Емкостной компенсационный уровнемер
ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ УРОВНЕМЕР, содержащий чувствительный элемент, измерительная часть которого по длине соответствует диапазону измерения, а компенсационная часть превышает его, а также соответственно измерительный и компенсационный преобразователи емкости в напряжение, два пиковых детектора, две схемы вычитания с двумя входами, а также схему сравнения, генератор, индика . тор и источник эталонного напряжения, . причем измерительная и компенсационная части чувствительного элемента подключены к первым входам соответст-; вующих преобразователей емкости в напряжение, выходы которых через соответствующие пиковые детекторы и схемы вычитания подключены к двух входам сравнения, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два управляемых аналоговых ключа и сумматор , причем первый вход сумматора связан с выходом схемы сравнения, с индикатором, со вторым входом компенсационной схемы вычитания и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом компенсационного преобразователя емкости в напряжение, второй вход сумматора соединен с источ- (Л НИКОМ эталонного напряжения, а вы- ® ход - со вторым входом измерительной (Л схемы вычитания и через соответствую с: щий аналоговый ключ со вторым входом измерительного преобразователя емкости в напряжение, а выход генера- Q тора связан с управляющими уходами аналоговых ключей.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
09) (И) 3(51) G 01 F 23 26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ COOP
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ
Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3531921/18-10 (22) 06.01.83 (46) 15;08.84. Бюл. )) 30 (72) Г.З.Солганик, А.И.Троегубов, Й.A.Èãîøèí и Е.П.Соколова (71) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического дриборостроения (53) 681.128.63(088.8) (56) 1. Патент CUA )) 3901079, кл. G 01 F 23/26, опублик. 1974. (54)(57) ENKOCTHOA КОМПЕНСАЦИОННЫЙ
УРОВНЕМЕР, содержащий чувствительный элемент, измерительная часть которого rro длине соответствует диапазону измерения, а компенсационная часть превышает его, а также соответствен но иэмерительный и компенсационный преобразователи емкости в напряжение, два пиковых детектора, две схемы вычитания с двумя входами, а также схему сравнения, генератор, индика.тор и источник эталонного напряжения,,причем измерительная и компенсационная части чувствительного элемента подключены к первым входам соответствующих преобразователей емкости в напряжение, выходы которых через соответствующие пиковые детекторы и схемы вычитания подключены к двух входам сравнения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два управляемых аналоговых ключа и сумматор, причем первый вход сумматора связан с выходом схемы сравнения, с индикатором, со вторым входом компенсационной схемы вычитания и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом компенсационного преобразователя емкости в напряжение, второй вход сумматора соединен с источ- е ником эталонного напряжения, а выход — со вторым входом измерительной уу схемы вычитания и через соответствую %УФ щий аналоговый ключ со вторым входом С измерительйого преобразователя емкости в напряжение, а выход генератора связан с управляющими входами аналоговых ключей. Ь 4
1108334 ражением с=с р1
Сг Ср где Гр„и С„„
Изобретение Относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня различных жидкостей.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство с одержащее емкостной датчик, измериt тельная часть которого по длине соответствует диапазону измерения, а компенсационная часть превышает его, а 10 также генератор, два преобразователя емкости в напряжение, два детектора, схемы вычитания и схемы сравнения.
Измерительная и компенсационная части датчика подключены ко входам пре-15
Образователей емкости в напряжение.
Гигнал с компенсационного контура сравнивается с эталонным напряжением, в результате чего вырабатывается сигнал, управляющий амплитудой импульса генератора, питающего измерительный и tîì»åHñационный преобразователи.
К выходу измерительного канала подключен индикатор уровня (1 ).
Недостаток такого устройства заключается в следующем. Во-первых, амплитуда генератора должна быть связана с изменением диэлектрической проницаемости среды гиперболической зависимостью.а при значительных изменениях параметров среды обеспечить необходимую зависимость амплитуды генератора оказывается практически невозможным. Это приводит к сужению области применения известного устро ства. Во-вторых, компенсационный З5 электрод расположен только в начале диапазона измерения, так как измерительная схема не позволяет осуществить линейное измерение с компенсацией характеристик среды на всем диа-4Р пазоне измерения.
Целью изобретения является повышение точности измерения уровня сред с изменяющимися характеристиками.
