Резонансный уровнемер

 

> в- т ;+ б„блиотема М Б А (i i! 649958

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 04.10;76 (21) 2408548/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (51) М. Кл.-

6 01F 23/28

Государственный комитет (53) УДК 681.128.083 (088.8) ло делам изобретений и открытий ((45) Дата опубликования описания 28 02 79 (72) Авторы изобретения И. В. Пятибратов, В. А. Демин, А. С. Ульянов и В. А. Викторов (71) Заявитель Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт теплоэнергетического приборостроения (54) РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области измерения уровня жидких сред с помощью резонансных устройств и может быть использовано в нефтехимической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известен резонансный уровнемер, содержащий первичный преобразователь, частотно-модулированный генератор высокой частоты, генератор пилообразного напряжения, генератор запуска, опорный колебательный контур, корректирующий контур, формирующие устройства, два триггера, два ключа, суммирующее у стройство, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, дополнитсльпый усилитель, вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, выход — с входом одного из ключей, а выходы обоих ключей через сумматор и фильтр нижних частот соединены с входом усилитсля постоянного тока (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является резонансный уровнемер, содержащий датчик, частотномодулированный генератор высокой частоты, генератор пилообразного напряжения, генератор запуска, опорный колсбательный контур, корректирующий контур, три формирующих устройства, два триггера, два ключа, фильтр и усилитель постоянного тока, дополнительный ключ, суммирующее устройство, делительное устройство, вход которого соединен с выходом дополнительного ключа и выходом суммирующего устройства, а выход — с входом усилителя постоянного тока, причем вход дополнительного ключа подключен к выходу триггера, а входы суммирующего устройства подключены к выходам основных ключей и фильтра (2).

Этот уровнемер не обеспечивает достаточной точности измерения из-за влияния непостоянства диэлектрической проницаемости контролируемой среды.

Цель изобретения — повышение точности измерения уровня диэлектрических сред.

Поставленная цель достигается тем, что в резонансный уровнемер дополнительно введен функциональный усилитель с коэффициентом передачи, изменяющимся с изменением уровня контролируемой среды по закону - (, т, Х(Н, =- ) 1 (Н,.-1) — Х(Н, =- ) Y(H 2) (1)

Х(Н, =-,) — Х(Н, яg) где Х(Н, е ), Х(Н, е ) — величины, пропорциональные выходному сигналу 1-ro канала двухканального датчика, при крайних

30 значениях е» и е1 ди649958

Э

:15

65 апазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды соответственно;

У(Н, в ), У(Н, ei) — величины, пропорциональные выходному сигналу 2-го канала двухканального датчика, при крайних значениях в и е диапазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды, соответственно;

К(Н) — величина коэффициента передачи функционального усилителя, изменяющаяся с изменением уровня контролируемой среды;

H — текущее значение уровня, вход которого соединен с выходом делительного устройства, а выход в с входом суммирующего устройства.

Уровнемер содержит двухканальный датчик, каналы 1 и 2 которого представляют собой отрезки электрической длинной линии, равные по высоте, причем резонансные частоты каналов пустого датчика равны между собой, частотно-модулированный генератор 3 высокой частоты, генератор 4 пилообразного напряжения, генератор 5 !апуска, опорный контур б, формирующие устройства 7, 8, 9, триггеры 10, 11, ключи

12, 13, суммирующее устройство 14, функциональный усилитель 15 с переменным коэффициентом передачи, делительное устройство 16, усилитель 17 постоянного тока для выдачи унифицированного сигнала.

Каналы 1, 2 двухканального датчика возбуждаются от генератора 3 высокой частоты, модулированного по частоте с помощью генератора 4 пилообразного напряжения, который запускается генератором 5 запуска.

Опорный колебательный контур б настроен таким образом, что его резонансная частота равна резонансным частотам пустых каналов 1, 2 двухканального датчика, При совпадении частоты генератора 3 с резонансными частотами опорного колебательного контура 6 и каналов 1, 2 двухканального датчика на выходах последних выделяются видеоимпульсы, соответствующие по форме их амплитудно-частотным характеристикам. Видеоимпульсы после преобразования в соответствующих формирователях 7, 8, 9 приобретают прямоугольную форму и поступают на цепи управления триггерами

10, 11. В результате этого на выходах триггеров выделяются прямоугольные импульсы напряжения, длительность которых пропорцпональна разнице между резонансными частотами опорного контура б и каналов 1, 2 двухканального датчика, причем длительность импульсов на выходе триггера 10 пропорциональна разнице между резонансными частотами опорного контура 6 и канала 1 двухканального датчика, а длительность импульсов на выходе триггера 11 пропорциональна разнице между резонансными частотами опорного контура б и канала 2. Разность же резонансных частот опорного контура 6 и каналов 1, 2 двухканального датчика определяется высотой измеряемого уровня среды, значением диэлектрической проницаемости среды и видом выходных (частотных) характеристик каналов 1, 2 двухканального датчика.

