Высокочастотный уровнемер

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.02.78 (21) 2576159/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) M. Кл.з

G 01F 23/28

Государственный комитет по лелам изобретений (43) Опубликовано 15.06.79. Бюллетень № 22 (53) УДК 681.128.083. .2 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 15.06.79 (72) Авторы изобретения В. А. Демин, И. В. Пятибратов, А. С. Ульянов, В. А. Викторов и Б. В. Дункин

Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт теплоэнергетического приборостроения

«Н И Итехноприбор» (54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫИ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области измерения уровня диэлектрических жидкостей и уровня границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазных диэлектрических сред.

Известны высокочастотные уровнемеры, включающие в себя два генератора высокой частоты, два первичных преобразователя, включенных в цепи генераторов в качестве частотозадающих элементов, делители частоты (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уровнемер, содержащий два первичных преобразователя в виде отрезка длинной линии, два генератора высокой частоты, два делителя частоты, два триггера, два ключа и вычислительное устройство (2).

Однако известные уровнемеры не могут быть применены для измерения уровня границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазных диэлектрических сред.

Целью изобретения является повышение точности измерения уровня границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазных диэлектрических сред и обеспечения однозначности показаний.

Это достигается тем, что высокочастотный уровнемер снабжен двумя коммутаторами, каждый из которых включен между соответствующим первичным преобразователем и высокочастотными каналами, состоящими из последовательно включенных генератора высокой частоты, делителя частоты, триггера и ключа, включенными между соответствующим коммутатором и вычислительным устройством, и устройством управ,ления, включенным между коммутаторами.

На чертеже изображена. блок-схема предлагаемого уровнемера.

Уровнемер содержит два первичных преобразователя 1, 2; два коммутатора 3, 4; устройство управления 5, четыре генератора высокой частоты 6, 7, 8, 9; четыре делителя частоты 10, 11, 12, 13; четыре триггера 14, 15, 16, 17; четыре ключа 18, 19, 20, 21 и вычислительное устройство 22.

Процесс измерения состоит из двух тактов. Во время первого такта коммутаторы 3 и 4 установлены выходным сигналом уст20 ройства управления 5 в положение, при котором первичные преобразователи 1 и 2 включены в качестве частотозадающих элементов в цепи генераторов 6 и 8. При этом параметры остальных элементов генерато25 ров, также определяющих частоты их колебаний, выбраны таким образом, что частоты выходных ситналов генераторов 6 и 8 соответствуют основным собственным резонансным частотам первичных преобразова30 телей 1 и 2 соответственно. Во втором такте

667818

ЗО

60 измерения устройство управления 5 перебрасывает коммутаторы 3 и 4 в положение, при котором первичные преобразователи 1 и 2 включены в частотозадающие цепи генераторов 7 и 9. Параметры остальных частотоопределяющих элементов генераторов

7 и 9 подобраны так, что частоты выходных колебаний генераторов 7 и 9 соответствуют одной из высших собственных резонансных частот первичных преобразователей 1 и 2 соответственно.

Работает уровнемер следующим образом.

Изменение положения границы раздела фаз двухфазной среды вызывает изменение основной и высшей резонансных частот обоих первичных преобразователей 1, 2, что, в свою очередь, приводит к изменению частот выходных сигналов генераторов б, 7, 8, 9. Выходные сигналы генераторов 6, 7, 8, 9 преобразуются делителями частоты 10, 11, 12, 13, триггерами 14, 15, 16, 17 и ключами

18, 19, 20, 21 в импульсы напряжения. При этом длительность импульса на выходе каждого из ключей 18, 19, 20, 21 обратно пропорциональна частоте выходного сигнала соответствующего генератора 6, 7, 8, 9, которая, в свою очередь, определяется величиной уровня Х границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазной среды и величинами диэлектрических проницаемостей жидкой ен, и газовой в„фаз.

Таким образом, выходные импульсы ключей 18, 19, 20 и 21 несут информацию о положении границы раздела фаз двухфазной среды и ее электрофизических свойствах.

Вид алгоритма преобразования выходных сигналов ключей 18, 19, 20 и 21 в вычислительном устройстве 22 определяется конструкцией первичных преобразователей, требуемой точностью измерения, числом измеряемых и возмущающих параметров.

Так, например, в случае применения двух первичных преобразователей в виде отрезков длинной линии, один из них, например первый, воспринимает изменения уровня Х границы раздела фаз и изменения диэлектрических проницаемостей жидкой е и газовой в, фаз, а второй — изолирован от жидкой фазы и воспринимает только изменения. Решая систему уравнений, описывающих выходные сигналы Уь У2, Yq, У4 соответствующих ключей 18, 19, 20, 21, получаем преобразование выходных сигналов ключей, результат которого зависит только от положения границы раздела фаз двухфазных диэлектрических сред и имеет вид:

А(х) = ) = + (+) (I) р-,1 Y4) — 1,(х) где ср (Х), р (Х) — функции величиныуровня Х, вид которых определяется характером распределения электромагнитного поля по длине первичного преобразователя на 1-й и II-й гармониках соответственно (n=3 5).

Преобразование (1) .реализуется вычислительным устройством 22.

Погрешность предлагаемого уровнемера при изменении е в диапазоне 1,13 —:1,25, а 8r — (1,0 —:1,06) (двухфазный водород) составляет 0,5, а выходная характеристика однозначная (см. фиг. 2).

Кроме того, в предлагаемом уровнемере исключена погрешность измерения из-за температурных изменений конструктивных параметров первичных преобразователей.

Изменение температуры контролируемой среды приводит к изменению геометрических размеров первичных преобразователей, которые, в свою очередь, о буславливают изменения их начальных частот — частот первичных преобразователей в среде с в=1. Температурным изменениям соответствуют изменения начальных значений выходных сигналов ключей. Однако, как видно из выражения (1), результат преобразования А(Х) не зависит от указанных величин, а значит, и не зависит от температурных изменений конструктивных параметров первичных преобразователей, Формула изобретения

Высокочастотный уровнемер, содержащий два первичных преобразователя в виде отрезков длинной линии, два генератора высокой частоты, два делителя частоты, два триггера, два ключа и вычислительное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения уровня границы раздела жидкой и тазовой фаз двухфазных диэлектрических сред и обеспечения однозначности показаний, он дополнительно снабжен двумя коммутаторами, каждый из которых включен между соответствующим первичным преобразователем и высокочастотным генератором, двумя дополнительными каналами, состоящими из последовательно включенных генератора высокой частоты, делителя частоты, триггера и ключа, включенными между соответствующим коммутатором и вычислительным устройством, и устройством управления, включенным между коммутаторами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петров Б. Н. и др. Принципы инвариантности в измерительной технике. «Наука», М., 1976, с. 188.

2. Заявка № 2470741/18-10, 10.04.77, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства, 667818

Составитель Т. Иноземцева

Техред А. Камышникова Корректор Л. Тарасова

Редактор С. Хейфиц

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1135/16 Изд. № 369 Тираж 8?6 Подписное

НПО <Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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