Спосіб визначення кількості рідини у резервуарі

Спосіб визначення кількості рідини у резервуарі, що заснований на вимірюванні рівня рідини за допомогою датчика, який відрізняється тим, що вимірювання рівня рідини здійснюють за допомо 32385 Під час польоту на різних його етапах (зліт, набір висоти, горизонтальний політ з еволюціями і. т.п.) літак займає різне положення відносно горизонту. На нього також діють сили, що викликані прискоренням. Тобто положення вільної поверхні палива визначає суммарний вектор сил, що діє на пальне, напрямок якого може змінюватись в широкому діапазоні. Для здійснення запропонованого способу у паливному баці встановлюють щонайменше три датчики рівня, причому датчики розміщені таким чином, щоб їх осі не лежали в одній площині, внаслідок чого точки перетину осей датчиків з вільною поверхнею рідини не будуть лежати на одній прямій. Це є необхідною і достатньою умовою для ідентифікації положення площини вільної поверхні пального по координатах трьох точок, що як було вказано вище, покладено в основу способу визначення кількості рідини в резервуарі. Для кожного датчика рівня необхідно попередньо визначити залежність між показником рівня та координатами точки перетину осі датчика з вільною поверхнею пального. Це дозволить по показникам датчиків в реальному часі визначити координати точок перетину осі кожного із датчиків з вільною поверхнею пального. Після визначення координат точок обчислюють коефіцієнти рівняння площини вільної поверхні палива будь-яким методом аналітичної геометрії. Наприклад: Ах+By+C z+D=0, де Y1 Z1 1 Z1 X1 1 Am = Y2 Z 2 1 Bm = Z2 X2 1 Y3 Z3 1 Z3 X3 1 A* Xn + C*Zn + D B де Xn, Yn та Zn координати точки перетину осі n-го стовпчика з площиною вільної поверхні палива (всього стовпчиків N). Для кожного стовпчика заздалегідь розрахована градуіровочна таблиця, що визначає залежність Vn=f(Yn), де Vn - об'єм рідини в стовпчику. По знайденій координаті Yn визначають об'єми всіх N стовпчиків, а об'єм пального в баці знаходять як суму об'ємів елементарних стовпчиків по формулі: Yn = V= N å Vn n=1 У випадку, коли в резервуарі встановлюють більше трьох датчиків, максимальна кількість трійок, по яким можлива побудова площин, визначається кількістю комбінацій (С) із кількості датчиків (і) по три по формулі C3i=I!*3!*(i-3)! Наприклад, у випадку встановлення п'яти датчиків кількість комбінацій буде дорівнювати 10. Якщо при цьому дві комбінації не будуть відповідати умові щодо розташування точок на вільній поверхні в вершинах трикутника (тобто вони лежать на прямій), площин, що може бути побудовано буде 8, а отже в результаті утворюється ряд із восьми об'ємів. Ця інформаційна надмірність може бути використана для поліпшення точності визначення об'єму рідини. Наприклад із одержаного ряду вибирають один, що відповідає медіані ряду. Описаний вище спосіб розрахований на реалізацію його апаратурним забезпеченням на базі процесора та аналого-цифрового перетворювача (АЦП) інформації з датчиків рівня рідини. Приклад конкретного використання У трьохмірній системі координат попередньо задають координати внутрішньої поверхні бака та рівняння осей п'яти ємкістних датчиків рівня, що встановлені у баці. Для кожного датчика будується градуіровочна залежність між рівнем пального у баці та координатами X,Y,Z точки перетину осі датчика рівня та вільної поверхні пального. Після збору інформації з датчиків рівня по градуіровочним таблицям знаходимо координати точок 1, 2, 3, 4, 5, що лежать на перетині осі датчика з вільною поверхнею пального. Для кожної трійки точок по їх координатам знаходимо коефіцієнти А, В, С і D рівняння площини вільної поверхні: А* Х+B*Y+C*Z+D=0. Коефіцієнти А, В, С і D визначаємо будь-яким методом аналітичної геометрії. Після відповідних розрахунків одержуємо вісім рівнянь площин. Одним із способів трьохмірного інтегрування розраховуємо об'єм, що обмежений площиною вільної поверхні рідини та вн утрішньою поверхнею бака, координати якої попередньо задані. Одержуємо ряд із восьми об'ємів, в літрах: V1=1256, V2=1200, V3=1250, V4=1300, V5=1240, V6=1250, V7=1275, V8=1110. Кінцевим результатом розрахунків вважаємо медіану ряду об'ємів. X1 Y1 1 X1 Y1 Z1 Cm = X2 Y2 1 Dm = - X2 Y 2 Z2 X3 Y3 1 X3 Y 3 Z3 або Am=Y3*Z 2-Y3* Z1+Z3* Y1-Z 3* Y2+Y2*Z 1-Z 2* Y1 ; Bm=Z3*X2-Z3* X1+X3*Z1-X3*Z2+Z2* X1-X2*Z 1; Cm=X3*Y2-X3* Y1+Y3* X1-Y3*X2+X2* Y1-Y2* X1 ; Dm=-X3*Z2*Z1+X3* Z2* Y1-Y3*Z 2* X1+Y3*X2*Z1-Z3*X2* Y1+Z3* Y2* X1. Після визначення положення площини вільної поверхні палива, одним із методів трьохмірного інтегрування розраховують об'єм, що обмежений вільною поверхнею палива та внутрішньою поверхнею бака, математична модель якої попередньо задана. Одним із можливих варіантів розрахунку може бути наступний. Бак умовно ділять площинами паралельними площинам YOZ та YOX на елементарні стовпчики. Для кожного стовпчика знаходять центральну вісь, що паралельна осі Y та найбільш наближена до лінії центрів мас. Далі визначають координати точок перетину площини вільної поверхні та осей елементарних стовпчиків по формулі: 2 32385 Тобто, об'єм пального, що розраховано, буде дорівнювати 1250 л. Фактичній об'єм пального - 1240 л. Похибка розрахунків у даному випадку складає 0,8%. Реалізація запропонованого винаходу дозволить здійснити вимір кількості рідини за умов постійної зміни положення площини вільної поверхні рідини, причому похибка виміру не виходить за межі допустимого. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3