Устройство для измерения объема вещества в емкости

 

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к устройствам для измерения объема жидких и сыпучих веществ в емкости. Изобретение позволяет повысить точность измерения объема за счет применения термоанемометрического преобразователя 3 и электроизмерительной схемы 7, работающих в автогенераторном режиме, при введении в устройство временного селектора 8, соединенного со счетчиком 12 импульсов. Электроизмерительная схема содержит резистивный мост с полупроводниковым терморезистором в одном из плеч, усилители напряжения и тока, подключенные к мосту, и цепи обратной связи, переводящие схему в автогенераторный режим работы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

m 4 G 01 F 17/00

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРст8енный кОмитет

Ilo изОБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4254891/24-10 (22} 02.06.87 (46) 30.05.89. Бюл. № 20 (71) Казанский авиационный институт им. А. Н. Туполева (72) А. В. Бердников, В. А. ференец и 10. В. Врачев (53) 531.732 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 587334, кл. G Ol F 17/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1204943, кл. G 01 F 17/00, !986.

ÄÄSUÄÄ 1483272 A 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОБЪЕМА ВЕШЕСТВА В ЕМКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения объема жидких и сыпучих веществ в емкости. Изобретение позволяет повысить точность измерения объема за счет применения термоанемометрического преобразователя 3 и электроизмерительной схемы 7, работающих в автогенераторном режиме, при введении в устройство временного селектора 8, соединенного со счетчиком 12 импульсов. Электроизмерительная схема содержит резистивный мост с полупроводниковым терморезистором в одном из плеч, усилители напряжения и тока, подключенные к мосту, и цепи обратной связи, переводящие схему в автогенераторный режим работы. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1483272

Изобретение относится к измерительной

° технике и может быть использоано для измерения объема жидких и сыпучих веществ, находящихся в емкостях различной конфигурации.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 изображена структурно-функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — электрическая принципиальная схема электроизмерительной схемы; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу электроизмерительной схемы и временного селектора; на фиг. 4 — выходная характеристика измерительного устройства.

Устройство содержит измеряемую емкость 1, в которой находится вещество и установлен возбудитель 2 колебаний давления газа. Для преобразования величины колебаний давления в электрический сигнал служит термоанемометрический преобразователь 3, подключенный к измеряемой емкости 1 через электропневмоклапан 4 и состоящий из компенсационной камеры 5 и терморезисторной камеры с термоанеморезистором 6. Термоанеморезистор 6 включен в электроизмерительную схему 7, так как показано на фиг. 2. Выходной сигнал с электроизмерительной схемы поступает на временной селектор 8 (схему совпадения), на второй вход которого подаются импульсы с выхода тактового генератора 9. Генератор 10 через регулирующий орган производит питание возбудителя колебаний давления газа, причем на управляющий вход регулирующего органа 11 подается постоянное напряжение Uo, определяющее интенсивность работы возбудителя 2 колебаний, и, как следствие, диапазон измерения. С выхода коммутационного ключа импульсы поступают на двоичный счетчик 12, выходной сигнал которого представляет собой и-разрядный параллельный двоичный код, являющийся выходным сигналом устройства. Работа электропневмоклапана 4, счетчика 12 и генератора 10 низкочастотного гармонического сигнала синхронизируется импульсами тактового генератора 9.

Устройство работает следующим образом.

При включении тактовый генератор выдает последовательность счетных импульсов (частота следования импульсов может быть в диапазоне О,! — 1,0 мГц), поступающих на селектор 8, и, собственно, тактовые импульсы с частотой следования порядка 1 Гц, определяющие очередность подключения блоков, т. е. логику работы устройства.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является работа электроизмерительной схемы 7 в автогенераторНоМ режиме. Элетроизмерительная схема 7 (фиг. 2) содержит измерительный резистивный мост, образованный терморезисторомй1, и постоянными резисторами R2, Я3 и R4

К измерительной диагонали моста подключен усилитель напряжения, выполненный на операционном усилителе (ОУ) . Усилитель тока выполнен на транзисторе VT1 — эмиттерном повторителе, резистор R5 выполняет функции режимного сопротивления, задающего начальный ток измерительному мосту.

Резистор 07 — цепь местной отрицательной обратной связи ОУ DA1, переводящая схему в автогенераторный режим, диоды

VD1 и VD2 служат для защиты входов ОУ от действия больших дифференциальных сигналов, емкость C l — фильтр питания.

