Устройство для поверки акустических уровнемеров

(51)М. Кл. С 01 Г гуг 8 с присоединением заявки лв(23) Приоритет Ввудеустюай квветвт ь.ьь.Р вв авен аэвбрвтвквВ н втврнтв 1Опублкковано 07.10.82. Бюллетень М 37Дата опубликования описания 07.10 .82 Тян Хак Су, Б. Г. Хусаинов, Хан Ин Бон и В, НШаров(72) Авторы изобретения г Г Конструкторско-техноло гически й центр "Автоматизацияи метрология" Всесоюзного научнопроизводственного объединения "Союзводавтоматика"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ АКУСТИЧЕСКИХ УРОВНЕМЕРОВИзобретение относится к приборостроению и предназначено для градуи. ровки, метрологической аттестации, госиспытаний и поверки акустических уровнемеров жидкости.Известны устройства для поверки уровнемеров жидкости, содержащие уровнемерную емкость, выполненную из из" мерительных труб, соединенных между собой через равные интервалы по высоо те полыми трубками, причем уровнемер" ная емкость снабжена камерой успокоения с сеткой и струевыпрямителями 1. Известны также устройства для поверки ультразвуковых уровнемеров, со"держащие калибровочный элемент в видештанги с отражателем, установленнымв измерительной емкости на различныхрасстояниях от ислуцателя. гоЭти,устройства универсальны, высо-,котоцны и предназначены для воспроиз"ведения,. хранения и передачи единстваизмерений уровня жидкости путем повер" ки образцовых и высокоточных уровнеме"ров (с погрешностью +1-4 мм) 2 ),Однако использование устройств вкачестве поверочных средств экономически не оправдано, так как они явля"ются исходными образцовыми средствамиизмерения в уровнеметрии.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для поверки акустических уровнемеров, содержащее волновод и отражающий элемент, установленный на одномиз концов волновода 131,Недостатком известного устройстваявляется низкая точность поверки вследствие того, что в нем не обеспечиваются реальные условия эксплуатации,такие как изменения температуры, волнообразование и колебания уровня жидкостиЦель изобретения - повышение точности поверки за счет обеспечения имитации реальных эксплуатационных условий.3 96447Это достигается тем, что волноводвыполнен в виде расположенных вдольгоризонтальной оси секций, каждая изкоторых состоит из двух коаксиальныхтруб, пространство между которыми заполнвно водой, а отражающий элементвыполнен в виде кассет с набором отражателей, каждая из которых установлена через герметизирующие упругиеэлементы между соответствующими сек". 10циями волновода, причем последняя секция волновода снабжена фотоэлектрическим датчиком перемещения и соединенас приводом, управляющий вход которого подключен к выходу фотоэлектрического датчика.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для поверки акустических уровнемеров жидкости, общий вид: на фиг. 2 - устройство установки кассет 20сменных отражателей.Устройство состоит из волновода 1,изготовленного из коаксиальных труб, устройств установки кассет сменных отражателей 2, системы 3 регулируемого 25водоснабжения, фотоэлектрического преобразователя 4 и привода 5, соединен"ных с последней секцией волновода,устройства 6 с приводом 7, имитирую 1 цих медленные изменения уровня воды щ в больших диапазонах воздуховодов 8, подключенных к источнику 9 сжатого воздуха, регулируемого уровнемера 10, насоса 11 для подачи воды в секцииволновода, бака 12 с водой, ре 1 улято- ра 13 температуры воды. Устройство установки кассет сменных отражателей крепится на фланцах .14, Кассета сменных отражателей 15 имеет возможность передвижения вдоль направляющих 16 с помощью шестерен 17, привода и зубчатых реек 18, закрепленных на теле кассеты. В теле кассеты выполнены отражатели 19 и 20, коль цо 21 и отражатель 22. Иежду фланцами и кассетой установлены амортизирующие кольца 23, пространство между коаксиальными трубами образует кожух 24.Отражатель 19, имитирующий стоячие волны при изменении уровня жидкости,50 представляет собой полый цилиндр, закрытый с одной стороны упруГой мембраной с гладкой поверхностью, а с другой стороны - теломкассеты. В герметичную полость отражателя. подается сжатый воздух. Отражатель 20, имитирующий гладкую поверхность жидкости, является частью тела кассеты, изготов 1 4ленной из металла, например из стали. Кольцо 21 представляет собой сквозное отверстие в теле кассеты диаметром, равным внутреннему диаметру волновода. Отражатель 22, имитирующий,гармонические волнообразования и колебания уровня жидкости, выполнен в виде полого цилиндра, закрытого с одной стороны упругой мембраной с синусоидальным профилем поверхности, с другой стороны - телом кассеты. В герметичную полость подается сжатый воздух.Устройство готовится к работе следующим образом.Поверяемый уровнемер 10 закрепляется на конце волновода. При этом ну левые отметки волновода и поверяемого уровнемера должны. быть совмещены. Подается вода в кожух 24 волновода 1. Циркуляция воды в кожухе волновода обеспечивается с помощью насоса 11, при этом температуру воды внутри всей замкнутой системы поддерживают с помощью регулятора 13 температуры. Устройство выводится на заданный температурный режим работы, при этом температура контролируется с %мощью термометров, установленных на каждой секции волновода. При достижении заданного режима температур во всех контролируемых точках производится повер" ка уровнемера.