Способ определения плотности движущейся среды

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность определения плотности жидкой среды, протекающей в трубе, за счет исключения влияния давления, скорости и температуры. Способ включает возбуждение вынужденных колебаний трубы и измерение виброускорения трубы, а также полного акустического давления среды на стенки трубы, по которым определяют плотность протекающей среды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК фб.: (gg)g С 01 И 9/00

TBEHHblA КОМИТЕТ

НИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

СССР

ГОСУД PC

ПО ИЗО РЕТЕ

ПРИ ГК Т

САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

OPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ОП

НА Т точно тым р

Жу плоти ничес

Вып.

1981, C

Щ обретение относится к иэмериой технике и может быть испольо для .создания автоматических ных плотномеров различных сред тяной, нефтехимической и других лях промьппленности.. ь изобретения — повышение точизмерения в заданном динамичесапаэоне изменений плотности и обеспечение линейности статий функции преобразования. ность способа поясняется струкй схемой, представленной на чери заключается в следующем. збуждают вынужденные поперечные бные) колебания закрепленной нцам трубы по заданному закону тель зова пото в не отр,а

Ц иост ком сред ческ

С тури теже

В (изг по к у =у(х, t) (1) (21) (22) (46) (71) нени (72) (53) (56) 4626671/23-25

27.12.88

23.11.90. Бюл. Р 43 аучно-производственное обьеди"Сибнефтеавтоматика" .И.Винштейн и И,A.×åðíîáàé

532.14 (088.8) вилис С . С . Пл от номер ы. — Пр опогружной плотномер с трубчазонатором. — М., 1980, с. 251.

<ов Ю.П. и др. Вибрационные меры жидкостей. — Научно-техий реферативный сборник. (36). — M. ЦНИТЭИприборпром, с. 20-26.

„„SU„„1608491

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ДВИЖУЩЕЙСЯ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность определения плотности жидкой среды, протекающей в трубе, за счет исключения влияния давления, скорости и температуры. Способ включает возбуждение вынужденных колебаний трубы и измерение виброускорения трубы, а также полного акустического давления среды на стенки трубы, по которым определяют плотность протекающей среды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. где х — координата произвольного сечения трубы, у — прогиб (виброперемещение) трубы в этом же сечении, время, При этом возбуждение осуществляют так, что максимум виброперемещения у „= А приходится на середину трубы х = 1/2, где 1 — длина закрепленного участка трубы, что соответствует первой нечетной форме собственных коле- . баний.

Затем определяют отношение синфазной с виброускорением у составляющей суммы полных акустических давлений среды на стенку трубы в сечениях х и х, равноудаленных от ее концов в плоскости колебаний вибро08491 у(х,, t) 35 где К

3 16 ускорения в сечении трубы х,, в соо гветствии с формулой

АсГР(х,t) + Р(хк t)j -С (2) у(х, 17 где Р(х,, t) и

Р(х, t) - мгновенные значения полного акустического давления в плоскости колебаний в сечениях х < и х трубы соот ветственно, — плотность среды, С вЂ” линейный коэффициент преобразования плот ности в акустические давления, — мгновенное значение виброускорения в сечении Х,, А — оператор выделения синфазной с виброускорением составляющей суммы акустических давлений.

При этом предполагается, что чувствительные элементы датчиков акустического давления сообщаются с внутренней поверхностью стенки трубы или расположены заподлицо с этой поверх-ностью, а виброускорение измеряется датчиком, который располагается в произвольном сечении х (в частности, при х = х,) и может размещаться непосредственно на трубе °

На чертеже представлено устройство,,с помощью которого осуществляют способ.

Устройство содержит закрепленную по концам трубу 1, датчики 2 полного акустического давления (например, пьезоэлектрические), закрепленные на трубе 1 на равных расстояниях L от ее концов и воспринимающие акустическое давление со стороны среды в плоскости колебаний Х-О-У, датчик 3 виброускорения (например, пьезоэлектрический, закрепленный на трубе в сечении х = L), электромагнит 4, питаемый от генератора 5 переменного тока, суммирующее звено 6, синхронHhIH (фазовый) детектор 7 и делительное звено 8.

При этом предполагается, что в состав фазового детектора 7 входит фильр нижних частот, подавляющий высокочастотные составляющие выходного сигнала Uq фазового детектора.

Устройство работает следующим образом.

Электромагнит 4, питаемый от генератора переменного тока с частотой

Q возбуждает на этой же частоте поперечные колебания трубы 1. При этом в составе сигналов U g и U вырабатываемых датчиками 2 давления, появляются составляющие, обусловленные суммарной гидродинамической силой. Сигналы U и Ug поступают на вход суммирующего звена 6, в результате чего на его выходе образуется суммарный сигнал П б. Этот сигHBJI поступает на сигнальный вход "С" фазового детектора 7, управляемого напряжением U+, поступающим íà его управляющий вход "У" с датчика виброускор ения.

Сигнал Ut с выхода фазового детектора (представляющего собой постоянную составляющую) поступает на вход делительного звена 8. На другой вход делительного звена 8 поступает сигнал U с датчика виброускорения. В состав звена 8 входит амплитудный детектор и сглаживающий фильтр (не показаны), благодаря чему выделяется постоянная составляющая сигнала

U подаваемого на вход звена 8.

На выходе звена 8 образуется знакопостойнный сигнал U выражаемый формулой

I с

- статический коэффициент преобразования устройства, Кр, Кр К

К и К вЂ” соответственно статические коэффициенты пр еобразования

4$ датчиков 2 давления, суммирующего звена

6, фазового детектора 7, делительного звена 8 и датчи50 ка 3 виброускорения, С вЂ” - коэффициент преобразования плотности в акустические давления.

В условиях применения способа при

55 ограниченнои мощности системы возбуждения колебаний кода чувствительность к инерционной силе является, недостаточной (например, из-за значительноr б

5 160849 уроййя акустических помех), возение вынужденных поперечных коний трубы осуществляют на собстой резонансной частоте. !

5 мула изобретения

1 6 чине ниброусиоренин, а плотность определяют по формуле

1 А, CP(x„ t) + Р (х,„с)) \.

С у(х<, t) где С дв ри бы

10 н

P(x(,t) и

P(x, t) ся

15 по ме че ст до ко и

1. Способ определения плотности жущейся среды, протекающей внутзакрепленной по обоим концам трузаключающийся в возбуждении выенных колебаний трубы и иэмереее собственных колебаний, эавих от плотности среды, о т л и ю,шийся тем, что, с целью ьпшения точности определения в анном динамическом диапазоне из- . ений плотности среды путем исклюя влияния температуры, давления корости и обеспечения линейности тической функции преобразования, олнительно измеряют ниброускоретрубы, а также полное акустичесдавление среды на стенку трубы пределяют отношение синфазной броускорением составляющей суммы

ых акустических давлений среды чениях, равноудаленных от ее цов в плоскости колебаний к вели— коэффициент преобразования, — оператор выделения синфа зной с виброус; корением составляющей полного акустического давления, — мгновенные значения полного акустического давления на стенки трубы в плоскости

20 колебаний в сеЧениях х и х трубы соот2 ветственно, (° у (х <, t) — мгновенное значение виброускорения в се"

25 чении х трубы.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что возбуждение вынужденных поперечных колебаний трубы осуществляют на собственной частоте

З0. первой нечетной формы колебаний.