專利名稱:電子比重計(jì)的制作方法
本實(shí)用新型屬流體比重或密度的測(cè)量?jī)x器。
英國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)品有限公司最近發(fā)明了一種名叫“Dynatol”的比重計(jì)(《世界發(fā)明》1986年第7期)。這種比重計(jì)主要由U型管、振動(dòng)線圈和拾波線圈三部份組成。U型管底端有一金屬桿一直插入振動(dòng)線圈內(nèi)，當(dāng)振動(dòng)線圈接通脈沖電流后，迫使U型管振動(dòng)；同時(shí)在拾波線圈感應(yīng)出交流電壓，其大小與通過(guò)U型管內(nèi)的流體的比重、密度或固體含量成線性關(guān)系。因此只要測(cè)出感應(yīng)的交流電壓大小，便可間接推算出液體的比重。
本實(shí)用新型的目的在于對(duì)上述比重計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，以提供一種更靈敏、更精確的電子比重計(jì)。
本實(shí)用新型不是用上述測(cè)感應(yīng)的交流電壓大小的方法來(lái)推算出液體的比重，而是通過(guò)檢測(cè)U型管和管內(nèi)液體的振動(dòng)頻率而獲得計(jì)量結(jié)果。其原理是振動(dòng)管的固有頻率f =Km1+m2]]>式中f為頻率，K為振動(dòng)管彈性系數(shù)，m1為管壁質(zhì)量，m2為管內(nèi)的液體質(zhì)量。由于液體比重的改變會(huì)導(dǎo)致m的改變，則f也伴隨著相應(yīng)改變，只要測(cè)出頻率的變化差值，就可間接測(cè)知管內(nèi)液體的比重。
本實(shí)用新型的原理方框圖見(jiàn)圖1。m－f振動(dòng)管(1)將管內(nèi)被測(cè)液體的比重變化變換為交流信號(hào)頻率的變化，再由跟隨振蕩器(2)跟隨和維持管子的振動(dòng)，并引出頻率隨比重而變化的交流信號(hào)。引出的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入脈沖變換器(3)變換為負(fù)脈沖，輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4)，使檢測(cè)信號(hào)的頻率變化轉(zhuǎn)換為直流脈動(dòng)電流平均值的變化，再由頻率測(cè)量顯示部分(5)進(jìn)行測(cè)量顯示，由f－ma輸出部分(6)進(jìn)行頻率一微安電流傳感信號(hào)的輸出。
本實(shí)用新型比重計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是能迅速和連續(xù)測(cè)量流動(dòng)液體的比重或密度，并且和前述已有的比重計(jì)相比，其測(cè)量結(jié)果更精確、更靈敏。也易于與各種自動(dòng)控制系統(tǒng)接口。
圖1為原理方框圖。其中1、m－f振動(dòng)管。2、跟隨振蕩器。3、脈沖變換器。4、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。5、頻率測(cè)量顯示部分。6、f－ma輸出部分。
圖2為實(shí)施例的振動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中7、中空的U型振動(dòng)管。8、基座。9、插有鐵心的振蕩線圈。10、振動(dòng)彈性片。11、永磁體。
圖2為實(shí)施例的振動(dòng)電路原理圖。其中8、基座。9、插有鐵心的振蕩線圈。10、振動(dòng)彈性片。11、永磁體。
實(shí)施例。見(jiàn)圖2和圖3。中空的U型振動(dòng)管(7)固定在基座(8)上，被測(cè)液體從管的一端進(jìn)入，又從另一端流出。該振動(dòng)管的振動(dòng)質(zhì)量包括了管子質(zhì)量和液體的質(zhì)量。當(dāng)液體的比重變化時(shí)，振動(dòng)質(zhì)量也就發(fā)生變化。而振動(dòng)管的振動(dòng)質(zhì)量影響著振動(dòng)管的振動(dòng)頻率，質(zhì)量增加頻率降低，質(zhì)量減小頻率增高。只要測(cè)出振動(dòng)管的頻率隨液體質(zhì)量而變化的數(shù)值，就可間接測(cè)出液體的比重或密度。
