[go: up one dir, main page]

RU2137109C1 - Device measuring density - Google Patents

Device measuring density Download PDF

Info

Publication number
RU2137109C1
RU2137109C1 RU98119327A RU98119327A RU2137109C1 RU 2137109 C1 RU2137109 C1 RU 2137109C1 RU 98119327 A RU98119327 A RU 98119327A RU 98119327 A RU98119327 A RU 98119327A RU 2137109 C1 RU2137109 C1 RU 2137109C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piezotube
piezotubes
level
liquids
parallel
Prior art date
Application number
RU98119327A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Ф. Ивашин
В.А. Полуянов
М.Д. Соболев
В.И. Очкуренко
Н.А. Ивашин
Original Assignee
ТОО НТЦ "Эксперимент-ВНИИТФ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ТОО НТЦ "Эксперимент-ВНИИТФ" filed Critical ТОО НТЦ "Эксперимент-ВНИИТФ"
Priority to RU98119327A priority Critical patent/RU2137109C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2137109C1 publication Critical patent/RU2137109C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology, measurement of density of various suspensions and solutions by hydrostatic method with the use of piezometric instrument. SUBSTANCE: device measuring density has two leak-proof chambers positioned at different levels in tested medium. One wall of each chamber is made in the form of elastic membrane. Each piezotube is joined with lower end to proper chamber. Each piezotube carries level gauges determining level of tested liquid. Upper parts of both piezotubes are sealed. Each piezotube is divided at point of installation of level gauges into two parallel parts arranged in symmetry to vertical axis in mutually perpendicular planes crossing along symmetry axis. Each parallel part of each piezotube has level gauge. Leak-proof chamber are mounted one below another on one vertical axis. Chambers and lower parts of piezotubes are filled with heavier test liquid and upper parts of piezotubes above middle of level gauges are filled with lighter liquid that is immiscible with first liquid. Dielectric permittivity of first and second liquids differs by more than one order. Information processing unit subtracts signals corresponding to levels of separation of test liquids in first and second piezotube, sums up these signals and divides obtained difference by sum of these signals. EFFECT: enhanced precision of density measurement thanks to increased noise immunity and widened measurement range. 1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения плотности различных суспензий и растворов гидростатическим методом с помощью пьезометрического прибора. The invention relates to measuring equipment and is intended to measure the density of various suspensions and solutions by the hydrostatic method using a piezometric device.

Известны устройства для измерения плотности суспензий и растворов [1], в основе которых используется принцип уравновешивания веса столба суспензии определенной высоты и давления воздуха, подаваемого в пьезотрубки из коллектора. Эти устройства содержат коллектор, пьезотрубки, пневматические сопротивления. При изменении плотности суспензии изменяется сопротивление пьезотрубок, вызывая уменьшение или увеличение расхода воздуха, протекаемого по пьезотрубкам. Разность давлений измеряется дифманометром, а автоматическая следящая система путем изменения сопротивления уменьшает или увеличивает расход воздуха до тех пор, пока разность давления в камерах дифманометра не станет равна нулю. Known devices for measuring the density of suspensions and solutions [1], which are based on the principle of balancing the weight of a suspension column of a certain height and air pressure supplied to the piezoelectric tubes from the collector. These devices contain a collector, piezotubes, pneumatic resistance. When the density of the suspension changes, the resistance of the piezotubes changes, causing a decrease or increase in the flow rate of air flowing through the piezotubes. The pressure difference is measured by a differential pressure gauge, and the automatic tracking system by changing the resistance decreases or increases the air flow until the pressure difference in the differential pressure chambers is zero.

Недостатком подобных устройств является сравнительно узкий диапазон измерений из-за недостаточной помехоустойчивости к воздействию внешних факторов, например, внешнего давления. The disadvantage of such devices is the relatively narrow range of measurements due to insufficient noise immunity to external factors, for example, external pressure.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является "Устройство для измерения плотности" [2]. The closest technical solution, selected as a prototype, is a "Device for measuring density" [2].

Данное устройство содержит расположенные на разных уровнях в контролируемой среде две герметичные камеры, одна стенка у которых выполнена в виде эластичной мембраны, две пьезотрубки, соединенные каждая нижним концом со своей камерой, установленные каждый на своей пьезотрубке датчики для определения уровня контрольной жидкости в пьезотрубках, блок обработки информации и регистратор. This device contains two sealed chambers located at different levels in a controlled environment, one wall of which is made in the form of an elastic membrane, two piezotubes, each connected with its lower end to its chamber, sensors installed on each piezotube to determine the level of the control fluid in the piezotubes, block information processing and registrar.