При подаче напряжения питания электроизмерительная схема 7 генерирует после)5 довательность импульсов с частотой порядка 0,1 — 1,0 кГц и скважностью порядка 10, причем период следования импульсов определяется внешними условиями, в которых находится терморезистор R l, и глубиной обратной связи, определяемой величиной резистора R7, 20 причем при устранении местной обратной связи, т. е. при отключении R7, автогенераторный режим работы электроизмерительной схемы прекращается и последняя переходит в известную аналоговую схему постоян25

Работа устройства происходит в двух режимах:. калибровочном и измерительном.

Анализ работы устройства проведем, начиная с калибровочного режима, когда тактовый генератор 9 подает на электропневмоЗ0 клапан 4 импульс, отключающий термоанемометрический преобразователь 3 от измеряемой емкости l. При этом электроизмерительная схема 7 генерирует последовательность импульсов, временные параметры которой соответствуют необдуваемому терЗ моанеморезистору 6. Эта последовательность поступает на временной селектор 8, где происходит преобразование длительности временного интервала в количество импульсов (то и No на фиг. 3). Полученные пачки импульсов периодически заполняют счет4ц чик 12, на выходе которого также периодически формируется параллельный двоичный код, соответствующий отключенному от емкости 1 термоанемометрическому преобразователю 3. Этот код несет информацию о внешних условиях, т. е. о температуре и давлении окружающей среды.

После окончания действия импульса тактового генератора 9 электропневмоклапан 4 подключает термоанемометрический преобразователь 3 к емкости 1. Одновременно включается задающий генератор 10 низкочастотного гармонического сигнала, который через регулирующий орган 11, состоящий из последовательно соединенных модулятора сигналов на оптронной паре и усилителя мощности (аналогично регулирующего орга ну прототипа), подает на возбудитель 2 колебаний некоторое синусоидальное напряжение, в результате чего в .объеме емкости происходит работа по адиабатическому сжа1483272

6 погрешности измерения (исключение промахов и т. п.).

Формула изобретения

5 тию газа, а образующиеся пульсации давле ния газа, пройдя электропневмоклапан 4 обдувают термоанеморезистор б. При этом электроизмерительная схема 7 формирует последовательность импульсов, временные параметры которой определяются интенсивностью работы возбудителя 2 колебаний и величиной объема газовой подушки емкости

1 (т1 и т; на фиг. 3). Эта последова- тельность также преобразуется в код на выходе счетчика 12.

Для вычисления величины объема измеряемой емкости выходные сигналы счетчика 12 в калибровочном и измерительном режимах работы могут быть поданы на вход микропроцессора, который производит вычисление величины объема газовой подушки емкости 1 согласно алгоритма:

F(V)= (> — 1) -, О где hip и N — математические ожидания показаний счетчика 12 в калибровочном и измерительном режимах работы;

К вЂ” масштабный коэффициент, зависящий от величины управляющего напряжения Уо, подаваемого на регулирующий орган 11, и определяющего диапазон измеряемых величин объемов.

Выходная характеристика устройства представлена на фиг. 4.

Повышение точности измерения обусловлено рядом причин, к которым можно отнести высокую стабильность работы термоанеморезистора в импульсном режиме, отсутствие сложных и все же недостаточно стабильных аналоговых запоминающих устройств и АЦП, а также возможность применения цифровой фильтрации сигналов для минимизации случайной составляющей

1. Устройство для измерения объема вещества в емкости, содержащее установленный на емкости возбудитель колебаний давления газа, термоанемометрический преобразователь с компенсационной камерой, 10 соединенный с электроизмерительной схемой и с электропневмоклапаном, подключенным к емкости, последовательно соединенные генератор низкочастотного гармонического сигнала, регулирующий орган, выход которого подключен к возбудителю колебаний давления газа и генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом электропневмоклапана, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен времен20 ной селектор, соединенный со счетчиком, а электроизмерительная схема выполнена в автогенераторном режиме, при этом выход электроизмерительной схемы соединен с входом временного селектора, управляющие входы низкочастотного генератора и счетчика

25 соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход временного селектора соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем. что электроизмерительная схема содержит резистивный мост, в одно из плеч которого включен терморезистор термоанемометрического преобразователя, а к измерительной диагонали подключен дифференциальный усилитель напряжения, охваченный местной отрицательной обратной связью, выход которого через эмиттерный повторитель соединен с питающей точкой моста, а вторая питающая точка моста соединена с общим проводом.

Фиг. 2

1483272

1 1

Щиг. 3

1,,0

О, угп % 0 Ы фиг. 9

Составитель М. Вещунов

Реда ктор А. Реви н Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 2816/37 Тираж 660 Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” -35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101