Датчик уровня

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения уровней жидкости в скважинах и колодцах, вскрывающих водоносные горизонты . Цель изобретения - повышение точности и стабильности. Вариации уровня жидкости вызывают изменение положения проводящей мембраны 2, что приводит к изменению измерительной емкости, образованной упругой частью мембраны 2, расположенной в ее центр е, и центральной металлизированной площадкой, нанесенной на опорную диэлектрическую пластину 3. Посредством реле 4 измерительная емкость Ci и эталонная емкость С2, образованная жесткой частью мембраны 2 расположенной по ее краям, и второй металлизированной площадкой, нанесенной по краям опорной диэлектрической пластины 3, поочередно включаются в автоколебательный контур, задающий частоту генератора 6. Обе частоты передаются поочередно по кабелю в регистрирующее устройство на реверсивные счетчики, в которых происходит счет импульсов каждой частоты и вычитание одной частоты из другой. Разностная частота однозначно связана с измеряемым уровнем. 2 ил, Bvxai б

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 F 23/16, 23/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вмхад

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4627481/10 (22) 28,12,88 (46) 07.12,91. Бюл. М 45 (71) Особое конструкторское бюро Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта (72) И,П,Башилов, B.À.Ìàëóãèí, А,Б.Манукин и Е.И.Попов (53) 681.128.63(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 573721, кл. G 01 F 23/26, 1976, (54) ДАТЧИК УРОВНЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. а именно к приборам для измерения уровней жидкости в скважинах и колодцах, вскрывающих водоносные горизонты. Цель изобретения — повышение точности и стабильности. Вариации уровня жидкости вызывают изменение положения проводящей мембраны 2, что приводит к

50 „„1696882 А1 изменению измерительной емкости, образованной упругой частью мембраны 2, расположенной в ее центре, и центральной металл изирован ной площадкой, нанесенной на опорную диэлектрическую пластину

3. Посредством реле 4 измерительная емкость С1 и эталонная емкость Сг, образованная жесткой частью мембраны 2, расположенной по ее краям, и второй металлизированной площадкой, нанесенной по краям опорной диэлектрической пластины

3, поочередно включаются в автоколебательный контур, задающий частоту генератора 6. Обе частоты передаются поочередно по кабелю в регистрирующее устройство на реверсивные счетчики, в которых происходит счет импульсов каждой частоты и вычитание одной частоты из другой. Разностная частОта однозначно связана с измеряемым уровнем. 2 ил.

1696882

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения уровня жидкости в скважинах и колодцах, вскрывающих водоносные горизонты.

Цель изобретения — повышение точности и стабильности измерений, На фиг.1 представлен датчик уровня, разрез; на фиг.2 — блок-схема устройства, Датчик уровня содержит корпус 1, проводящую мембрану 2, жестко связанную по краям с корпусом 1, опорную диэлектрическую пластину 3, закрепленную в корпусе 1 параллельно мембране 2, с нанесенными на нее металлизированными площадками, первая из которых нанесена в форме круга, а вторая — в форме кольца, реле 4, катушку

5 индуктивности, соединенную с генератором 6, и усилитель 7 мощности, подключенный к выходу генератора 6, Мембрана 2 содержит центральную упругую часть„которая совместно с первой металлизированнай площадкой образует измерительную С емкость, и жесткую часть, которая расположена Ilo периферии мембраны, выполненной I= виде утолщенного кольца, которая совместно с Второй металлизированной площадкой образует эталонную Сг емкость, Датчик работает следующим образом.

Вариации уровня жидкости вызывают изменение положения проводящей мембраны 2, что приводит к изменению измерительной емкости. Посредством реле 4 измерительная С1 и эталонная С2 емкости поочередно включаются в автоколебательный контур, задающий частспу генератора

6, усиленные усилителем 7 мощности абе частоты поочередно передаются по кабелю в регистрирующее устройство на реверсивные счетчики, в которых происходят счет импульсов каждой частоты и вычитание одной частоты иэ другой. Данное выполнение датчика позволяет устранить тепловое расширение опорной пластины.

Формула прогиба мембраны в зависимости от приложенного давления Р имеет вид з у -и2

16 ьзE где Е, V — модуль Юнга и коэффициент Пуассона;

R, h — радиус и толщина мембраны, Использование преобразователя перемещений мембраны в частоту позволяет реализовать высокочувствительное к перемещениям устройство. Формула реакции такого частотного преобразователя на вариации давления, т.е, формула крутизны преобразования, имеет вид

dЛ 1Хг

6 с1 где Af — разность частот, генерируемых последовательно при подключении емкостей С1и С ;

Хр — означает производную прогиба

I мембраны Х по давлению Р;

fp средняя несущая частата генератора, Расчет дает величину крутизны для мембраны из фосфористой бронзы при R = 20 м м; б = 0,2 м м, h =- 0,8 мм; fp = 1ÎÌ Ãö; Е =

==11,2 10 дн/см, Ч = 0,33, равную d(Л f)/с!Р=

= 3,9 Гц/Па, Таким образам, вариации давления в 1

Па (это соответствует изменениям уровня жидкости 0,11 мм вад,ст.) вызывают изменение разнастнай частоты Л f на 3,9 Гц. Мембрана при этом прогибается на величину 4,7"

Предлагаемое выполнение датчика позволяет устранить влияние теплового расширения опорной пластины, ее старение и другие факторы, действующие одновремен25 но на мембрану или опорную диэлектрическую пластину, что позволяет повысить точность и стабильность измерений, Формула изобретения

Датчик уровня, содержащий иэмери 0 тельный и компенсационный конденсаторы, расположенные в корпусе, генератор и двухпозицианный ключ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности, в него введены электропроводная мембрана с упругой центральной и жесткой периферийной частями и с плоской поверхностью, обращенной внутрь корпуса, жестко закрепленная в корпусе по краям, опорная диэлектрическая пластина с. расположенными на ней первой и второй металлизираванными площадками, электраизолираванными одна ат другой, ат корпуса и от мембраны, жестко закрепленная в корпусе параллельно плоской поверхности электропроводнай мембраны, а измерительный конденсатор образован плоской поверхностью упругой части электроправодной мембраны и первой металлизированной площадкой, расположенными одна напротив другой, компенсационный конденсатор образован плоской поверхностью жесткой части электропроваднай мембраны и второй металлизированной площадкой, расположенными одна против другой, а генератор выполнен с индуктивно-емкостнай частотазадающей цепью, в которую через двухпозицианный ключ включен компенсационный и/или измерительный конденсатор.

1696882

Составитель А.Протопопов

Тех ред M. Moðãå H Tàë Корректор Н.Ревская

Редактор А.Мотыль

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

Заказ 4297 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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