Целью настоящего изобретения является повышение точности за счет повышения помехоустойчивости, чувствительности и расширение диапазона измерения. The aim of the present invention is to improve accuracy by increasing noise immunity, sensitivity and expanding the measurement range.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения плотности, содержащем расположенные на разных уровнях в контролируемой среде две герметичные камеры, одна стенка у которых выполнена в виде эластичной мембраны, две пьезотрубки, соединенные каждая нижним концом со своей камерой, установленные каждый на своей пьезотрубке датчики для определения уровня контрольной жидкости в пьезотрубках, блок обработки информации и регистратор, пьезотрубки в верхней части герметично замкнуты друг на друга, герметичные камеры и нижняя часть пьезотрубок до середины датчиков уровня заполнены одной более тяжелой контрольной жидкостью, а верхняя часть пьезотрубок заполнена другой более легкой, несмешивающейся с первой, жидкостью, диэлектрические проницаемости первой и второй жидкостей более чем на порядок отличаются друг от друга, герметичные камеры устанавливаются на одной вертикальной оси друг под другом, каждая из пьезотрубок в области установки датчиков уровня разделена на две параллельно расположенные симметрично относительно вертикальной оси, во взаимно перпендикулярных пересекающихся по вертикальной оси симметрии плоскостях, части, датчики уровня выполнены емкостными, причем каждый с двумя рабочими электродами, расположенными вдоль каждой части пьезотрубки, и тремя охранными электродами, два из которых расположены параллельно рабочим электродам, а третий кольцевой электрод - ниже рабочих электродов в общей части своей пьезотрубки, емкостные датчики, принадлежащие одной пьезотрубке, соединяются параллельно друг другу, все охранные электроды гальванически соединены с общей точкой блока обработки информации, в котором производится вычитание сигнала, соответствующего уровню раздела контрольных жидкостей в одной пьезотрубке из сигнала, соответствующего уровню раздела контрольных жидкостей в другой пьезотрубке, суммирование сигналов, соответствующих уровням раздела контрольных жидкостей в обеих пьезотрубках, деления результата вычитания на результат суммирования. This goal is achieved by the fact that in a device for measuring density, containing two sealed chambers located at different levels in a controlled environment, one wall of which is made in the form of an elastic membrane, two piezotubes, each connected with its lower end to its own camera, each mounted on its own piezotube sensors for determining the level of control fluid in piezotubes, an information processing unit and a recorder, piezotubes in the upper part are hermetically closed to each other, sealed chambers and the lower part the piezotubes to the middle of the level sensors are filled with one heavier control fluid, and the upper part of the piezotubes is filled with another lighter, immiscible with the first fluid, the dielectric constants of the first and second fluids are more than an order of magnitude different, sealed chambers are mounted on the same vertical axis one below the other, each of the piezotubes in the field of installation of the level sensors is divided into two parallel symmetrical with respect to the vertical axis, in mutually perpendi planar planes, parts, level sensors intersecting along the vertical axis of symmetry are capacitive, each with two working electrodes located along each part of the piezotube and three guard electrodes, two of which are parallel to the working electrodes, and the third ring electrode is lower than the working electrodes in the common part of its piezotube, capacitive sensors belonging to one piezotube are connected in parallel to each other, all guard electrodes are galvanically connected to the common point of the processing unit information boxes in which the signal corresponding to the separation level of control liquids in one piezotube is subtracted from the signal corresponding to the separation level of control liquids in another piezotube, the summation of signals corresponding to the separation levels of control liquids in both piezotubes is divided by the result of subtraction by the summation result.

