Емкостной компенсационный уровнемер

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при измерении уровня жидких сред. Целью изобретения является повышение точности и надежности. Устройство содержит емкостной чувствительный элемент 1, включающий измерительную а и компенсационную б части, а также генератор 2 высокой частоты, модулятор 3, измерительный 4 и компенсационный 5 преобразователи емкости в электрический сигнал, два устройства вычитания 6 и 7, устройство сравнения 8 и источник опорного сигнала 9. Преобразователи емкости в электрический сигнал выполнены на основе измерителей тока. Сигнал, вырабатываемый схемой сравнения 8 и управляющий модулятором 3, обеспечивает зависимость сигнала, питающего преобразователи 4 и 5, от свойств среды. Питание этим сигналом преобразователя 5 и устройства 7 обеспечивает независимость выходного сигнала датчика уровня от свойств среды. Линия связи от компенсационной части б чувствительного элемента, проложенная внутри измерительного электрода неэкранированным проводом, не сказывается на результатах измерения. 3 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЩУРА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4380375/24-10 (22) 31.12.87 (46) 23. 01 .90. Бюп. II 3 (71) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (72) Г.З. Солганик и В.Н. Аксенов (53) 681.128.63(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 798491, кл. G 01 F 23/26, 1976.

Заявка ФРГ 9 2146161, кл. 42 е, 34, 1967. (54) ЕМКОСТНЫЙ КОИПЕНСАЦИОННЪ|Й УРОВНЕМЕР (57) Изобретение относится к прибо.ростроению и может быть использовано при измерении уровня жидких сред.

Целью изобретения является повыщение точности и надежности. Устройство со. держит емкостнъй чувствительный элемент 1, включающий измерительную а и компенсационную б части, а также

SU, 153 55 (51) 5 С 01 F 23/26

2 генератор 2 высокой частоты, модулятор 3, измерительный 4 и компенсацн— онный 5 преобразователи емкости в эпектрический сигнал, два устройства вычитания 6 и 7, устройство сравнения

8 и источник опорного сигнала 9. Преобразователи емкости в электрический сигнал выполнены на основе измерителей тока. Сигнал, вырабатываемый схемой сравнения 8 и управляющий модуляторам 3, обеспечивает зависимость сигнала,-питающего преобразователи 4 и 5, от свойств среды. Питание этим сигналом преобразователя 5 и устройства 7 обеспечивает независимость выходного сигнала датчика уровня от свойств среды. Линия связи от компенсационной части б чувствительного элемента, проложенная внутри измерительного электрода неэкранированным проводом, не сказывается на результат.ах измерения. 2 ил.

Š— диэлектрическая проницаемость измеряемой среды;

1 — значение уровня;

L - диапазон измерения.

Выходной сигнал модулятора 3

Пв Кз (2) где U — выходной сигнал устройства

8 сравнения, К вЂ” коэффициент передачи модулятора.

На входах устройства 8 при большом значении его коэффициента передачи выполняется соотношение

Uоп

Величина сигнала UI определяется выражением

Ug = U Ñ„ÅÊ - U K, (4) где С„, — начальная часть емкости компенсационной части чувствительного элемента;

К и К - коэффициенты передачи соответствующих преобразователей.

Если выдержать соотношение К6 =

= К„К С„, то выражение (4) преобразуется

U, = U,Ê,Ê,(Е.- 1). (5)

Решая выражение (5) совместно с выражением (2) и (3), получаем соотношение

Uon

U э= K -(-1)" (6) Сигнал на выходе преобразователя

4 равен 1

K4 U оп С ап 01+(Е-1)? 3

4 К (Е-1) При условии, что К „= К С,„выходной сигнал уровнемера определяется соотношением

К4С ОПТОВ

U 4 «

s6<< К (8) Отсутствие в выражении (8) диэлектрической проницаемости Е показывает, 5Î что выходной сигнал уровнемера не зависит от свойств среды (единственная характеристика среды, от которой он зависит, является значение уровня) .

Рассмотрим влияние линии связи от компенсационной части б. Для измерительной части а целесообразность такого рассмотрения отсутствуют, так з 1538055

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня различных жидкостей.

