Сигнализатор уровня криогенных жидкостей

 

и 11 574623

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ боюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 а явлено 11.02.76 (21) 2324925/18-10 (51) М. Кл. - G 01F 23/22 с присоединением заявки ¹

Совета Министров СССР по делам изобретен»» и открытий

Опубликовано 30.09.77. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 2б.09.77 (53) УДК 681.128.64 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Б. Смирнов, С. Л. Метелкин и В. Ф. Анишин (71) Заявитель (54) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ КРИОГЕННЫХ )КИДКОСХЕЙ

ГосУдаРственный комитет (23) Приорите,г

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для сигнализации уровня криогенных жидкостей.

Известны устройства для измерения уровня криогенных жидкостей, содержащие термочувствительный датчик, источник питания и индикатор, регистрирующий изменение тока через датчик в зависимости от положения уровня (11. Такие устройства не обеспечивают высокой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения отклонения неэлектрической величины от заданного значения, содержащее генератор периодических импульсов, времязадающую цепь, измеритель контролируемой величины, пороговое устройство, амплитудный детектор и индикатор, причем времязадающий конденсатор зашунтирован ключом, подключенным к выходу генератора периодических импульсов и включенным на вход порогового устройства f21.

При измерении уровней криогенных жидкостей в качестве измерителя контролируемой величины применяют датчики из металлов с большим удельным сопротивлением. В этих дагчиках для определения уровня используется явление нелинейного изменения сопротивления датчика при переходе границы жидкость †п. Изменение сопротивления датчика определяется двумя слагаемыми: во-первых, оно зависит от окружающей температуры, различной для жидкой и газообразной фазы, а во-вторь1х, — от различной тепловой активности сред, определяющей различный разогрев датчика протекающим по нему током в жидкости или паре. При этом действие второго эффекта совпадает по знаку с первым, обеспечивая изменение величины сопротивления датчика в жидкости по отношению к ее парам в

2,5 — 3,5 раза. Такое различие может быть легко выявлено любым пороговым устройством.

Величина сопротивления датчика в низкокипящей жидкости должна быть по возможности

15 мала (2 — 5 ом), чтобы ограничить приток

Джоулева тепла в сосуд с контролируемой жидкостью. Практически диаметр нити чувствительного элемента определяется условиями механической прочности, а минимальная дли20 на — возможностью практического изготовления датчика.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность при его использовании с такими низкоомными датчиками, так как

25 при этом нужно значительно увеличить емкость времязадающего конденсатора и включить последовательно с датчиком ограничивающее сопротивление, что приводит к ухудшению чувствительности схемы из-за неполного

30 разряда конденсатора к моменту начала сле574623

55 дующего импульса опроса. В этом устройстве не представляется также возможным использовать в полной мере эффект изменения сопротивления датчика от протекающего по нему тока, так как по мсрс заряда конденсатора ток через датчик быстро уменьшается.

Цель изобретения — повышение чувствительности сигнализатора уровня.

Это достигается тем, что в предлагаемый сигнализатор введен дифференцирующий трансформатор, подключенный своим входом к термочувствительному датчику, а выходом— к пороговому устройству, при этом индикатор выполнен в виде триггера с раздельными входами, один из которых подключен к выходу порогового устройства, а другой — к выходу формирователя импульсов.

На фиг. 1 показана блок-схема сигнализатора; на фиг. 2, а — ж изображены временные диаграммы, поясняющие его работу.

Предлагаемый сигнализатор уровня криогенных жидкостей содержит генератор 1 периодических прямоугольных импульсов, термочувствительный датчик 2, включенный в коллекторную цепь транзисторного ключа 3, который подключен к выходу генератора периодических прямоугольных импульсов, пороговое устройство 4, настроенное на сигнал, возникающий от заднего фронта импульса, дифференцирующий трансформатор 5, связывающий вход порогового устройства 4 с датчиком 2, формирователь 6, подключенный к выходу генератора прямоугольных импульсов и вырабатывающий сигнал по переднему фронту, триггер 7 с раздельными входами, один вход которого подключен к выходу формирователя 6, а второй — к выходу порогового устройства 4.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает периодическую последовательность импульсов (фиг.

2, а), которая, пройдя через транзисторный ключ 3 (фиг. 2, б), поступает на термочувствительный датчик 2 (фиг, 2, в). Длительность импульса определяется минимальным временем, необходимым для достаточного разогрева датчика в низкокипящей жидкости (т=

=80 — 100 мс), а период следования импульсов — необходимой точностью определения уровня (1 — 100 С) .

Так как теплоотвод от датчика, разогреваемого протекающим по нему током, в жидкости больше, чем в газовой фазе, то и его сопротивление и соответственно падение напряжения на нем в жидкости в 2,5 — 3 раза меньше, чем в газе. Наибольшее падение напряжения г и

З0

45 на датчике при одном и том же токе опроса в зависимости от его положения (жидкость, пар) оказывается к моменту окончания импульса опроса, так как только к этому времени датчик достаточно разогревается протекающим по нему током.

Сигнал с термочувствительного датчика 2 поступает на дифференцирующий трансформатор 5. Применение трансформатора позволяет разделить датчик и пороговое устройство, а также получить сигналы, величины которых не зависят от падения напряжения на открытом транзистором ключе. С дифференцирующего трансформатора сигналы поступают на пороговое устройство 4 (фиг. 2,г), которое настроено на сигнал, возникающий от заднего фронта импульса. С формирователя 6 постоянно поступают сигналы, сформированные от переднего фронта импульса (фиг. 2, е), которые опрокидывают триггеры с раздельными входами, а сигналы с порогового устройства (фиг.

2,д), если они имеются (датчик находится в парах низкокипящей жидкости), возвращают

его в исходное состояние.

Таким образом, на выходе триггера (фиг.

2, ж) присутствует либо периодическая последовательность импульсов, если датчик находится в паре, либо нулевой потенциал, если датчик находится в жидкости.

Формула изобретения

Сигнализатор уровня криогенных жидкостей, содержащий генератор прямоугольных импульсов с последовательно включенным формирователем, термочувствительный датчик, включенный в коллекторную цепь транзисторного ключа, который подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, пороговое устройство и индикатор, о тл и ч а ю щи йся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен дифференцирующий трансформатор, подключенный своим входом к термочувствительному датчику, а выходом— к пороговому устройству, при этом индикатор выполнен в виде триггера с раздельными входами, один из которых подключен к выходу порогового устройства, а другой — к выходу формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 2978691, кл. 340 — 244, 1961, 2. Авторское свидетельство СССР М 344293, кл. G 01К 7/14, 1970.

574623

// 7 Jl7/

ыг I

7ар

) !

Составитель В. Аксенов

Техрсд Л. Гладкова

Редактор Т. Рыбалова

Корректор Л. Бр ахи ина

Заказ 2309/7 Изд. № 825 Тираж 907

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4 5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2