Достижимость поставленной цели обусловлена тем, что заявляемое устройство позволяет за счет герметичного замыкания пьезотрубок в их верхней части друг на друга повысить помехоустойчивость к изменениям давления контролируемой среды и расширить диапазон измерения при равной чувствительности более чем в два раза, заполнение герметичных камер и пьезотрубок снизу до середины датчиков уровня более тяжелой контрольной жидкостью, а верхней части пьезотрубок более легкой, несмешивающейся с первой, жидкостью, позволяет повысить чувствительность; отличие диэлектрических проницаемостей более чем на порядок позволяет получить повышенную чувствительность емкостного датчика уровня, установление герметичных камер на одной вертикальной оси друг под другом и разделение каждой пьезотрубки на две параллельно расположенные симметрично относительно вертикальной оси симметрии, части, а также соединение емкостных датчиков, принадлежащих одной пьезотрубке, параллельно друг другу исключают погрешность от невертикальной установки устройства в контролируемой среде, наличие трех охранных электродов, гальванически соединенных с общей точкой обработки информации, позволяют повысить помехоустойчивость от несанкционированной электрической связи емкостного преобразователя на землю через нижнюю контрольную жидкость и исследуемую жидкость; наличие в блоке обработки информации операции деления разности сигналов, соответствующих уровню раздела контрольных жидкостей в пьезотрубках, на сумму этих сигналов позволяет снизить более чем на порядок погрешности от влияния температуры на плотности и диэлектрические проницаемости контрольных жидкостей. The achievement of this goal is due to the fact that the inventive device allows due to the hermetic closure of the piezotubes in their upper part to each other, to increase the noise immunity to pressure changes of the controlled medium and to expand the measurement range with equal sensitivity by more than two times, filling the sealed chambers and piezotubes from bottom to middle level sensors with a heavier control liquid, and the upper part of the piezotubes with a lighter, immiscible with the first, liquid, can increase the sensitivity spine; the difference in permittivities by more than an order of magnitude allows one to obtain increased sensitivity of a capacitive level sensor, the installation of sealed chambers on one vertical axis one above the other, and the separation of each piezotube into two parallel symmetrical vertices of symmetry, parts, as well as the connection of capacitive sensors belonging to one piezotube , parallel to each other, eliminate the error from the non-vertical installation of the device in a controlled environment, the presence of three security electrodes galvanically connected to a common information processing point, can increase the noise immunity from unauthorized electrical connection of the capacitive transducer to the ground through the lower control fluid and the test fluid; the presence in the information processing unit of the operation of dividing the difference of signals corresponding to the separation level of control liquids in piezotubes by the sum of these signals allows reducing errors by more than an order of magnitude from the effect of temperature on the density and permittivity of control liquids.

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что пьезотрубки в верхней своей части замкнуты друг на друга, герметичные камеры и пьезотрубки в нижней части до середины заполнены более тяжелой контрольной жидкостью, а верхняя часть пьезотрубок заполнена более легкой, несмешивающейся с первой, жидкостью, при этом диэлектрические проницаемости первой и второй жидкостей более чем на порядок отличаются друг от друга, герметичные камеры установлены на одной вертикальной оси друг под другом, каждая пьезотрубка в области установки датчика уровня разделена на две параллельно расположенные симметрично относительно вертикальной оси во взаимно перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по вертикальной оси симметрии, части, датчики уровня выполнены емкостными, причем каждый с двумя рабочими электродами, расположенными вдоль пьезотрубки и тремя охранными электродами, два из которых расположены параллельно рабочим, а третий кольцевой расположен ниже рабочих электродов в общей части пьезотрубки, емкостные датчики, принадлежащие одной пьезотрубке, соединены параллельно, все охранные электроды гальванически соединены с общей точкой блока обработки информации, блок обработки информации осуществляет операцию деления разности сигналов, соответствующих уровню раздела контрольных жидкостей в пьезотрубках, на сумму этих сигналов. Comparison of the claimed device with the prototype shows that the claimed device is characterized in that the piezotubes in its upper part are closed to each other, the sealed chambers and piezotubes in the lower part to the middle are filled with a heavier control fluid, and the upper part of the piezotubes is filled with a lighter, immiscible with the first , liquid, while the dielectric constant of the first and second liquids are more than an order of magnitude different from each other, sealed chambers are installed on the same vertical axis under each other ohm, each piezotube in the installation area of the level sensor is divided into two parallel symmetrical to the vertical axis in mutually perpendicular planes intersecting along the vertical axis of symmetry, parts, level sensors are capacitive, each with two working electrodes located along the piezotube and three guard electrodes two of which are parallel to the working ones, and the third ring is located below the working electrodes in the common part of the piezotube, capacitive sensors, belong hedgehogs to one piezotube are connected in parallel, all guard electrodes are galvanically connected to a common point of the information processing unit, the information processing unit performs the operation of dividing the difference of the signals corresponding to the section level of the control liquids in the piezoelectric tubes by the sum of these signals.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение же заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое устройство от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty." Comparison of the claimed device not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art did not reveal the signs that distinguish the claimed device from the prototype, which allows us to conclude that the criterion is "inventive step".

