Частотный датчик для измерения плотности жидкости

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п»928193

Союз Советских

Социалистических

Республик (6 I ) Дон ол н и тел ь кое к а вт. с вид- ву (22) Заявлено 15.04.80 (2! ) 2910346/18-25 с присоединением заявки РЙ (5l )M. Кл.

6 01 М 9/00

3Ъеударстееиный комитет

СССР

IIo делам иаабретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15 05.82 Бюллетень № 18 (53). УД К 53 1.756 (088.8) Дата опубликования описания 18 дд 2

3 с

Ю. К. Тараненко, Д. С. Ковальчук, Э. Д. Рылик, В. Д. Ковальчук, Г. А. Дубенчак и В. А. Тараненко с (72) А вторы изобретения Губинихский сахарный завод (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерениям плотности жидких сред в химической, пищевой и других отраслях промышленности и может найти применение в системах автоматического регулирования.

Известен частотный датчик для измерения плотности жидкости в потоке, содержащий подвижный участок трубопрово-да, систему возбуждения и съема крутильных колебаний вокруг оси, проходящей

IO через центр тяжести подвижного участка трубопровода fl) .

Недостатком указанного датчика является существенная нелинейность еа.о характеристики, а также отсутствие сиг15 нала непрерывной формы в виде тока или напряжения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является частотный датчик плотности жидкости, содержащий проточный резонатор, электромагнитную систему возбуждения колебаний резонатора, об= ратная связь которой включает усилитель, генератор эталонной частоты, смеситель, дискриминатор длительности периода колебаний, частотно-аналоговой преобразователь и узел изменения жесткости (2).

Однако для возбуждения крутильных колебаний подвижного участка трубопровода, требуется большая мощность. Это усложняет систему возбуждения и схему электронного усилителя, обеспечивающего автоматическую регулировку амплитуды тока возбуждения и минимальный фазовый сдвиг вблизи резонансной частоты резонатора. Кроме того, в качестве узла изменения жесткости используется пропорциональный преобразователь силы, что обуславливает появление дополнительной погрешности измерения, из-еа явления упругого последствия и гистерезиса деформации в материале упругого элемента, регулирующего жесткос ть.

Цель изобретения — упрощение конст рутсции, повышение чувствительности, точности и надежности измерений.

8193 4

20

25 г30

55

3 .92

Поставленная цель достигается тем, что в известном частотном датчике для измерения плотности жидкости, содержащем проточный резонатор, электромагнитную систему возбуждения колебаний резонатора, обратная связь которой выполнена в виде генератора эталонной частоты, подключенного к первому входу смесителя частот и последовательно соединенных фильтра, частотно-аналогового. преобразователя и узла изменения жесткости, проточный резонатор выполнен в виде двух ветвей, а датчик дополниФ тельно снабжен магнитными башмаками, установленными на ветвях проточного резонатора, управляемым источником питания и магниточувствительным контак-. том, установленным проти!в одного иэ ! башмачков, при этом электромагнитная система возбуждения и узел жесткости выполнены в виде электромагнита, установленного между ветвями резонатора и снабженного средним выводом, который через магниточувствительный контакт соединен с одним выходом управляемого источника питания, второй выход которого подключен ко второму входу смесителя частот и через резистор к концам обмотки электрома ушта, причем выход частотно-аналогового преобразователя соединен со входом управляемого источника питания, соеди ненного,с измерительным прибором, Для упрощения начальной настройки частоты резонатора параллельно магнитоуправляемому контакту включен переменный резистор. Такое выполнение устройства для измерения плотности жалких сред позволяет исключить отдельный узел изменения жесткости за счет его объединения с системой возбуждений, что позволяет повысить уровень аналогового выходного сигнала и при этом увеличить порог с чувствительности цепи .обратной связи эа счет введения автономной цепи питания узла изменения жесткости. Энергетическая разгрузка цепи обратной связи позволяет выполнить ее на микроинтегральный схемах, что уменьшает габариты устройства и увеличивает его эко»

l. номичнос ть, Введение средней точки в электромагните возбуждения и использование магнитных башмачков позволяет синхронизировать амплитуду колебаний ветвей и уменьшить энергию, потребляемую сисI темой возбуждения, так как силовое взаимодействие происходит между поляризованным магнитом и электромагнитными башмачками даже при отсутствии тока возбуждения. Включение параллельно магнитоуправляемому контакту переменного резистора позволяет при разомкнутых контактах изменять в широких пределах жесткость ветвей резонатора.