Целью изобретения является повы5 шение точности и надежности измерения уровня сред, имеющих значительные колебания своих характеристик.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 эквивалентная схема устройства.

Устройство (фиг. 1) включает в

,себя емкостный чувствительный элемент 1, содержащий измерительную а 15 и компенсационную б части, высокочастотный генератор 2, модулятор 3, измерительный 4 и компенсационный 5 преобразователи емкости в электрический сигнал, выполненные в виде 2О измерителей тока, устройства б и 7 вычитания, устройство 8 сравнения и источник 9 опорного сигнала.

Компенсационная часть чувствительного элемента 1б располагается ниже 25 диапазона измерения, а измерительная а вдоль диапазона измерения. Обе час-, ти чувствительного элемента имеют общий электрод, подключенный к выходу модулятора 3. Другими своими элект-ЗО родами части чувствительного элемента подключены соответственно на входы преобразователей 4 .и 5.

Общие выводы преобразователей 4 и 5 и модулятора 3 объединены между собой. Выход высокочастотного генератора 2 связан с управляющим входом модулятора 3. Информационный вход модулятора 3 связан с выходом устройства 8 сравнения. Один вход устройства 8 сравнения связан с источником

9 опорного сигнала, а другой — с выходом устройства 6 вычитания . Входы устройства 6 вычитания подключены к выходу компенсационного преобразователя 5 и выходу устройства 8 сравнения. Выходы устройства 8 вычитания связаны с выходом устройства 8 сравнения и выходом измерительного преобразователя 4.

Выходной сигнал уровнемера определяется с одной стороны величиной емкостной части а, а с друт ой — значением сигнала с выхода модулятора 3.

С„= С,„ 1 + (Š— 1)-j, (1)

1 где С„ — общая емкость измерительной части a

Со„ - начальная часть емкости а;

Формула изобретения

Емкостный компенсационный уровнемер, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде измерительного и компенсационного конденсаторов, имеющих общий электрод, генератор высокой частоты, модулятор, измерительный и компенсационный преобразователи емкости в электрический сигнал, блок сравнения, первый вход

Фю2

Составитель Н. Мараховская

Редактор В. Бугренкова Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни

Заказ 164 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 153 как оба электрода находятся в верхней части аппарата, где отсутствует измеряемая среда, в непосредственной близости от измерительной схемы. Вывод с компенсационной части б должен проходить сквозь измеряемую жидкость и длина его меняется в зависимости от диапазона измерения.

На фиг. 2 представлена эквивалентная схема уровнемера.

Если вывод с компенсационной части электрода проводить внутри измеритель ного электрода, то возникает паразитная емкость С„„ между электродами измерительной и компенсационной частей чувствительного элемента. Поскольку оба эти электрода подключены к преобразователям 4 и 5, выполненных на базе измерителей тока, можно считать что потенциал точек а и б равен потенциалу точки в. Следовательно, емкость С „„ постоянно находится в разряженном состоянии не зависимо от величины уровня и свойств измеряемой жидкости, т.е. она не влияет на процесс измерения.

8055 6 которого подключен к источнику опорного сигнала, а выход блока сравнения подключен к информационному входу модулятора, управляющий вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, уровнемер дополнительно снабжен двумя блоками вычитания, при этом общий электрод подключен к первому выходу модулятора, второй выход которого соединен с первыми входами измерительного и компенсационного преобразователей, вторые входы которых подключены соответственно к второму электроду измерительного конденсатора и к второму электроду компенсационного конденсатора, второй

20 вход блока сравнения соединен с выходом первого блока вычитания, выходы компенсационного и измерительного преобразователей соединены соответственно с первым входом первого блока вычитания и с первым входом второго блока вычитания, вторые входы которых подключены к выходу блока сравнения, причем преобразователи емкости в электрический сигнал выполнены в виде измерителей тока, а вторые электроды компенсационного и измерительного конденсаторов соединены с вторыми входами соответствующих преобразователей емкости в электрический сигнал посредством кабеля, проложенного в пространстве вне рабочего объема измерительного и компенсационного конденсаторов со стороны их вторых электродов.