Заявляемое устройство является промышленно применимым, так как может быть использовано в различных областях промышленности - сельском хозяйстве, здравоохранении, биологии, экологии и других областях, где необходимо измерять плотность суспензий и растворов. The inventive device is industrially applicable, as it can be used in various fields of industry - agriculture, healthcare, biology, ecology and other areas where it is necessary to measure the density of suspensions and solutions.

Изобретение будет более понятно из приведенных рисунков. The invention will be more clear from the above figures.

На фиг. 1 представлено заявляемое устройство в общем виде. In FIG. 1 presents the inventive device in General.

На фиг. 2 - схема гидростатического преобразователя. In FIG. 2 is a diagram of a hydrostatic converter.

На фиг. 3 - конструктивная схема датчика уровня. In FIG. 3 is a structural diagram of a level sensor.

На фиг. 4 - схема подключения датчика к блоку обработки информации. In FIG. 4 is a diagram for connecting a sensor to an information processing unit.

Заявляемое устройство измерения плотности содержит герметичные камеры 1 и 2 с эластичными мембранами 3 и 4, отделяющими камеры 1 и 2 от исследуемой суспензии 5, пьезотрубки 6 и 7, соединенные каждая нижним концом со своей камерой 1 и 2, два датчика 8 и 9, установленные на двух параллельных симметричных вертикальной оси частях 10, 11 пьезотрубки 6 для определения уровня раздела контрольных жидкостей в пьезотрубке 6, два датчика 12, 13, установленные на двух параллельных вертикальной оси частях 14, 15 пьезотрубки 7 для определения уровня раздела контрольных жидкостей в пьезотрубке 7, блок 16 обработки информации, регистратор 17. Пьезотрубки 6 и 7 в верхней части замкнуты друг на друга, герметичные камеры 1 и 2 и нижняя часть пьезотрубок 6 и 7 до середины датчиков 8, 9, 12, 13 уровня заполнены одной более тяжелой контрольной жидкостью 18, а верхняя часть пьезотрубок 6 и 7 заполнена от середины датчиков 8, 9, 12, 13 уровня до верхнего среза другой более легкой, несмешивающейся с первой, жидкостью 19; диэлектрическая проницаемость ε1 первой жидкости 18 более чем на порядок отличается от диэлектрической проницаемости ε2 второй контрольной жидкости 19; датчики 8, 9, 12, 13 уровня выполнены емкостными, причем каждый с двумя рабочими электродами 20 и 21, 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27, расположенными на параллельных верхних частях 10, 11, 14, 15 пьезотрубок 6 и 7 вдоль их длины и тремя охранными электродами 28, 29, 30; 31, 32, 33; 34, 35, 36; 37, 38, 39; первые два электрода 28, 29; 31, 32; 34, 35; 37, 38; расположены параллельно рабочим электродам 20, 21; 22, 23; 24, 25; 26, 27, а третьи кольцевые электроды 30, 33, 36, 39 расположены в нижней части своей пьезотрубки 6 и 7 у нижнего среза параллельных частей 10, 11 и 14, 15, электроды 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 гальванически соединены с общей точкой блока обработки информации.The inventive device for measuring density contains tight chambers 1 and 2 with elastic membranes 3 and 4, separating chambers 1 and 2 from the test suspension 5, piezotubes 6 and 7, each connected with its lower end to its chamber 1 and 2, two sensors 8 and 9, installed on two parallel symmetrical vertical axis parts 10, 11 of the piezotube 6 to determine the level of separation of the control fluids in the piezotube 6, two sensors 12, 13 mounted on two parallel vertical axis parts of the piezotube 7 to determine the level of the control section liquids in the piezotube 7, the information processing unit 16, the recorder 17. The piezotubes 6 and 7 in the upper part are closed to each other, the sealed chambers 1 and 2 and the lower part of the piezotubes 6 and 7 to the middle of the level sensors 8, 9, 12, 13 are filled with one a heavier control fluid 18, and the upper part of the piezotubes 6 and 7 is filled from the middle of the level sensors 8, 9, 12, 13 to the upper cut of another lighter, immiscible with the first, fluid 19; the dielectric constant ε 1 of the first liquid 18 is more than an order of magnitude different from the dielectric constant ε 2 of the second control liquid 19; level sensors 8, 9, 12, 13 are made capacitive, each with two working electrodes 20 and 21, 22 and 23, 24 and 25, 26 and 27 located on the parallel upper parts 10, 11, 14, 15 of the piezo tubes 6 and 7 along their length and three guard electrodes 28, 29, 30; 31, 32, 33; 34, 35, 36; 37, 38, 39; the first two electrodes 28, 29; 31, 32; 34, 35; 37, 38; located parallel to the working electrodes 20, 21; 22, 23; 24, 25; 26, 27, and the third ring electrodes 30, 33, 36, 39 are located in the lower part of their piezotube 6 and 7 at the lower cut of the parallel parts 10, 11 and 14, 15, the electrodes 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 are galvanically connected to a common point of the information processing unit.