Указанная цель достигается тем, 45 что в емкостной компенсационный уровнемер, содержащий чувствительный элемент, измерительная часть которого по длине соответствует диапазону измерения, а компенсационная часть превышает его, а также соответственно измерительный и компенсационный преобразователи емкости в напряжение, два пиковых детектора, две схемы вычитания с двумя входами, а также схему сравнения, генератор, индикатор и 55 источник эталонного напряжения, причем измерительная и компенсационная части чувствительного элемента под ключены к первым входам соответствующих преобразователей емкости в напря-60 жение, выходы которых через соответствующие пиковые детекторы и схемы вычитания подключены к двум входам схемы сравнения, введены два управляемых а налОгОвых кли tG и сумматОр, 65 причем первый вход сумматора связан .с выходом схемы сравнения, с индикатором, со вторым входом компенсационной схемы вычитания и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом компенсационного преобразователя емкости в напряжение, второй вход сумматора соединен с источником эталонного напряжения, а выход — со вторым входом измерительной схемы вычитания и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом измерительного преобразователя емкости в напряжение, а выход генератора castэан с управляющими входами аналоговых ключей.
На чертеже представлена структурная схема уровнемера.
Устройство состоит из чувствительного элемента 1, длина измерительной части 1а которого соответствует диапазону измерения, а длина компенсационной части 16 на величину Ч превышает этот диапазон, генера. эра импульсов 2,управляемых аналоговых ключей 3 и 4, преобразователей емкости в напряжение 5 и б, пиковых детекторов 7 и 8, схем вычитания 9 и 10, схемы сравнения 11, сумматора 12, источника эталонного напряжения 13, индикатора 14 и регуляторов масштаба 15-18. Вспомогательные аналоговые ключи 19 и 20 и балансные конденсаторы 21 и 22 входят в соответствующие схемы преобразователей емКости в напряжение. Измерительная и компенсационная части чувствительного элемента подключены к инверсным входам преобразователей емкости в напряжение, выполненных на базе операционных усилителей и вырабатывающих импульсы с амплитудой, пропорциональной емкости чувствительного элемента.
К неинвертирующим входам этих преобразователей подключены выходы аналоговых ключей. Выходы генератора 2 подключены к управляющим входам аналоговых ключей 3 и 4 и вспомогательных аналоговых ключей 19 и 20, обеспечивающих быстрый разряд балансных конденсаторов 21 и 22.
Емкость измерительной части чувствительного элемента определяется выа емкость компенсационной части — выражением
1+ 1Е-1) — + С Е— с е 4е
1. 02 L начальные емкости измерительной и компенсационной частей чувствительного элемента на рабочей длине текущий чровень; диэлектр»ческая проницаемость жигкости.
1108334
Устройство работает следующим образом.
При поступлении очередного импульса на управляющие входы аналоговых ключей они размыкаются, а ключи 3 и 4 замыкаются. В результате этого на выходе преобразователя " возникает напряжение о =(о ° о )k (ь.ь (Я- 5 î Вых я < a 1 J .а на выходе преобразователя 6 — нап- 10 ряжение (1 -U К +Ь+Ъ И- ) — +1 Š—,1 д(1 6 gb1X 2 2 2 L 2 СО СО2 где Ь„= иЬ=,а К, 1 С Z C с 2 получаем тКп "еых="о к к к дЮ По окончании воздействия управляющего импульса измерение заканчивается; аналоговые ключи 3 и 4 размыкаются, а вспомогательные аналоговые ключи 19 и 20 замыкаются, и схема возвращается в исходное состояние. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения в 4 раза. Составитель A.Êóðo÷êèí Редактор С.Тимохина Техред Т.Дубинчак Корректор Е.Сирохман Заказ 5852/29 Тираж 610 Подписное ВН1!ИП11 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная. 4 эффициенты передачи регуляторов масштаба 15 и 16; U, — напряжение источника эталонного напряжения 13, подаваемое на вход сумматора 12;0 „„ -выходное напряжение уровнемера на индикаторе 14. Подавая на входы схем вычитания 9 и 10 через регуляторы масщтаба 17 и 18 соответствующие напряжения U„=u, KÄ (i. „) к„ дЕ 0 =U 1+Ь Ь вЂ” Кв, т вЫх 2 2 где К и К вЂ” коэффициенты передачи 7 в пиковых детекторов 7 и 8, на выходах схем вычитания 9 и 10, можно получить U =К К ъ (е-1) — U 9 . о U К К Ь ((E-1) — ° Ь (E-1) „)U „„. При этом напряжение на выходе схемы сравнения 11 определяется выражением k к к О И-ц)де 1 7 11 вых )+K K K (E <) at. 2 Ь 11 где К „- коэффициент передачи схемы сравнения. Обеспечив, выполнение условия k K K (E- )дР», Наконец, обеспечив равенство отношений коэффициентов передачи каскадов единице, получаем искомую зависимость Оеых и дЕ Таким образом, выходной сигнал уровнемера не зависит от свойств исследуемой среды и линейно связан с величиной уровня, если напряжение на выходе сумматора 12 поддерживается равным сумме эталонного и выходного чапряжений устройства.