為了測(cè)出(7)的振動(dòng)頻率，首先要使(7)按自己的固有頻率自由振動(dòng)。圖2、圖3中的振蕩線圈(9)，其作用是跟隨并維持(7)的振動(dòng)。(7)的端部緊固有用鐵磁材料制成的振動(dòng)彈性片(10)。在(10)和(9)之間加有一個(gè)永磁體(11)形成的磁場(chǎng)。當(dāng)電路剛接通時(shí)，由于BG1、BG2、BG3預(yù)先有R3、R4提供的偏置電流而有一定導(dǎo)通，使(9)中的L1通電而建立磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)與(11)形成的固定磁場(chǎng)作用，使(10)和(7)產(chǎn)生少量位移。這個(gè)位移導(dǎo)致(9)中的磁通發(fā)生變化，在L2上感應(yīng)出一定的電流、反饋到BG3基極，又引起B(yǎng)G3、BG2、BG1的電流進(jìn)一步變化，這樣就使(10)和(7)產(chǎn)生了最初的幾個(gè)振動(dòng)。這幾個(gè)振動(dòng)逐步加強(qiáng)，由于L2對(duì)L1是同相連接，最后形成穩(wěn)定的振蕩，每次(7)和(10)離開平衡位置時(shí)，L2感應(yīng)出正脈沖，使BG1、BG2、BG3均截止。而當(dāng)(10)和(7)由于彈性向平衡位置彈回時(shí)，(9)內(nèi)磁通的變化使L2感應(yīng)出負(fù)脈沖，觸發(fā)BG3、BG2、BG1導(dǎo)通，L1通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引(10)，使(10)運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)充振動(dòng)能量，從而維持振蕩的穩(wěn)定。從上述分析中可看出，BG1、BG2、BG3的導(dǎo)通時(shí)刻，完全取決于(7)自由振動(dòng)時(shí)通過(guò)平衡位置的時(shí)刻，也就是振蕩電路的輸出頻率，跟隨著(7)的自由振動(dòng)頻率。當(dāng)被測(cè)液體的比重變化時(shí)，引起(7)的振動(dòng)質(zhì)量變化，又導(dǎo)致(7)的自由振動(dòng)頻率變化，從而使振蕩電路輸出的信號(hào)頻率發(fā)生變化。
振蕩電路輸出的信號(hào)為正極性，經(jīng)C3耦合到BG4進(jìn)行倒相，變換為負(fù)脈沖，又經(jīng)C4進(jìn)入IC1。IC1接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其受負(fù)脈沖觸發(fā)后輸出的脈沖為正極性，且脈沖寬度和幅度恒定，與輸入負(fù)脈沖的寬度無(wú)關(guān)。這樣，不同頻率的觸發(fā)信號(hào)進(jìn)入IC1后，輸出的正極性脈沖等寬、等幅、脈沖的個(gè)數(shù)就不一樣，其平均值正比于輸入脈沖的頻率。
IC1輸出的脈沖經(jīng)BG5和Rw進(jìn)行恒流輸出，C6濾波后由微安表G顯示，刻度對(duì)應(yīng)于液體的比重，也可由接口電路送入自動(dòng)控制系統(tǒng)。
儀器的電源采用220V50Hz交流電，經(jīng)B2降壓，D2～D5整流，C9、C10濾波，IC2穩(wěn)壓輸出，得到12V的穩(wěn)定電源。
權(quán)利要求
1.一種主要由中空的U型管(7)、振蕩線圈(9)組成的電子比重計(jì)，其特征在于，通過(guò)檢測(cè)U型管(7)和管內(nèi)液體的固有振動(dòng)頻率而得知管內(nèi)液體的比重，比重計(jì)由m-f振動(dòng)管(1)、跟隨振蕩器(2)、脈沖變換器(3)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4)、頻率測(cè)量顯示部分(5)和f-ma輸出部分(6)組成，U型管(7)固定在基座(8)上，(7)的端部緊固有用鐵磁材料制成的振動(dòng)彈性片(10)，在(10)和振蕩線圈(9)之間加有一個(gè)永磁體(11)形成的磁場(chǎng)，(9)中的L1和L2同相連接。
專利摘要
本實(shí)用新型屬流體比重或密度的測(cè)量?jī)x器，通過(guò)檢測(cè)U型管和管內(nèi)液體的振動(dòng)頻率而得知管內(nèi)液體的比重，比重計(jì)由m—f振動(dòng)管、跟隨振蕩器、脈沖變換器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、頻率測(cè)量顯示部分和f—ma輸出部分組成。本實(shí)用新型能迅速和連續(xù)測(cè)量流動(dòng)液體的比重或密度，測(cè)量結(jié)果精確，靈敏，安裝容易，也易于與各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)接口。
文檔編號(hào)G01N9/00GK87202553SQ87202553
公開日1988年1月13日 申請(qǐng)日期1987年2月24日
發(fā)明者劉光 申請(qǐng)人:劉光導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan