Устройство для определения положения границ разделения несмешиваемых сред

 

Использование: в электроизмерительной технике и может быть использовано для проведения измерений уровней жидкостей (границ разделения несмешиваемых сред), а также импульсных характеристик и определения мест повреждений электрических линий. Содержание: устройство для определения положения границ разделения несмешиваемых сред содержит тактовый генератор, генератор быстрого пилообразного напряжения, генератор зондирующих импульсов, стробоскопический преобразователь, источник опорного напряжения, эталон расстояния, датчик укорочения электромагнитных волн, источник напряжения масштаба, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, мультиплексор, блок цифровой индикации, генератор медленного пилообразного напряжения, блок осциллографической индикации, элемент сравнения, линии задержки стробоскопических импульсов и зондирующих импульсов, четыре фильтра высокой частоты, фильтр низкой частоты, два селектора импульсов, схему запуска зондирующих импульсов, соединительный кабель и датчик уровня. Изобретение позволяет повысить достоверность и точность измерения расстояния до границ разделения несмешиваемых сред, уровня жидкости, места повреждения электрических линий. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для проведения измерений уровней жидкостей, границ разделения несмешиваемых сред, а также для измерений импульсных характеристик и определения мест повреждения электрических линий.

Известны устройства для определения неоднородностей электрических линий (А.С. 1247793, кл. G 01 R 31/11, 1986 г.). Недостатком данного прибора является неточность определения расстояния до неоднородности линии.

Прототипом предложенного изобретения является устройство для измерения расстояния до места повреждения в линиях электропередачи и связи (А.С. N 1597799).

Данный прибор обладает также недостаточной точностью измерений.

На фиг. 1 представлена общая блок-схема устройства.

На фиг.2 представлены временные диаграммы работы устройства.

Устройство для определения положения границ разделения несмешиваемых сред содержит основной блок 1 куда входят тактовый генератор 1, генератор 2 быстрого пилообразного напряжения, источник опорного напряжения 4, эталон 5 расстояния, источник 6 напряжения масштаба, генератор 7 медленного пилообразного напряжения, датчик 8 укорочения электромагнитных волн, элемент 9 сравнения, блок 11 осциллографической индикации, аналого-цифровой преобразователь 12, коммутатор 13, мультиплексор 14, блок 14 цифровой индикации, фильтры высокой 18,19 и низкой 20 частот, схемы запуска зондирующих импульсов 16 и линии задержки стробоскопических импульсов 17 и выносной блок 11, подключенный к основному радиокабелем 26, содержащий генератор зондирующего импульса 3, стробоскопический преобразователь 10, линию задержки 25, фильтры высокой частоты 23,24, селекторы 21 и 22.

Цель изобретения повышение достоверности и точности измерения расстояния до границ разделения несмешиваемых сред, уровня жидкости, места повреждения электрических линий.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что оно снабжено линией задержки стробоскопических импульсов, линией задержки зондирующих импульсов, фильтрами высокой и низкой частоты, селекторами положительных и отрицательных импульсов, а генератор зондирующих импульсов и стробоскопический преобразователь включены в выносное устройство, второй вход стробоскопического преобразователя соединен с датчиком уровня и выходом генератора зондирующих импульсов, первый вход стробпреобразователя с выходом селектора отрицательных импульсов, вход которого через фильтр высоких частот, соединительный кабель, фильтр высоких частот подключен через схему запуска генератора зондирующих импульсов к выходу генератора быстрого пилообразного напряжения, одновременно выход стробоскопического преобразователя через фильтр высокой частоты и линию задержки зондирующих импульсов подключен на вход генератора зондирующих импульсов и одновременно к выходу стробоскопического преобразователя через соединительный кабель и фильтр низкой частоты подключен блок индикации.

Устройство работает следующим образом.

Тактовый генератор 1 вырабатывает тактовые импульсы, которые синхронизируют работу генератора быстрого пилообразного напряжения 2, поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 12 для включения цифровой индикации 15. Генератор быстрого пилообразного напряжения 2 формирует линейное пилообразное напряжение U_бпн (фиг.2а) для запуска генератора 3 зондирующих импульсов через фильтры 18,24, селектор 21, линию задержки 25, соединительный кабель 26 (фиг.2б). Селектор 21 предназначен для выделения положительных импульсов.

Одновременно это напряжение подается на вход стробоскопического преобразователя 10 через линию задержки запуска генератора стробоскопических импульсов 17, фильтры высоких частот 19, 23 и селектор С 22, соединительный кабель 26 (фиг.2б). Селектор 22 предназначен для выделения отрицательных импульсов.

Генератор зондирующих импульсов 3 формирует зондирующие импульсы, которые поступают на датчик уровня 27 и на первый вход стробоскопического преобразователя 10 (фиг.2г).

Стабильное напряжение с источника 4 опорного напряжения поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя 12, на вход эталона 5 расстояния и первый вход мультиплексора 14. Эталон 5 расстояния выдает постоянное стабильное напряжение, величина которого устанавливается при настройке датчика уровня от нуля (начало датчика) до максимального значения (конец датчика).

Выходное напряжение эталона 5 поступает на вход 1 коммутатора 13 и первый вход источника 6 напряжения масштаба. Источник 6 напряжения масштаба представляет собой высокостабильный делитель, суммирующий медленное пилообразное напряжение с второго выхода генератора 7 медленного пилообразного напряжения с выходным напряжением эталона расстояния 5.

