Устройство для измерения количества вещества в емкости

Устройство для измерения количества вещества в емкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ изоьеетиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«» 690302 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04,10.77 (21) 2529977/18-10 с присоединениеи заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.10.79. Бюллетень ¹ 37 (51) М. Кл.

G 01 F 17/00

Ci 01 Р 23/28

Государственный комитет

СССР оо долом нзооретоннй и открытий (53) УДК531.731. . 43:С) 81. 1 28. ,82 (088.8) Дата опубликования описания 05.10.79 (72) Авторы изобретения

E. E. Лобров и О, Л. Резник (71) Заявитель

Ивано-Франковский институт нефти и газа (54) УСТРОЙСТВО Ы1Я ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА

ВЕШЕСТВА В ЕМКОСТИ

Изобретение касается измерительной техники и может быть использовано для измерения количества вещества при произвольном положении его в емкости.

Известны устройства для измерении количества вещества в емкости, содержашие задающий генератор, источник и приемник акустических колебаний, к выходу которого подключены последователт но усилитель низкой частоты, детектор и фильтр (1), j2j.

Недостатком этих устройств являеъся зависимость его показаний от физических свойств газовой и контролиру мых сред, а также от поглотцающих свойств материала стенок емкости, что вносит сушественную погрешность в результаты измерения.

Цель изобретения — ° повышение точности измерения, Это достигается тем, что в устройс во для измерения количества вещества в емкости дополнительно введены операциоиный усилитель, зашунтированный образцовым сопротивлением, вход которого соединен с выходом задающего генератора через введенные магазины сопротивлений и индуктивностей. вычитаюшее устройство, к одному входу которого подключен выход операционного усилителя, а к другому через детектор и фильтр — выход усилителя низкой частоты, нул индикатор, подключенный своим входом к выходу вычитающего устройства, генератор широкополосного сигнала и модулятор. Выход генератора широкополосного сигнала через модулятор подключен к выходу излучателя акустических колебаний, а выход задающего генератора подключен также к управляюшему входу модулятора.

На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения количества вещества в емкости.

Устройство работает следующим образом.

В процессе измерения на излучатель 1 поступает широкополосный сигнал зву600 10 ковой частоты от генератора 2 широкополосного сигнала, промодулированный по амплитуде синусоидальным напржкением от задающего генератора 3 при помощи модулятора 4, Приемник 5 акус- 5 тических колебаний преобразует звуковое давление внутри емкости а электрический сигнал, который усиливается в усилителе 6 низкой частоты. Затем иэ него !

О выделяется синусоидальная огибающая при помощи детектора 7 и фильтра 8.

Одновременно сигнал от генератора 1 поступает на вход операционного усилителя 9, зашунтированного образцовы.м

15 сопротивлением 10, с выхода которого и фильтра 8 он попадает на вход вычитающего устройства 11, которое может быть выполнено в виде дифференциального усилителя. Равновесие устройства осуществляется поочередной регулировкой магазинов индуктивности 12 и сопротивлений 13 для достижения минимального сигнала на выходе вычитающегося устройства 11, который характери эуется нулевым показанием индикатора 14.

При достижении равновесия значение индуктивности магазина 1 2 пропорционально свободному от контролируемого вещества объему емкости. Известно (21

«1 что реакции замкнутого объема на ши рокополосное акустическое воздействие и операционного усилителя, в цепи прямой связи которого последовательно включены магазины индуктивности 12 и соаротивлений 13, а в цепи обратной связи = сопротивление 10, на импульсное электрическое воздействие описываются эквивалентными выражениями, « (1 — ее р (- Ы4 $))

Uee R«(1 exp(3 1)) где f - плотность звуковой энергии;, P — мощность источнн звуко ых колебаний;

C,- — скорость звука;

g — внутренняя площадь емкости;

ck - коэффициент поглощения внутренней поверхности емкости;

V — объем;

BPBlVf Be

Ц„»- выходное напряжение операционного усилителя;

Ц » — напряжение на его входе;

Я < — значение сопротивления 10; — значение магазина сопротивлений 13;

- значение магазина индуктивностей 12.

При подаче на вход операционного усилителя синусоидального сигнала, напряжение на его выходе определяется следующим образом:

aXm Ri )ь = j -xpj,ejercjn L)

Я 2+ < 2,,Е гдето „„, - амплитуда входного напряжения; — круговая частота.

Исходя из эквивалентности передаточных функций замкнутого объема и операционного усилителя и учитывая коэффициент передачи приемника акустических колебаний, усилителя, детектора и фильтра, напряжение на выходе фильтра равно

U„„= .„«.»««v1

««

« «| гдеЦ „- напряжение на выходе фильтра;

Pù — амплитуда изменении мощности излучателя акустических колебаний;

К - общий коэффициент передачи микрофона, усилителя, детектора и фильтра. При нулевом показании индикатора IJ 1j = U1j,.Òoräà объем свободного пространства в емкости равен—

Р ° К 4 Уам Ю Rg

Следовательно, объем контролируемого вещества равен разности между общим объемом и объемом свободного пространства.

Банное устройство обладает высокой точностью измерения, за счет независимости его показаний от физических свойств газовой и контролируемой сред и поглощающих свойств стенок емкости.

Формула изобретения

Устройство для измерения количества вещества в емкости, содержащее задающий генератор, источник и приемник акустических колебаний,. к выходу которого подключены последовательно усилитель низкой частоты, детектор и фильтр, о т л и,ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в aего введены операпионный

6903

Составитель O. 1ирлин

Редактор А. Шмелькин ТехредЛ.Алферова Корректор A. Грипнхо

Заказ 5949/37 Тираж 866 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 усилитель, зашунтированный образцовым сопротивлением, вход которого соединен с выходом задающего генератора через введенные магазины сопротивлений и индуктивностей, вычитающее устройство, к одному входу которого подключен выход операпионного усилителя, а к другому через детектор и фильтрвыход усилителя нлзкой частоты, цульиндикатор, подключенный своим входом к выходу вычитающего устройства, генератор широкополосного сигнала и модулятор, причем выход генератора шир

Q2 6 кополосного сигнала через модулятор. подключен к выходу излучателя акустических колебаний, а выход задающего генератора подключен также к управляющему входу модулятора.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 507781, кл, (3 01 Р 23/28, 1976.

2. Йрейзен И. Г. Электроакустяка и звуковое вещание, N., Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1961.