Для пояснения принципа действия и порядка работы заявляемого устройства необходимо решить соответствующие уравнения гидростатики относительно системы: исследуемая жидкость, герметичные камеры 1 и 2, пьезотрубки 6 и 7 с соответствующими столбами контрольных несмешивающихся жидкостей 18 и 19 (см. фиг. 2). Обозначим:
h - база измерений, м;
Δh - глубина погружения герметичной камеры 2;
h1 - расстояние от средней линии герметичной камеры 2 до линии раздела несмешивающихся жидкостей 18 и 19 в пьезотрубке 6, м;
h'1 - расстояние от линии раздела несмешивающихся жидкостей 18 и 19 в пьезотрубке 6 до верхнего конца пьезотрубки 6, м;
h2 - расстояние от средней линии герметичной камеры 2 до линии раздела несмешивающихся жидкостей 18 и 19 в пьезотрубке 7, м;
h'2 - расстояние от линии раздела несмешивающихся жидкостей 18 и 19 в пьезотрубке 7 до верхнего конца пьезотрубки 7, м;
Pв - внешнее давление, Па.
To explain the principle of operation and operation of the inventive device, it is necessary to solve the corresponding hydrostatic equations with respect to the system: the test liquid, pressurized chambers 1 and 2, piezotubes 6 and 7 with the corresponding columns of control immiscible liquids 18 and 19 (see Fig. 2). Denote:
h - measurement base, m;
Δh is the immersion depth of the sealed chamber 2;
h 1 is the distance from the midline of the sealed chamber 2 to the dividing line of immiscible liquids 18 and 19 in the piezotube 6, m;
h ' 1 is the distance from the dividing line of immiscible liquids 18 and 19 in the piezotube 6 to the upper end of the piezotube 6, m;
h 2 is the distance from the midline of the sealed chamber 2 to the dividing line of immiscible liquids 18 and 19 in the piezotube 7, m;
h ' 2 is the distance from the separation line of immiscible liquids 18 and 19 in the piezotube 7 to the upper end of the piezotube 7, m;
P in - external pressure, Pa.

Уравнение гидростатического равновесия соответствующих столбов несмешивающихся сред по отношению к давлению на средней линии герметичной камеры 2 запишется в следующем виде:

Figure 00000002

Учитывая, что (h1 - h2) = x, a (h'1 - h'2) = -x, из (1) получим
ρ•h = X(ρ12)+ρ1•h; (2)
Figure 00000003

Если в качестве искомого принять ρx , то получим из (2)
Figure 00000004

Полученные зависимости (2), (3) и (4) позволяют выявить преимущества заявленного устройства. Из (3) следует, что X может принимать как положительные значения при ρx > ρ1, так и отрицательные при ρx < ρ1, при ρx = ρ1 X = 0 - уровни жидкостей в пьезотрубках совпадают с "O" (см. фиг. 2) , а пределы измерения изменяются от
Figure 00000005

до
Figure 00000006

Диапазон измерения плотностей составляет:
Figure 00000007

что, как минимум в два раза, превышает диапазон измерения у прототипа при условии равной с ним чувствительности. Кроме того, из (3) следует, что показания X устройства измерения плотности не зависят ни от внешнего давления Pв, ни от глубины погружения Δh герметичных камер 1, 2 в исследуемую суспензию 5.The equation of hydrostatic equilibrium of the corresponding columns of immiscible media with respect to the pressure on the midline of the sealed chamber 2 is written as follows:
Figure 00000002

