Весовой метод

Весовой метод заключается в непосредственном взвешивании бака с топливом с помощью тензодатчиков, которые устанавли­ваются в местах крепления бака. Вес топлива

G_T = P-G₆,

где Р — измеренная сила давления на опоры бака;

G_б — вес пустого бака.

2. Гидростатический метод [16]

Метод основан на зависимости гидростатического давления топлива от его уровня. По этому методу могут быть построены три варианта топливомеров — манометрический, барботажный и буйковый.

В м а н о м е т р и ч е с к о м топливомере (рис. 9.1, а) диффе­ренциальный датчик давления смонтирован под баком, в нижней его точке, и непосредственно воспринимает

давление топлива,

преобразуя его в электрический сигнал. Противодавлением слу­жит давление над поверхностью топлива. Измеряемое избыточ­ное давление жидкости пропорционально высоте h ее уровня:

p = hy,

где у — удельный вес топлива.

В барботажном топливомере (см. рис. 9.1,6) сквозь трубку, погруженную в бак, продувают с малой скоростью воз­дух или инертный газ. Сопротивление жидкости создает противо­давление p = hу, измеряемое дифференциальным манометром.

В буйковом топливомере (см. рис. 9.1,в) в топливо погру­жен буек (полый цилиндр), длина которого равна высоте бака. Измеряется выталкивающая сила

P = Fhy-G₀,

где F — площадь поперечного сечения буйка;

G_o — вес буйка.

Измерение силы Р может производиться тензометрическим элементом или упругим элементом, деформация которого преоб­разуется далее в электрический сигнал.

3. Поплавковый метод [11], [16]

Метод заключается в измерении линейного перемещения пла­вающего на поверхности топлива поплавка относительно верти­кальной направляющей (см. рис. 9.1, г) или углового переме­щения, связанного с поплавком рычага (см. рис. 9.1,(3).

Линейное или угловое перемещение передается на указатель с помощью электрической дистанционной передачи.

Поплавковые топливомеры более подробно рассматриваются в § 9.4.

4. Акустический метод [2], [18]

Акустический метод основан на свойстве ультразвуковых ко­лебаний отражаться от границы раздела двух сред. Измерение уровня топлива в баке может осуществляться путем локации сверху или снизу.

В первом случае источник и приемник звука располагаются в верхней точке бака, и измеряется время прохождения звука по воздуху до поверхности топлива и обратно:

,

где а — скорость звука в воздухе.

Во втором случае источник и приемник звука располагаются в нижней точке бака, и измеряется время прохождения звука по топливу до его поверхности и обратно:

,

где — скорость распространения звука в топливе.

Второй способ предпочтительнее, так как ультразвуковые ко­лебания затухают в воздухе значительно быстрее, чем в жидкости.

Ультразвуковые колебания могут распространяться в любых упругих средах, что позволяет вести измерение через металличе­скую стенку без электрических вводов в топливный бак.

Для уменьшения средней мощности, потребляемой топливомером, передачу ультразвуковых сигналов целесообразно вести в импульсном режиме.

5. Емкостный метод [7], [19]

Метод основан на зависимости емкости конденсатора, распо­ложенного в топливном баке, от уровня топлива (рис. 9.2, а).

Емкость изменяется в связи с тем, что диэлектрическая прони­цаемость топлива отличается от диэлектрической проницаемости воздуха.

Если жидкость электропроводна, то электроды конденсатора должны быть изолированы (см. рис. 9.2, б).

Емкостные топливомеры более подробно рассматриваются §9.5.

6. Индуктивный метод [16]

Метод основан на зависимости индуктивности катушки, рас­положенной в баке, от уровня топлива (см. рис. 9.2, в). Индук­тивность изменяется вследствие изменения электрических потерь в жидкости; эти потери ощутимы в электропроводящих жидко­стях, для которых и применим данный метод. Катушка может не иметь контакта с жидкой средой, если в баке предусмотреть тру­бу — карман.

7. Резисторный метод [16]

Метод основан на зависимости активного сопротивления ре­зистора, расположенного в топливном баке, от уровня топлива. Сопротивление изменяется вследствие шунтирования его топли­вом. Метод пригоден для измерения уровня электропроводящих жидкостей.

8. Радиоволновой метод [3], [4], [5]

Радиоволновой метод (радиоинтерференционный) основан на зависимости от уровня жидкости положения узлов стоячей элек­тромагнитной волны, возникающей в коаксиальной линии при сложении падающей и отраженной от измеряемого уровня волн. Построенный по этому методу прибор содержит высокочастотный генератор и следящую систему, обеспечивающую слежение за по­ложением одного из узлов стоячей волны (см. рис. 9.2, г).

Другой вариант радиоволнового метода (резонансный) осно­ван на зависимости от уровня жидкости собственной частоты по­лого резонатора, которым служит бак с топливом. Измеритель­ная схема содержит автогенератор, частота которого задается полым резонатором, и измеряющий частоту супергетеродинный приемник, автоматически настраивающийся на частоту автогене­ратора.

9. Радиоизотопный метод [6], [12]

Метод основан на изменении интенсивности излучения ра­диоизотопов при их прохождении через слой жидкости, уровень которой измеряется. Контроль уровня осуществляется одним из двух способов.

Первый способ заключается в просвечивании жидкости с по­мощью источника гамма-излучения; приемником служит газораз­рядный счетчик, измеряющий интенсивность излучения, завися­щую от уровня жидкости, или механически перемещающийся вместе с источником вслед за уровнем с помощью следящей си­стемы (см. рис. 9.2,d). При втором способе источник и прием­ник излучения находятся по одну сторону бака; источник быст­рых нейтронов (полоний-бериллиевый или др.) посылает поток нейтронов по направлению к баку (см. рис. 9.2, е). При измене­нии уровня жидкости разница в отражающих свойствах нижней и верхней сред приводит к резкому изменению количества нейтро­нов, отразившихся от срезы и зарегистрированных приемником, которым служит пропорциональный борный счетчик или др.

Измерение уровня жидкости осуществляется с помощью сле­дящей системы, непрерывно перемещающей источник и приемник, излучения вслед за уровнем.

На летательных аппаратах применение нашли поплавковый и емкостный топливомеры, которые рассматриваются более под­робно в § 9.4 и 9.5.