На чертеже представлена схема частотного датчика для измерения плотнос10 ти жидк0cти, Датчик выполнен в виде проточного резонатора 1 из агрессивно стойкого материала, установленного с помощью фланцев и резиновых прокладок в разрыв основного трубопровода 2, причем в средней части упругих ветвей резонатора укреплены магнитные башмачки 3. Средняя точка обмотки электромагнита возбуждения 4 через магнитоуправляемый контакт (геркбн) 5 подключена на один выход управляемого источника питания 6, второй выход которого через резистор подключен к концам обмоток электромагнита 4 и второму входу смесителя 7, на первый вход которого подключен генератор эталонной частоты 8, а выход смесителя 7 через низкочастотный фильтр 9 подключен на вход частотно-аналогового преобразователя 10, выход которого подключен на вход управляемого источника питания 6, на один из выходов которого подключен измерительный прибор 11, йроградуированный в единицах измеряемой плотности. Параллельно магнитоуправляемому контакту 5 может быть усо тановлен переменный резистор 12 для регулировки постоянной сос тавляюшей усилия, создаваемого электромагнитом 4.

Работа частетного датчика для измерения плотности жидкости осуществляется следующим образом.

После включения .управляемого источника 6 замыкается через геркон 5 цепь питания э тектромагнита возбуждения 4.

Вашмачки на ветвях резонатора, притягиваясь к электромагниту, размыкают магнитоуправляемый контакт 5, эа счет ослабления в его зоне магнитного потока, при этом ветки 1 под действием сил упругости, со скоростью, зависящей от их массы, а следовательно, и от плотности

: жидкости среды, протекающей через дат чик, возвращаются в первоначальное положение, Затем циклы повторяются с частотой, зависящей от плотности. Эта частота в виде колебания напряжения снимается с резистора Я и подается на один вход. измерительной схемы, включающей смеситель частот 7, опорный

25 формула иозобретения

1. Частотный датчик для измерения плотности жидкости, содержащий проточный резонатор, электромагнитную систему возбуждения колебаний резонатора, обратная связь которой выполнена в ви- 4> де генератора эталонной частоты, под5 928 19 генератор 8, фильтр низких частот 9, дискретно-аналоговой преобразователь

10 и измерительный прибор 11. При отклонении плотности среды от значения, которое соответствует частоте, установ- 5 ленной на эталонном генераторе 8, на выходе смесителя частот 7 появляется сигнал, соответствующий разности резонансной частоты датчика 1 и генератора 8. После выделения иэ раэностного сы нала в фильтре 9 низкочастотной составляющей, последняя преобразуется в частотно-аналоговом пре сбразователе

10 в величину тока или напряжение, которое воздействует на управляющий вход управляемого источника питания 6, а он изменяет величину тока, протекающего через резистор 12, а следовательно, и постоянную составляющую силы воздействия магнита 4 на ветки резонатора. 20

В результате этого изменяется собственная частота колебаний резонатора 1, до величины, установленной на генераторе 8. Постоянная составляющая тока, протекающего через резистор линейно связана с плотностью жидкой среды.

Постоянную составляющую тока в процессе регулировки прибора можно регулировать при разомкнутом магнитоуправляемом контакте переменным резисто- Зр ром .12. ключенного к первому входу смесителя частот, и последовательно соединенных фильтра, частотно-аналогового преобразователя и узла изменения жесткости, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения чувствительности, точности и надежности измерений проточный резонатор выполнен в виде двух ветвей, а датчик дополнительно снабжен магнитными башмачками, установленными на ветвях проточного резонатора, управляемым источником питания и магниточувствительным контактом, установленным против одного @ иэ магнитных башмачков, при этом электромагнитная система возбуждения и узел изменения жесткости выполнены в виде электромагнита, установленного между ветвями резонатора и снабженного средним выводом, который через магниточувствительный контакт соединен с одним выходом управляемого источника питания, второй выход которого подключен ко второму входу смесителя частот и через резистор к.концам обмотки электромагнита, причем выход частотноацалогового преобразователя соединен со входом управляемого источника питания, соединенного с измерительным прибором.

2. Датчик по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения а начальной настройки частоты резонатора, параллельно магнитоуправляемому контакту включен переменный резистор.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 249238, кл. G 01 М 9/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 308448, кл. Q 08С 9/00, 1970 (прототип).

928193

Составитель В. «Алексеев

Редактор Н. Ромжа ТехредЕ. Харнтончик Корректор И. Муска

Заказ 3225/53 Тираж S83 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4