Given that (h 1 - h 2 ) = x, a (h ' 1 - h' 2 ) = -x, from (1) we get
ρ • h = X (ρ 12 ) + ρ 1 • h; (2)
Figure 00000003

If we take ρ x as the desired one, then we obtain from (2)
Figure 00000004

The obtained dependencies (2), (3) and (4) allow us to identify the advantages of the claimed device. From (3) it follows that X can take both positive values for ρ x > ρ 1 and negative for ρ x1 , for ρ x = ρ 1 X = 0 - the liquid levels in the piezotubes coincide with “O” ( see Fig. 2), and the measurement limits vary from
Figure 00000005

before
Figure 00000006

The density measurement range is:
Figure 00000007

which is at least two times greater than the measuring range of the prototype, subject to equal sensitivity with it. In addition, it follows from (3) that the readings X of the density measuring device depend neither on the external pressure P c nor on the immersion depth Δh of the sealed chambers 1, 2 in the test suspension 5.

Чувствительность устройства будет:

Figure 00000008

Из (6) видно, что К зависит только от базы h и разности плотностей контрольных жидкостей 18 и 19 и не зависит ни от внешнего давления, ни от глубины погружения камер 1, 2. Габариты заявляемого устройства при условии равных чувствительностей и равных диапазонов, по сравнению с прототипом, могут быть уменьшены. База h в
Figure 00000009
раз, а длина пьезотрубок уменьшена более чем в четыре раза. Пределы и диапазон измерения плотности исследуемой суспензии, а также чувствительность устройства можно менять подбором плотностей несмешивающихся контрольных жидкостей и базы измерений h. Чувствительность устройства также возрастает с увеличением разности диэлектрических проницаемостей ε1 контрольной жидкости 18 и ε2 жидкости 19.The sensitivity of the device will be:
Figure 00000008

From (6) it can be seen that K depends only on the base h and the difference in densities of the control liquids 18 and 19 and does not depend either on external pressure or on the immersion depth of chambers 1, 2. The dimensions of the claimed device, provided equal sensitivity and equal ranges, Compared with the prototype, can be reduced. Base h in
Figure 00000009
times, and the length of the piezotubes is reduced by more than four times. The limits and range of measuring the density of the suspension under study, as well as the sensitivity of the device, can be changed by selecting the densities of immiscible control liquids and the measurement base h. The sensitivity of the device also increases with increasing difference in permittivity ε 1 of the control fluid 18 and ε 2 of the fluid 19.

При плотности исследуемой суспензии 5 больше ρ1 уровень жидкости 18 с диэлектрической проницаемостью ε1 в пьезотрубке 6 возрастает, а в пьезотрубке 7 - убывает. При этом емкость между электродами 20 и 21, 26 и 27 пьезотрубки 6 возрастает, а между электродами 24 и 25, 26 и 27 пьезотрубки 7 - убывает. Блок обработки информации вырабатывает сигнал, пропорциональный разности между взаимной емкостью параллельно соединенных электродов 24, 26 и 25, 27 и взаимной емкостью параллельно соединенных электродов 20, 22 и 21, 23, а также сумме тех же емкостей, производит деление разности емкостей на сумму емкостей. Результат преобразований пропорционален приращению искомой плотности Δρx, позволяющей получить значение плотности ρx = ρ1+Δρx исследуемой суспензии 5. Охранные электроды 28, 29, 31, 32, 34, 35, 37, 38 уменьшают краевые эффекты емкостей, а охранные 30, 33, 36, 39 позволяют повысить помехоустойчивость от несанкционированной электрической связи емкостного преобразователя на землю через нижнюю контрольную жидкость 18 и исследуемую суспензию 5.When the density of the investigated suspension 5 is greater than ρ 1 , the liquid level 18 with a dielectric constant ε 1 in the piezotube 6 increases, and in the piezotube 7 decreases. In this case, the capacitance between the electrodes 20 and 21, 26 and 27 of the piezotube 6 increases, and between the electrodes 24 and 25, 26 and 27 of the piezotube 7 decreases. The information processing unit generates a signal proportional to the difference between the mutual capacitance of the parallel-connected electrodes 24, 26 and 25, 27 and the mutual capacitance of the parallel-connected electrodes 20, 22 and 21, 23, as well as the sum of the same capacities, makes the difference of the capacitance by the sum of the capacities. The result of the transformations is proportional to the increment of the desired density Δρ x , which makes it possible to obtain the density ρ x = ρ 1 + Δρ x of the suspension under study 5. The guard electrodes 28, 29, 31, 32, 34, 35, 37, 38 reduce the edge effects of the containers, and the guard 30 , 33, 36, 39 make it possible to increase the noise immunity from unauthorized electrical connection of the capacitive converter to earth through the lower control liquid 18 and the test suspension 5.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить точность измерения за счет увеличения чувствительности и помехоустойчивости к воздействиям внешнего давления, невертикальности установки плотномера, температурного влияния и электрических помех, расширить диапазон измерения, уменьшить габариты устройства. Thus, the claimed device allows to increase the measurement accuracy by increasing the sensitivity and noise immunity to the effects of external pressure, the non-vertical installation of the densitometer, temperature influence and electrical noise, to expand the measurement range, reduce the dimensions of the device.