Выходной сигнал источника напряжения 6 масштаба через мультиплексор 14 поступает на вход датчика 8 укорочения, выходное напряжение которого в зависимости от установленного коэффициента укорочения определяет величину прецизионной задержки запуска стробоскопического преобразователя 10.

С (вых.2) генератора медленного пилообразного напряжения 7 пилообразный сигнал подается через источник напряжения 6 масштаба, мультиплексор 14, датчик укорочения 8 на элемент сравнения 9, где происходит сравнение быстрого пилообразного напряжения с медленным.

В момент сравнения формируются импульсы запуска стробоскопического преобразователя 10. Стробоскопический преобразователь вырабатывает последовательность импульсов, промодулированных по амплитуде сигналом, поступающим из датчика уровня 27. Т.к. выносная часть устройства 11 подключается к основному блоку 1 через подсоединительный кабель 26, то для компенсации влияния длины подсоединительного кабеля на режим работы стробоскопического преобразователя включена линия задержки запуска зондирующего и стробоскопического импульсов.

На входы стробоскопического преобразователя 10 поступает импульсы с таким условием, чтобы начало задержки стробоскопических импульсов равнялось задержке зондирующих сигналов. На вход 2 стробоскопического преобразователя 10 поступает также сигнал из датчика уровня 27 (фиг.2d). На выходе стробпреобразователя 10 формируется сигнал, трансформированный сигнал из датчика с коэффициентом трансформации (фиг. 2е) n Т_мпн/T_бпн где T_мпн период развертки медленного пилообразного напряжения; Т_бпн период быстрого пилообразного напряжения.

Через подсоединительный кабель 26 ти фильтр низкой частоты 20 сигнал со стробпреобразователя поступит на индикатор 11 на вх.1, на вх.2 которого поступит синхронизирующие напряжения от генератора 7.

Время t'_зси на вх1 стробпреобразователя отличается от t'_з на выходе линии задержки запуска 17 на время задержки подсоединительного кабеля 26. Время t''_з на входе 2, стробпреобразователя и датчика уровня 27 устанавливаются равным t'_зсм (начальная задержка зондирующего сигнала). В момент t''_з + t_з на входе 2 стробпреобразователя появляется сигнал, отраженный от датчика уровня, пропорциональный расстоянию до уровня жидкости границы разделения сред (фиг.2d). Здесь: t'_з время задержки стробимпульсов генератора; t''_зси время задержки запуска стробпреобразователя, обусловленное длиной кабеля 2; t_з время, через которое появится сигнал, соответствующий расстоянию Lх до границы разделения сред.

Отраженный сигнал на датчика уровня не зависит от длины подсоединительного кабеля 26, т.к. генератор зондирующих импульсов и стробпреобразователь включаются непосредственно на датчик уровня. Это важно, т.к. в ряде случаев прибор может устанавливаться на значительном удалении от датчика. Значительная разница в длинах между датчиком и подсоединительным кабелем в ином случае показания получаются с большой погрешностью.

Использование подобного способа построения прибора позволяет подавать по одному кабелю 26 как служебные сигналы запуск генератора напряжения питания, стробпреобразования, так и результирующий сигнал рефлектограмму.

Формула изобретения

Устройство для определения положения границ разделения несмешиваемых сред, содержащее тактовый генератор, генератор быстрого пилообразного напряжения, генератор зондирующих импульсов, стробоскопический преобразователь, источник опорного напряжения, эталон расстояния, датчик укорочения электромагнитных волн, источник напряжения масштаба, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, мультиплексор, блок цифровой индикации, генератор медленного пилообразного напряжения, блок осциллографической индикации и элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом генератора быстрого пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом тактового генератора и первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, входом эталона расстояния и первым входом мультиплексора, выход которого соединен с входом датчика укорочения электромагнитных волн, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения и вторым входом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом эталона расстояния и первым входом источника напряжения масштаба, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора медленного пилообразного напряжения, первый выход которого соединен с вторым входом блока осциллографической индикации, выход источника напряжения масштаба соединен с вторым входом мультиплексора, третий вход которого соединен с первым выходом коммутатора, второй выход которого соединен с третьим входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока цифровой индикации, отличающееся тем, что в него введены линия задержки стробоскопических импульсов, линия задержки зондирующих импульсов, с первого по четвертый фильтры высокой частоты, фильтр низкой частоты, первый и второй селекторы импульсов, схема запуска зондирующих импульсов, соединительный кабель и датчик уровня, вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов и вторым входом стробоскопического преобразователя, выход которого соединен с входами третьего и четвертого фильтров высокой частоты и через соединительный кабель и фильтр низкой частоты подключен к первому входу блока осциллографической индикации, первый вход стробоскопического преобразователя соединен с выходом второго селектора импульсов, вход которого через третий фильтр высокой частоты, соединительный кабель, первый фильтр высокой частоты и схему запуска генератора зондирующих импульсов соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого через линию задержки стробоскопических импульсов, второй фильтр высокой частоты, соединительный кабель, четвертый фильтр высокой частоты, первый селектор импульсов и линию задержки зондирующих импульсов соединен с входом генератора зондирующих импульсов, причем генератор зондирующих импульсов, стробоскопический преобразователь и линия задержки зондирующих импульсов размещены в выносном блоке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2