Работа устройства и поверка уровнемера заключается в следующем. Устанавливая не менее пяти контрольных точек, равномерно распределенных по диапазону измерений, производят поверку уровнемеров, которая заключается в проведении прямого и обратного ходов. Прямой ход - имитация. повышения уровня жидкости от нуля до верхнего предела измерений (путем вставления отражателей 19, 20 и 22 от нулевой отметки до верхнего предела ди" апазона измерений на выбранных контрольных точках). Обратный ход " имита" ция понижения уровня жидкости от верх" него предела диапазона измерений до нуля (путем вставления отражателей 19, 20 и 22 от верхнего предела до нулевой отметки).Включая поверяемый уровнемер 1,0 и устанавливая в конце первой секции волновода отражатели, снимают показания уровнемера Установка и,фиксация отражателей (или кольца) на каждой контрольной точке фиксированной длины волйовода осуществляется дистанционно электроприводом кассеты за счет зуб5 9644чатой передачи движения от привода нарейку 18, жестко закрепленную с кассетой отражателей 15.Фиксация положения сменных отражателей (или кольца) производится микро.%выключателями, которые при совмещениис выступом края отражателя (или коль-,ца) отключают электропривод, фиксируя тем самым соответствие положениясечения волновода и соответствующего 10отражателя (или кольца).При установке и фиксировании напротив сечения волновода отражателя 20отражение звуковых волн, распространяемое в волноводе акустическим уровнемером, происходит как от гладкой по.верхности жидкости. При установке ификсировании отражателей 19 и подачев его полость сжатого воздуха упругаямембрана отражателя деформируется по 20параболе, отражение звуковых волн отее поверхности соответствует отражению от стоячих волн,При установке и фиксировании отражателя 22 и подаче в его полость воз",2 йдуха, синусоидальный профиль мембраныотражателя деформируется так, что огйбающая ее поверхность описывает параболоид. Отражение от данной поверх-,ности имитирует отражение звуковыхволн от колеблющегося уровня жидкости.При подаче сжатого воздуха с опреде"ленной амплитудой и частотой изменения давления огибающая поверхность деформируемой мембраны описывает параболоид с изменяющимися геометрическими параметрами. В этом случае имитируется отражение звуковых волн от гармонически колеблющегося уровня жидкости40При замене отражателей на кольцо 21происходит распространение звуковыхволн от поверяемого уровнемера, далеепо волноводу к следующей выбранной точке. Таким образом, уровнемер поверя ется на всех точках до верхнего предела измерений, по достижении которогопроизводится обратный ход поверки пу"тем перестановки отражателей в выбранные точки в обратной последовательности,Предложенное устройство для поверки акустического уровнемера позволяетимитировать реальные условия поверки: и аттестации акустических уровнемеровЯза счет одновременного и взаимосвязанного изменения основных взаимодейству-ющих факторов: температуры воздушного 71 6столба в волноводе (за счет изменения температуры воды в кожухах секции); линейных размеров волноводов (за счет привода с фотоэлектрическим преобразователем, амортизирующих колец, подвижных секций, а также изменения тем" пературы в кожухах секций); формы отражающей поверхности (за счет смены отражателей в кассетах, Форма отражаецей поверхности которых имитирует различные формы состояния поверхности жидкости в реальных условиях); уровняотражающей поверхности (За счет вклю-чения устройства медленных изменений или за счет подачи сжатого воздуха в полости отражателей с постоянной или автоматически меняющейся частотой иамплитудой, имитирующих реаль ные изменения уровня жидкости),причем воздействующие факторы можно варьировать впределах, соответствующих изменению реальных воздействий.формула изобретенияУстройство для поверки акустическихуровнемеров, содержащее волновод и отражающий элемент, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности поверки за счет обеспечения имитации реальных эксплуатационных усло"вий, волновод выполнен в виде расположенных вдоль горизонтальной оси секций, каждая из которых состоит из двух коаксиальных труб, пространство между которыми заполнено водой, а отражающий элемент выполнен в виде кассет с набором отражателей, каждая из которых установлена через герметизирующие упругие элементы между соответствУющими секциями волновода, причем последняя секция волновода снабжена фотоэлектрическим датчиком перемещения и соединена с приводом, управляющий вход которого подключен к выходу фото" электрического датчика.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 3214, кл. С 01 Е 25/00, 1979.2 Гершгал Д А и фридман В М Ультразвуковая аппаратура. М "Энергия", 1967, с 242, 3. Хусаинов Г. Б. Методы и средства, поверки уровнемеров, -"Измеритель-" ная техника", 1976, 1 г 2, с. 81 (прототип).96 И 71 77 едактор А. Шишкин Составитель Е. ЛитвиноТехред М,Тепер ректор М Демчи каз 7615/2 иснР 5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 673 ИИПИ Государствен по делам иэобрет 35, Москва, Ж, По ого .комитета С ний и открытий Раушская наб.,