УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В РЕЗЕРВУАРЕ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для измерения давления сжиженного газа в длительном временном интервале с повышенной точностью.
Прототипом полезной модели является датчик давления, содержащий корпус с закрепленной в нем мембраной, на которой сформированы тензорезисторы, соединенные в два моста, выполненные с различной топологией из одного и того же материала и соединенные встречно, причем, один из мостов выполнен на утолщенной периферийной части мембраны и является компенсационным - RU 2342642 C1, G01L 9/08, 2006.
Недостатком данного устройства является невысокая точность измерения, обусловленная низкой временной стабильностью выходного сигнала. Это связано с тем, что по мере прохождения измерительных циклов и, как следствие, периодического деформирования мембраны с содержащимися на ней тензорезисторами, в них возникают усталостные напряжения, приводящие к искажению получаемых результатов.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - повышение точности измерения за счет стабилизации выходного сигнала датчика.
Эта задача решена в устройстве измерения гидростатического давления в резервуаре, содержащем тензометрический датчик, закрепленный на чувствительной мембране внутри корпуса с основным входом, выводы датчика подключены к регистратору, при этом, корпус выполнен с дополнительным входом для подачи давления из надповерхностной части резервуара к тыльной стороне чувствительной мембраны, дополнительно введены вентиль выравнивания давления и компрессор, выход которого соединен с основным входом корпуса тензометрического датчика и первым входом вентиля выравнивания давления через барботажную трубку, погруженную до дна резервуара, а второй вход вентиля выравнивания давления соединен с дополнительным входом корпуса датчика и входом компрессора через трубку, размещенную в надповерхностной части резервуара.
В частном случае выполнения в устройстве в качестве регистратора может использоваться компьютер.
На фиг. 1 показана конструкция тензометрического датчика давления, на фиг. 2 приведена общая схема устройства.
Тензометрический датчик 1 размещен внутри корпуса 2 и закреплен на чувствительной мембране 3. Выводы датчика 1 подключены к регистратору, в качестве которого может использоваться компьютер (не показан).
Корпус 2, кроме основного входа 4, обеспечивающего передачу измеряемого давления к чувствительной мембране 3, имеет дополнительный вход 5 давления к тыльной стороне чувствительной мембраны 3 корпуса 2 (фиг. 1).
Общая схема устройства по фиг. 2 содержит, кроме тензометрического датчика 1, вентиль выравнивания давления 6 и компрессор 7, выход которого соединен с основным входом 4 корпуса 2 тензометрического датчика 1 и первым входом вентиля выравнивания давления 6 через барботажную трубку 8, погруженную до дна резервуара 9.
Второй вход вентиля выравнивания давления 6 соединен с дополнительным входом 5 корпуса 2 датчика 1 и входом компрессора 7 через трубку 10, размещенную в надповерхностной части резервуара 9 с жидким продуктом 11.
Устройство работает следующим образом.
Герметичный резервуар 9 заполнен сжиженным газом, барботажная трубка 8 и трубка 10 погружены на соответствующую глубину, вентиль выравнивания давления 6 закрыт.
При включении компрессора 7 в него через трубку 10 подается газовая фракция из надповерхностной части резервуара 9. В результате на выходе барботажной трубки 8, в придонной области резервуара 9, появляются пузырьки, свидетельствующие о равенстве давления в барботажной трубке 8 сумме гидростатического давления сжиженного продукта в придонной области резервуара 9 и давления газовой фракции в его надповерхностной части.
Это установившееся в барботажной трубке 8 давление воздействует на чувствительную мембрану 3 датчика 1 через основной вход 4 корпуса 2. Одновременно, но в противоположном направлении, на чувствительную мембрану 3 через дополнительный вход 5 корпуса 2 воздействует надповерхностное давление газовой фракции, установившееся в трубке 10. В результате частичной взаимокомпенсации этих давлений, воздействие на мембрану 3 оказывается равным гидростатическому давлению в придонной области резервуара 9. Это воздействие приводит к пропорциональному деформированию мембраны 3 и, следовательно, находящегося на ней тензометрического датчика 1.
По мере прохождения измерительных циклов и, как следствие, периодического деформирования мембраны 3 с находящимся на ней тензометрическим датчиком 1, в указанных элементах возникают усталостные напряжения, приводящие к искажению получаемых результатов. То есть, возникает такая ситуация, что при равенстве давлений с обеих сторон чувствительной мембраны 3 сигнал, снимаемый регистратором (компьютером), не равен нулю. Для определения возникшей погрешности работа устройства в части барботирования прекращается. Вентиль выравнивания давления 6 открывается, что приводит к выравниванию давлений с обеих сторон мембраны 3, регистратором снимается и запоминается величина сигнала. В дальнейшем эта величина вводится в качестве балансирующей поправки, используемой в ходе проведения штатных измерений.
Далее вентиль выравнивания давлений 6 закрывается, а измерительные циклы продолжаются.
Таким образом схема устройства позволяет повысить точность измерения путем стабилизации выходного сигнала датчика, что достигается за счет получения на регистраторе с датчика сигнала погрешности, величина которого в дальнейшем используется в качестве балансирующей поправки в ходе проведения штатных измерений во времени.