Цифровий гідростатичний рівнемір

Реферат: Цифровий гідростатичний рівнемір містить як первинний вимірювальний перетворювач п'єзорезистивний датчик тиску, вихід якого з'єднаний зі входом аналого-цифрового перетворювача блока обробки інформації. Додатково вводять ще один п'єзорезистивний датчик тиску для корекції показу приладу під час зміни температури або складу, пружним елементом датчиків служить кремнієва мембрана, на яку нанесені товстоплівкові резистори, які включають у мостову схему, деформація мембрани змінює величини опорів резисторів, які за допомогою електронної схеми перетворюються у струм, пропорційний величині тиску і уніфікований сигнал надходить до блока обробки інформації та відображається на індикаторі. UA 118145 U (54) ЦИФРОВИЙ ГІДРОСТАТИЧНИЙ РІВНЕМІР UA 118145 U UA 118145 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до гідростатичних датчиків і може використовуватися для вимірювання рівню рідини. Відомий спосіб визначення рівня заснований на вимірюванні гідростатичного тиску стовпа рідини [Технические измерения и приборы. Часть 1. Измерение теплоэнергетических параметров: Учебное пособие для студентов дневной и заочной формы обучения специальности 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств" /Н.В. Чистофорова, А.Г. Колмогоров. - Ангарск: АГТА, 2008. - 200 с.]. Недоліком вказаного способу є те, що він не дає змогу проводити корекцію показу приладу під час зміни температури, або складу рідини (як наслідок зміни щільності). Найближчим аналогом корисної моделі є пристрій для вимірювання густини рідких середовищ, що містить чутливий елемент, виготовлений із двох ізольованих один від одного провідників, які з'єднані з виходом генератора зондувальних високочастотних імпульсів і входом імпульсного приймача зондувального і відбитого імпульсів, вихід приймача з'єднаний зі входом підсилювача, вихід якого через аналого-цифровий перетворювач (АЦП) з'єднаний з виходом обчислювального блока, вихід якого з'єднаний із входом індикатора [Пат.49429 Україна, МПК (2006.01) G01F 23/24, G01N 9/00. Пристрій для вимірювання густини рідких середовищ / Андрусяк C.O., Гордєєв Б.М., Жуков Ю.Д., Наталюк М.Ф., Грєшнов А.Ю (Україна); заявник та патентовласник НАУКОВО-ВИРОБНИЧЕ ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "АМІСО"; УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МОРСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ АДМІРАЛА МАКАРОВА; заявл. 06.12.01; опубл. 15.12.03, Бюл. № 12/03]. Проте до недоліків можливо віднести жорстку залежність фізичних властивостей рідини, що знаходяться у ємності, тобто залежність щільності від температури. Якщо фізична властивість рідини змінюється, то прилад буде показувати похибку. Задачею корисної моделі є удосконалення гідростатичного методу вимірювання рівня для підвищення точності виміру. Поставлена задача вирішується тим, що Цифровий гідростатичний рівнемір, що містить як первинний вимірювальний перетворювач п'єзорезистивний датчик тиску, вихід якого з'єднаний зі входом аналого-цифрового перетворювача блока обробки інформації, згідно з корисною моделлю, додатково вводять ще один п'єзорезистивний датчик тиску для корекції показу приладу під час зміни температури або складу рідини (як наслідок зміни щільності), пружним елементом датчиків служить кремнієва мембрана, на яку нанесені товстоплівкові резистори, які включають у мостову схему, деформація мембрани змінює величини опорів резисторів, які за допомогою електронної схеми перетворюються у струм, пропорційний величині тиску і уніфікований сигнал надходить до блока обробки інформації та відображається на індикаторі. Запропонований пристрій дозволяє в автоматичному режимі корегувати покази при зміні щільності рідини. Даний рівнемір не потребує градуювання при переході від однієї рідини до іншої. Можливо використовувати у відкритих ємностях (при атмосферному тиску), а також у ємностях, що працюють при тиску відмінному від атмосферного. На кресленні представлена принципова схема вимірювання рівня. Вимірювання проводять у ємності 1, оснащеній вентилями 2, 3, трубопроводом 4, 5, датчиками тиску 6, 7, блоком обробки інформації 8. Вимірювання здійснюється таким чином. У цифровому гідростатичному рівнемірі використовуємо п'єзорезистивні датчики. Принцип дії сенсора для п'єзорезистивного датчика тиску заснований на зміні опору при накладенні механічного тиску. Резистори розміщені на мембрані таким чином, щоб поздовжні і поперечні коефіцієнти тензочутливості були різних знаків, тоді зміна опорів резисторів буде протилежною. Мембрана першого датчика повинна бути поміщена якомога нижче до дна ємності. Точка установки другого датчика відповідає мінімальному рівню, який встановлюється на боковій поверхні циліндричної ємності при чітко визначеній висоті, над першим датчиком hк . Завдяки величині hк , яка є відомою та по виміряній різниці тисків P , визначається щільність рідини у ємності і значення рівня виміряне датчиком 6. Коригування рівня відбувається в технологічній ємності, заповненій рідиною на рівень h1 , відбувається наступним чином: P  p  g  hк , (1) 55 де p - густина рідини; g - прискорення вільного падіння; hк  const . Знаючи hк та виміряне значення тисків P , розраховуємо щільність рідини: 1 UA 118145 U p P  P2 , P  1 g  hк g  hк (2) Отримане значення щільності підставляємо у розрахунок h1 . Розрахункове значення із урахуванням щільності: P1  P  P2   h1 , P1  P2  g  h1  1 g  hк hк (3) 5 Звідси отримуємо вимірювальну величину h1 : h1  10 15 P1  hк , P1  P2 (4) Викладені раніше розрахунки проводяться при кожному вимірюванні мікропроцесорним контролером. Рівень hк вводиться, як const розрахунку. Значення P1 та P2 від датчиків тиску надходять до АЦП, після чого вхідний аналоговий сигнал перетворюється в дискретний код і подається в мікропроцесорний контролер. Далі на моніторі у вигляді цифрової інформації відтворюється результати рівня рідини. Пристрій для вимірювання рівня рідини можливо використовувати у відкритих ємностях (при атмосферному тиску), а також у ємностях, що працюють при тиску відмінному від атмосферного. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Цифровий гідростатичний рівнемір, що містить як первинний вимірювальний перетворювач п'єзорезистивний датчик тиску, вихід якого з'єднаний зі входом аналого-цифрового перетворювача блока обробки інформації, який відрізняється тим, що додатково вводять ще один п'єзорезистивний датчик тиску для корекції показу приладу під час зміни температури або складу рідини (як наслідок зміни щільності), пружним елементом датчиків служить кремнієва мембрана, на яку нанесені товстоплівкові резистори, які включають у мостову схему, деформація мембрани змінює величини опорів резисторів, які за допомогою електронної схеми перетворюються у струм, пропорційний величині тиску і уніфікований сигнал надходить до блока обробки інформації та відображається на індикаторі. 2 UA 118145 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3