Источники, принятые во внимание
1. В. Н. Бегунов, Ю.П.Жуков и др. Автоматические приборы для измерения концентраций суспензий. М.: Машиностроение, 1979 г., с. 28.
Sources taken into account
1. V. N. Begunov, Yu.P. Zhukov and others. Automatic devices for measuring the concentration of suspensions. M .: Engineering, 1979, p. 28.

2. Патент РФ N 20-69344 М.кл. 5 G 01 N 9/26 БИ N 32, 1996 г. по заявке N 9401739/25 БИ N 11, 1996 г. 2. RF patent N 20-69344 M.cl. 5 G 01 N 9/26 BI N 32, 1996 according to the application N 9401739/25 BI N 11, 1996

Claims (2)

1. Устройство для измерения плотности, содержащее расположенные на разных уровнях в контролируемой среде две герметичные камеры, одна стенка у которых выполнена в виде эластичной мембраны, две пьезотрубки, соединенные каждая нижним концом со своей камерой, датчики для определения уровня контрольных жидкостей в пьезотрубках, установленные каждый на своей пьезотрубке, блок обработки информации и регистратор, отличающееся тем, что пьезотрубки в верхней части герметично замкнуты друг на друга, каждая пьезотрубка в области установки датчиков уровня разделена на две параллельные расположенные симметрично относительно вертикальной оси во взаимно перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по вертикальной оси симметрии, части, на каждой из параллельных частей каждой пьезотрубки установлен датчик уровня, герметичные камеры установлены друг под другом на одной вертикальной оси, герметичные камеры и нижняя часть пьезотрубок до середины датчиков уровня заполнены одной более тяжелой контрольной жидкостью, а верхняя часть пьезотрубок выше середины датчиков уровня заполнены другой более легкой несмешивающейся с первой жидкостью, при этом диэлектоические проницаемости первой и второй жидкостей более чем на порядок отличаются друг от друга, блок обработки информации выполняет дополнительно операцию суммирования сигналов, соответствующих уровням раздела контрольных жидкостей в разных пьезотрубках и деления разности сигналов, соответствующих уровням раздела жидкостей в разных пьезотрубках, на сумму этих сигналов. 1. A device for measuring density, containing two sealed chambers located at different levels in a controlled environment, one wall of which is made in the form of an elastic membrane, two piezotubes, each connected with its lower end to its chamber, and sensors for determining the level of control liquids in the piezotubes installed each on its own piezotube, an information processing unit and a recorder, characterized in that the piezotubes in the upper part are hermetically closed to each other, each piezotube in the installation area is a sensor in the level it is divided into two parallel, located symmetrically with respect to the vertical axis in mutually perpendicular planes intersecting along the vertical axis of symmetry, parts, a level sensor is installed on each of the parallel parts of each piezotube, the sealed chambers are mounted on top of each other on the same vertical axis, the sealed chambers and the lower part of the piezotubes to the middle of the level sensors are filled with one heavier control fluid, and the upper part of the piezotubes above the middle of the level sensors are filled another lighter immiscible with the first liquid, while the dielectric constant of the first and second liquids are more than an order of magnitude different, the information processing unit additionally performs the operation of summing the signals corresponding to the separation levels of the control liquids in different piezotubes and dividing the difference of the signals corresponding to the separation levels liquids in different piezotubes, the sum of these signals. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики уровня выполнены емкостными, причем каждый с двумя рабочими электродами, расположенными вдоль пьезотрубки, и тремя охранными электродами, два из которых расположены параллельно рабочим электродам, а третий кольцевой электрод расположен ниже рабочих электродов в общей части пьезотрубки, емкостные датчики, принадлежащие одной пьезотоубке, соединены параллельно, а все охранные электроды гальванически соединены с общей точкой блока обработки информации. 2. The device according to claim 1, characterized in that the level sensors are capacitive, each with two working electrodes located along the piezo tube and three guard electrodes, two of which are parallel to the working electrodes, and the third ring electrode is located below the working electrodes in the common part of the piezotube, capacitive sensors belonging to one piezotube are connected in parallel, and all guard electrodes are galvanically connected to the common point of the information processing unit.
RU98119327A 1998-10-26 1998-10-26 Device measuring density RU2137109C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98119327A RU2137109C1 (en) 1998-10-26 1998-10-26 Device measuring density

