Способ определения положения границы раздела двух сред

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВДЬСТВУ

Сокзз Советских

Социалистических

Республик (11) . 540148 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) ЗаявлЕно 22.11.74. (21) 2077331/10 (51) М. Кл.е

G 01 F 23/22 с присоединением заявки №вЂ”

Гасударственный квинтет

Севвта Миниетраа СССР ае делам изобретений и аткрытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.12.76. Б оллетень № 47 (45) Дата опубликования описания 27.07.77 (72) Авторы изобретения

В. А. Викторов, А. И. Кияшев, Б. К. Полетаев, В. А. Рыбин, В. Я.Фатеев и В. А.Шаров

Ордена Ленина инстеггут проблем управления (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ

РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД лируемой среды и имеет ограниченную область применения.

Цель изобретения — повышение точности измерения, устранение нелинейности зависимости измеряемого временного параметра электрических колебаний от положения границы раздела контролируемых сред.

Для этого по предлагаемому способу в качестве зондирующего сигнала используют электромагнитную волну, изменяют знак зондирующей волны

)g на противоположный после каждого приема отраженной волны и измеряют длительность полупериода полученных симметричных прямоугольных колебаний.

На фиг. 1 приведены временные диаграммы у сигналов в чувствительном элементе при использовании в качестве зондирующего сигнала крутого фронта лектромагнитной волны (электрического препарата); на фиг,2 — форма напряжения на входе чувствительного элемента. эп На чертежах приняты следующие обозначения:

1 — первая зондирующая электромагнитная волна (перепад напряжения положительного знака), 2— отраженная электромагнитная волна, 3 — переломленная волна, 4 — вторая зондирующая волна отрицательного знака, посланная после приема

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для автоматического измерения положения границы раздела двух сред (в том .числе для измерения уровня жидких и сыпучих сред) .

Известен способ измерения уровня среды в сосуде, состоящий в посылке электрического импульса вдоль электромагнитной линии задержки, вертикально установленной в сосуде так, чтобы она частично была погружена и среду в сосуде (указанная среда вызывает изменение импеданса линии ниже уровня среды в сосуде), и приеме и выделении отраженного импульса, появляющегося на верхнем конце линии задержки, вызванного отражением импульса, распространяющегося вниз по линии, благодаря изменению импенданса линии задержки ниже уровня в сосуде, а также посылке нового импульса вдоль линии задержки при каждом получении и выделении отраженного импульса, появляющегося на верхнем конце линии задержки, и измерении частоты следования импульсов, которая является мерой уровня среды в сосуде (11.

Этот способ характеризуется небольшой точностью измерения, значительной нелинейностью зависимости выходного сигнала от уровня контро(53) УДК 681.128.82(088.8) 540!48 волны 2, 5 — вторая отраженная волна, 6 — вторая переломленная волна, 7 — третья зондирующая волна положительного знака, посланная после приема волны 5.

Необходимым условием получеш я информации с положением границы раздела дву» Щед является изменение волнового сопротивления чувствительного элемента на границе раздела, т.е, различие электромагнитных параметров- контролируемых сред.

Пусть волновое сопротивление чувствительного элемента изменяется по закону, приведенному на верхнем графике фиг. 1, W т э: где W волновое сопротивление первого участка, Ч/з волновое сопротивление второго участка. Электро. магнитную волну 1 положительного знака с крутым фронтом подают в момент времени т„на.вход чувствительного элемента (со стороны участка, имеющего большее волновое сопротивление W,).

При t )t>t входной участок линии начинает о заряжаться. В момент t фронт волны 1 подходит к границе. раздела двух сред и происходит перераспределение энергии волны, которое можно представить как расщепление зондирующей волны 1 на отраженную 2 н преломленную 3.

Так KRK W )W коэффициент отражения

z отрицателен и полярность отраженной волны 2 противоположна зондирующей 1. Поэтому при

t OtOt происходит частичный разряд входного

2 1 . участка линии. В момент tz отраженная волна 2 возвращается к входу, и в чувствительный элемент посылают новую зондирующую волну 4, уже отрицательного знака.

При распространении этой волны линия еще больше разряжается (t +t+t ). В момент tz часть этой волны отражается от границы раздела с переменой знака н начинается частичный заряд входного участка линии ЯИ>1з) .

В момент .tq,îòpàæåííàÿ волна 5 возвращается к входу, в чувствительный элемент посылают новую зондирующую волну положительной полярности 7, .я -линия снова начинает заряжаться до максимального уровня (4> tg) .

В интервале времени т >t >t напряжение на входе линии равно максимальному значению, а при с ) 1 т, — минимальному. Таким образом, на входе чувствительного элемента образуется последовательность симметричных импульсов напряжения, по форме-- близких- к - прямоугольным (см.фиг. 2).

Величины временных интервалов а 10

z а 4. прямо пропорциональны длине входного участка чувствительного элемента и используются в качестве меры положения границы разделения двух сред.

1d

Формула изобретения

ЯО

Способ определения положения границы раздела двух сред, при котором вдоль отрезка длинной линии, продольная ось которого пересекает границу раздела сред, посылают электрический эонди рующий сигнал, принимают сигнал, отфаженньтй от неоднородности, вызванной различием импедансов. частей указанного отрезка, заполненных контролируемыми средами, посылают очередной зондирующий сигнал после каждого приема отраженного

ЭО и измеряют временной параметр электрических колебанйй, служащий мерой положения границы раздела контролируемых сред, о тл ича ющийс я тем, что, с целью повышения точности, в качестве зондирующего сигнала используют электdd ромагнитную волну, изменяют знак зондирующей волны на противоположный после. каждого приема отраженной волны и измеряют длительность полупериода полученных симметричных прямоугольных колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США N 3695107, кд, 73-290 от 11.08,72. (прототип) 540348

/ >

teil ).

Редактор Т. Иванова

Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мнйистров СССР по делам изобретений и открытий

1l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/S

Заказ 6338/123

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная,4

Составитель Т, Иноземцева

Ге"Ред И Астапов Корректор Н Золотовская