Гідростатичний принцип вимірювання густини та рівня речовин
Гідростатичні прилади займають важливе місце при вимірюванні густини та рівня агресивних розчинів та речовин, що швидко кристалізуються, і застосовується, в більшості, для вимірювання густини та рівня речовин під тиском, які знаходяться в ємностях. Принцип вимірювання густини або рівня рідини у цих приладах базується на вимірюванні тиску, який утворюється стовпом рідини. Загальне рівняння для тиску Р стовпа рідини, має вигляд:
Р = * g * Н [Па], (1)
де - густина рідини, кг/м ; Н – висота стовпа рідини (рівень), м; g – прискорення вільного падіння, м/с .
В залежності від того, який із двох параметрів підтримують постійним в приладі, розрізняють: густиноміри, в яких Н = const, та рівнеміри, в яких, відповідно, = const. За способом вимірювання тиску гідростатичні густиноміри та рівнеміри діляться на прилади із безпосереднім вимірюванням тиску стовпа рідини (гідростатичні) та прилади з безперервним продуванням повітря через стовп рідини (п'єзометричні).
4.1 Гідростатичні рівнеміри та густиноміри.
С
хема
гідростатичного рівнеміра приведена
на рис.1,а. Манометр М, який вимірює
гідростатичний тиск у відповідності
із рівнянням (1) при
=
const, встановлюється у дна ємності.
а) б)
Рис.1. Гідростатичні: а) рівнемір та б) густиномір.
На рис. 1,б приведена умовна схема датчика сильфонного густиноміра з безпосереднім вимірюванням тиску типу ПЖС з діапазоном вимірювань 500 — 2500 кг/м , класом точності 1,5; 2,0; 2,5. У середині проточного датчика 8, через який протікає (вхід знизу) контрольована за густиною рідина і в якому забезпечується постійний рівень цієї рідини, знаходяться вимірювальні сильфони 1 і 4, а також допоміжний сильфон температурної компенсації 7. Всі сильфони залиті еталонною рідиною, густина якої відповідає початковому значенню діапазона вимірювань. Еталонна рідина може перетікати із одного сильфона в інший по трубках 2. Сильфони жорстко закріплені на рамі 3, а їх вільні кінці з’єднані коромислом 5, яке має опору 6 і за допомогою важелів 9 з’єднується з перетворювачем сигналів 10, наприклад, з осердям ДТП, пневмоперетворювачем, тощо. Із зміною густини тиск на сильфон 4 також змінюється, а тиск на сильфон 1 є практично незмінним. Коромисло 5 обертається навколо опори 6, приводячи в рух чутливий елемент перетворювача 10. Далі сигнал поступає на відповідний вторинний прилад. За зміни температури контрольованої рідини змінюється також об'єм і тиск еталонної рідини у вимірювальних сильфонах і ці зміни компенсуються зміною об'єма рідини у допоміжному сильфоні.
4.2. Перетворювачі тиску типу kpt-c.
Перетворювачі KPT-C набули найбільше поширення для вимірювання гідростатичного тиску і призначений для вимірювання надлишкового тиску нейтральних до титану середовищ (газу, пари, рідини). Вони здійснюють безперервне пропорційне перетворення вимірюваного тиску в уніфікований вихідний сигнал постійного струму, який використовується в якості вхідного у вторинних приладах. Перетворювач КРТ-С має вбудований тензодатчик.