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98119327A RU2137109C1 (en) 1998-10-26 1998-10-26 Device measuring density

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2137109C1 true RU2137109C1 (en) 1999-09-10

Family

ID=20211626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98119327A RU2137109C1 (en) 1998-10-26 1998-10-26 Device measuring density

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2137109C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213340C2 (en) * 2000-12-04 2003-09-27 ООО "Снежинсктехсервис" Facility measuring density
RU2260776C1 (en) * 2004-04-06 2005-09-20 Южно-Уральский государственный университет Method of measuring density and level of liquid

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2064789A (en) * 1979-11-29 1981-06-17 Noranda Mines Ltd Apparatus for measuring the density of a liquid or of a suspension
US4419893A (en) * 1979-12-03 1983-12-13 Atlantic Richfield Company Method for determining specific gravity of a liquid
RU2069344C1 (en) * 1994-03-29 1996-11-20 Научно-исследовательский испытательный комплекс Центр НТТ "Эксперимент" Device measuring density
RU2117928C1 (en) * 1996-01-16 1998-08-20 Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Эксперимент-ВНИИТФ" Device measuring density

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2064789A (en) * 1979-11-29 1981-06-17 Noranda Mines Ltd Apparatus for measuring the density of a liquid or of a suspension
US4419893A (en) * 1979-12-03 1983-12-13 Atlantic Richfield Company Method for determining specific gravity of a liquid
RU2069344C1 (en) * 1994-03-29 1996-11-20 Научно-исследовательский испытательный комплекс Центр НТТ "Эксперимент" Device measuring density
RU2117928C1 (en) * 1996-01-16 1998-08-20 Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Эксперимент-ВНИИТФ" Device measuring density

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213340C2 (en) * 2000-12-04 2003-09-27 ООО "Снежинсктехсервис" Facility measuring density
RU2260776C1 (en) * 2004-04-06 2005-09-20 Южно-Уральский государственный университет Method of measuring density and level of liquid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4446730A (en) Specific gravity independent gauging of liquid filled tanks
US4422243A (en) Dual axis capacitive inclination sensor
US20090272188A1 (en) Binary Liquid Analyzer For Storage Tank
US11555733B2 (en) Apparatus for determining a vertical level or density profile of a fluid column
US4026156A (en) Vertical displacement measuring apparatus
US5661228A (en) Liquid pressure and level sensing instruments
GB2159628A (en) Capacitive inclination and levelness-measuring instrument
US3357245A (en) System for volumetric analysis
RU2137109C1 (en) Device measuring density
Alva-Hurtado et al. Survey of laboratory devices for measuring soil volume change
US2537668A (en) Porosimeter and method of using same
RU2521270C1 (en) Method to define plane inclination angle
JP2929159B2 (en) Pressure type liquid level measuring device
US3662327A (en) Seismometer
CN208366425U (en) A kind of interface instrument and oil storage tank
US4423638A (en) Capacitive system for manometric detection and measurement of differential pressures
RU2483284C1 (en) Hydrostatic downhole densitometer
RU2213340C2 (en) Facility measuring density
RU2117928C1 (en) Device measuring density
RU2488125C1 (en) Hydrostatic accelerometer
RU2239790C2 (en) Method of measuring fluid level in tanks
RU2170912C2 (en) Method of measurement of level and/or interface of liquid media,mainly water-and-oil emulsions in reservoirs
SU928195A1 (en) Piezometric density meter
Taimazov Stringed vertical gravimetric gradient meter
RU2082104C1 (en) Flowmeter of permanent pressure differential