Таким образом, выделяющиеся на выходе триггеров импульсы напряжения несут информацию об измеряемом уровне и значении диэлектрической проницаемости среды.

Ключи 12, 13 выполняют функцию усилителей мощности этих импульсов и стабилизаторов их амплитуды; импульсы на выходах этих ключей полностью сохраняют информацию, заложенную в импульсах на выходах соответствующих триггеров 10, 11.

В узлах 14, 15, 16 осуществляется функциональная обработка выходных импульсов ключей 12, 13, в результате чего достигается снижение погрешности измерения, обусловленной изменениями диэлектрической проницаемости, в десятки раз. Действительно, в суммирующем устройстве 14 происходит сложение выходных сигналов ключа 12 и функционально.о усилителя 15, коэффициент передачи которого зависит от выходного сигнала делительного устройства

16. Величина выходного сигнала делительного устройства 16, в котором происходит деление выходных сигналов суммирующего устройства 14 и ключа 13, А(Н) =- (), (2)

Y (Н,:-) — К(Н) где А (H) — величина выходного сигнала делительного устройства, пропорциональная величине выходного сигнала уровнемера;

Х(Н, в) — величина выходного сигнала ключа 12, пропорциональная величине выходного сигнала 1-го канала двухканального датчика;

У(Н,в) — величина выходного сигнала ключа 13, пропорциональная величине выходного сигнала 2-го канала двухканального датчика; е — диэлектрическая проницаемость контролируемой среды.

Закон изменения коэффициента передачи функционального усилителя с изменением уровня, определяемый равенством (1), находится из условия равенства значений вы649958 ходного сигнала уровнемера, определяемого выражением (2) при крайних значениях е> и е< диапазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды.

Изменяя коэффициент передачи функцио- 5 нального усилителя в соответствии с равенством (1), можно добиться инвариантности показаний уровнемера к крайним значениям

82 и е> диапазона изменения диэлектрической проницаемости и снижения погрешно- 10 сти, вызванной вариациями диэлектрической проницаемости внутри диапазона ее изменения в — е, в десятки раз. Так, например, для диапазона диэлектрической проницаемости 1,2 — 1,6, охватывающем 15 криогенные жидкости, погрешность, обусловленная ее изменениями в пределах указанного диапазона, не превышает 0,5 /о, что в 90 раз меньше ее нескомпенсированного значения. 20

Формула изобретения

Резонансный уровнемер, содержащий датчик, выполненный в виде двух отрезков 25 длинных линий, частотно-модулированный генератор высокой частоты, генератор пилообразного напряжения, генератор запуска, опорный колебательный контур, три формирующих устройства, два триггера, два клю- З0 ча, суммирующее устройство, делительное устройство и усилитель постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения уровня диэлектрических сред, он снабжен функцио- Ç5 нальным усилителем с коэффициентом передачи, изменяющимся с изменением уровня контролируемой среды по закону у () X(H, =- ) Y(H яI) — X(H Е,) Y(H, =- ) 40 х (н, "-,) — х(н,;,) где К(Н) — величина коэффициента передачи функционального усилителя, изменяющаяся с изменением уровня контролируемой среды;

Х(Н, е,), Х(Н, е ) — величины, пропорциональные выходному сигналу 1-ro канала двухканального датчика, при крайних значениях е и в, диапазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды, соответственно;

Y(H, е ), У(Н, в ) — величины, пропорциональные выходному сигналу 2-ro канала двухканального датчика, при крайних значениях е и е диапазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды, соответственно;

H — текущее значение уровня, вход которого соединен с выходом делительного устройства, а выход — с входом суммирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

ЛЪ 463868, кл. G 01Г 23/28, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

No 411307, кл. G 01F 23/28. 1974.

649958

Составитель Т. Иноземцева

Техред Н. Строганова

Корректор А. Степанова

Редактор Т. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2717/9 Изд. Уо 161 Тираж 8б5 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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