Вибрационный плотномер жидкости
Патент 834457
Авторы
Классы МПК
Вибрационный плотномер жидкости
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »834457
Союз Советскии
Социалистических
Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.05.79 (21) 2762372/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.
G 01 N 9/00
Гееударствеинык кемитет
Опубликовано 30.05.81. Бюллетень №20
Дата опубликования описания 05.06,81
СССР (53) УДК 532.14 (088.8) по делам изобретений и вткрмтий (1
П. А. Малышев и К. И. Ткаченко
)
Специальная научно-исследовательская лаборатория, - .
Всесоюзного научно-исследовательского института,. противопожарной обороны (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВИБРАЦИОННЫЛ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ
К! о - у;К„ то где
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и. может использоваться при измерениях плотности жидкости.
Известен вибрационный плотномер, содержащий сосуд с исследуемой средой и механический колебательный элемент (1).
Однако плотномер имеет низкую точность измерений, обусловленную влиянием вязкостных свойств контролируемой жидкости на гидравлическое сопротивление колебательного элемента.
Наиболее близкий к предлагаемому вибрационный плотномер содержит сосуд с измеряемой средой, механический резонатор в виде пластины и экрана также плоской формы, связанный с резонатором регулируемый по частоте возбудитель колебаний и датчик колебаний резонатора (2) .
Недостатком плотномера является низкая точность измерений, обусловленная влиянием вязкостных свойств контролируемой жидкости на гидравлическое сопротивление колебательного элемента.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что в вибрационном плотномере жидкости, содержащем емкость, механический резонатор, датчик колебаний и регулируемый возбудитель колебаний резонатора, емкость жестко связана с возбудителем колебаний резонатора, который выполнен упругим и объемно сжимаемым, причем плотность жидкости, резонансная. частота колебаний резонатора и конструктивные параметры плотномера связаны соотношением
P — определяемая плотность жидкости;
f — резонансная частота колебаний резонатора;
1$
К, = nSPa/4 УЬ вЂ” постоянные коэффициени Кр= hSg/47i V ты; где n — показатель политропы заполняющего резонатор газа;
S — площадь поперечного се20 чения емкости;
Р„ — давление газа над свободной поверхностью жидкости;
V — объем газа в резонаторе, ных параметров механической колебательной системы может быть произведена по следующему соотношению: к
f z — 1 где — плотность жидкости;
К, = nSPa/4à Vh — постоянные коэффициенК =nSg/4 V ты;
n — показатель политропы для газа, заполняющего резонатор (и = 1 — 1,4 для воздуха);
V †. объем газа в резонаторе мз.
h — глубина погружения резонатора, м;
S — площадь поперечного сечения емкости, м ;
Я вЂ” давление газа над свободной поверхностью жидкости кг/м ;
g — ускорение свободного падения, м/с ;
f — резонансная частота пульсационных колебаний резонатора, Гц.
Из приведенного выражения видно, что в реализуемом колебательном процессе участвуют массовые силы, а силы вязкого трения и температура жидкости не влияют на результат измерений.
Таким образом, предлагаемое техническое решение дает преимущество, выражающееся в повышенной точности измерений.
Устройство отличается простотой схемно-конструктивного решения, удобством в пользовании и возможностью применения в условиях малых и сильных гравитационных полей.
Формула изобретения
Вибрационный плотномер жидкости, содержащий емкость, механический резонатор, датчик колебаний и регулируемый возбудитель колебаний резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, емкость жестко связана с возбудителем колебаний резонатора, который выполнен упругим и объемно сжимаемым, причем плотность жидкости, резонансная частота колебаний резонатора и конструктивные параметры плотномера связаны соотношением
834457
h — глубина погружения резонатора;
g — ускорение свободного падения.
Вибрационный плотномер схематически изображен на чертеже. 5
Плотномер содержит емкость 1, целиком или частично заполненную исследуемой жидкостью 2 и жестко связанную с возбудителем 3 колебаний.
Емкость I имеет возможность возвратно-поступательного движения и содержит ме- 0 ханический резонатор 4, выполненный в виде объемно-сжимаемого упругого тела, например, газонаполненного шара с эластичными стенками. В жидкости преимущественно на уровне расположения резонатора 4
15 размещен датчик 5, изготовленный, например, из пьезокристалла и выполняюший функции преобразователя гидподинамического давления жидкости в электрический сигнал переменного тока. Выходная цепь датчика 5 соединена со входом усилителя-милливольт- 20 метра 6 и затем — с частотомером 7.
Устройство работает следующим образом.
При включении возбудителя колебаний стол вибростенда 3, а также емкость I и содержащаяся в ней жидкость 2 совершают колебательные периодические движения, например, в вертикальной плоскости (показано стрелками). Вибрации жидкости передаются резонатору 4, который начинает совершать радиальные пульсации, при которых объем резонатора 4 периодически, с частотой внешних воздействий изменяется благодаря сжимаемости стенок резонатора 4 и газа, его заполняющего. При совпадении частоты внешних воздействий с собственной частотой колебаний резонатора 4 наступает З5 резонансный режим, сопровождающийся резким возрастанием (в 10 — 15 раз) амплитуды пульсаций.
Пульсационные движения резонатора 4 вызывают пропорциональное увеличение гидродинамического давления жидкости в окрестности резонатора 4. Давление преобразуется датчиком 5 в электрическое напряжение переменного тока, которое усиливается усилителем 6. Частота электрического сигнала фиксируется частотомером 7. 45
Измерение частоты вибраций может дополнительно производиться посредством акселерометра, обычно устанавливаемого на столе вибростенда.
Для измерения плотности жидкости, плав- 50 где но изменяя частоту возбудителя 3 колебаний при неизменном ускорении вибраций, находят режим движений, при котором показа- К, = ния милливольтметра 6 имеют максималь- К = ное значение. В этом режиме фиксируют показания частотомера 7, по которым судят о плотности жидкости.
Оценка плотности как функции и измеренной резонансной частоты и конструктивк, Р г,=-к
j> — плотность жидкости;
f — резонансная частота колебаний резонатора;
nSPa/4ii Чй — постоянные коэффициени Sg/4i72 V ты; и — показатель политропы для заполняющего резонатор газа;
$ — площадь поперечного сечения емкости;
834457
ВНИИПИ Заказ 4000/63 ТиРаж 907 Подписное
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
P — давление газа над свободной поверхностью жидкости;
V — объем газа в резонаторе;
h — глубина погружения резонатора;
g — ускорение свободного падения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 356520, кл. G 01 N 9/00, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР № 428250, кл. G 01 N 9/00, 1974 (прототип).