раза меньше площади поперечного сечения любого из отрезков зонда.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 270324, кл. С О 1 Ы 9/1 О, 1967.2. Авторское свидетельство СССР11 238875, кл.С О 1 Х 1966 прототип) . Известно, цто чувствительность плотномера выражается отношением присоединенной массы жидкости к массе .колеблющегося тела, поэтому повышение чувствительности предлагаемого плотномера обеспечено эа счет уменьшения в нем массы колеблющегося тела путем достигнутого исключения влияния массы верхнего отрезка зонда и мембраны на собственную резонансную частоту нижнего отрезка, которая зависит только от его геометрических размеров.Жесткость стержня 5 подобрана меньше жесткости мембраны 4, поэтому 1 колебания отрезков зонда 2 и 3 не вызывают колебаний мембраны 4, она выполняет в предлагаемом устройстве роль не упругого, а несущего элемента. Изгиб мембраны 4, образующийся 2 о под воздействием давления в аппарате, не оказывает влияния на собственную резонансную частоту отрезков 12 и 3 зонда и не вносит погрешности :,в измерение плотности жидкости, нахо- у 5 дящейся в аппарате под давлением.Было установлено, что с увеличением и (отношение площади поперечного сечения любого из отрезков зонда к площади поперечного сечения,стержня) 50 уменьшается отклонение частоты колебаний зонда 1,при включенной электронной схеме аатогенерации с полосовым фильтром 8) от собственной резонансной частоты колебаний нижнего отрезка 2 зонда. Но увеличение П в то же время приводит к уменьшению амплиту" ды напряжения на входе электронной автогенерации схемы 8.При выбарнном значении 1: 4-8, как наиболее оптимальном значении, отклонение частоты колебаний зонда отличается от собственной резонансной частоты колебаний нижнего отрезка 2 на ф 0,1, цто обеспечило измерение плотности жйдкости с точностью + 2, Я от диапазона измерения, при этом амплитуда напряжений на входе электронной схемы 8 автогенерации при резонансе была в 15-20 раз больше, чем при отсутствии резонанса.Таким образом, совокупность существенных признаков предлагаемого вибрационного плотномера жидких сред, позволила повысить его чувствительность и использовать его для измерения плотности жидкости, находящейся в аппарате под давлением.