Емкостный зонд для устройств ре-гистрации изменения уровня прово-дящих жидкостей

 

« >820365 союз Советских

Социалистических рвслублии

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнителыное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.01.80 (21) 2861803/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет — 17.04.79

М Клз б 01 F 23/26;

6 01 С 13/00 овсударставиньа комитет ссср ав делам изебретеиий и открытий

Опубликовано 23.04.82. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 23.04.82. (53) УДК 681.128.63+

+ 628.47

---(088.8 (72) Авторы изобретения

Н. И. Зайцев и В; В. Сибилев (71) Заявитель Государственный ордена Трудового Красного гидрологический институт (54) ЕМКО СТНОЙ ЗОНД ДЛЯ УСТРОЙСТВ

РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ

ПРОВОДЯЩИХ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к средствам измерения уровня жидкостей, а конкретно к емкостным зондам для устройств регистрации изменения уровня проводящих жидкостей. Основное назначение изобретения связано с регистрацией параметров волн в закрытых водоемах, осуществляемой емкостными волнографами.

Существуют два типа емкостных зондов, используемых в устройствах для регистрации изменений уровня жидкости. В одном случае емкостной зонд образован коаксиальными, вставленными один в другой металлическими электродами, образующими обкладки конденсатора, диэлектриком для которого служит измеряемая жидкость.

В одном из известных зондов такого типа предусматривается возможность получения ступенчатой регистрации за счет профилирования внутреннего проводника конденсатора 11).

К другому типу емкостных зондов относятся такие, в которых на металлический стержневой электрод. нанесено по всей длине диэлектрическое покрытие, в то время как другим электродом служит сама контролируемая электропроводящая жидкость

12, 3).

Наиболее близким к предлагаемому яв2 ляется зонд, находящий применение в емкостном волнографе 13).

Однако в этом волнографе не предусмотрена возможность получения ступенчатой записи. Профилирование поверхности электрода не приводит к желаемому результату как по конструктивным соображениям, связанным с требованиями обеспечения жесткости зонда, так и по точностным характер и стика м.

Цель изобретения — получение сгупенчатой записи с четкими границами стуленек.

Это достигается нанесением покрытия в виде чередующихся слоев из материалов с различными значениями диэлектрической проницаемости.

При построении зонда толщины и высоты чередующихся слоев выполняют одинаковыми.

На фиг. 1 приведена конструкция зонда применительно к волнографу, на фиг. 2— пример записи волнения на самописце волнографа.

Емкостной зонд волнографа представляет собой веху, состоящую из металлического стержня 1, покрытого гидрофобным диэлектриком 2, н изолятора в виде распределенных по длине стержня шайб 3 и 4 из зп двух материалов, имеющих различные ди820365

3 электрические проницаемости и распределенных по стержню так, что две смежные шайбы изолятора (участки А и Б) имеют разные диэлектрические проницаемости.

Например, шайбы могут быть изготовлены из титаната бария (участок А), разнесены по стержню на определенное расстояние (участок Б), а промежутки между ними (участки Б) залиты компаундом. Одновременно покрываются небольшим слоем компаунда н сами шайбы.

Нижний конец вехи заделан герметично, а па верхнем конце ее укреплен блок 5 с электрической схемой волнографа (RC— генератор, модулятор, передатчик, самописец).

Изменение высоты волн вокруг вехи, закрепленной жестко, вызывает изменение параметров датчика емкости скачками, связанными с чередующимися шайбами 3 и 4 изолятора стержня 1, имеющими различные диэлектрические проницаемости. Это приводит к скачкообразному изменению частоты

RC — генератора, которым модулируется несущая частота передатчика. Сигнал принимается радиоприемником, поступает на частотный дискриминатор и затем на самописец. Запись волнения на самописце при соответствующей скорости протяжки бумаги (которая выбирается в зависимости от периода волн) имеет ступенчатую форму (см. фиг. 2), что позволяет определить масштаб записи высоты по числу ступенек.

Высоту волны определяют по формуле

Й = n>А+ пгБ, где А и Б — высоты элементов ступеней изолятора емкости;

n — число ступеней высотой А;

n> — число ступеней высотой I>.

Величины А и Ь для каждой вехи являются постоянными, числа п и и> могут иметь как целые, так и дробные значения.

Пример подсчета высоты волны для записи, приведенной на фиг. 2.

А = 5 см, Б = 10 см, тогда для гребня волны

n =2,3; пг=2;

h = 2,3 5 см + 2 . .10 см = 31,5 см, для впадины волны

n = 2; пг =- 2,5;

h=2 5см+25 10см=35см. 50

С помощью предлагаемой конструкции емкостного волнографа можно получить значительно более выраженную ступенчатую запись на самописце, чем ступенчатую запись, получаемую волнографом, построенном с использованием профилированного электрода.

Для предлагаемого зонда с диаметром стержня 40 мм примем толщину покрытия

10 мм. 60

На участке Л диэлектрическая прошщаемость изолятора, например, изготовленно4 го из титаната бария, в,= 1200. На участке Б диэлектрическая проницаемость изолятора, например, изготовленного из компаунда D — 6, е,, =4.

Следовательно, на участке А коэффициент преобразования будет больше, чем на участке Б: < 1200 — = — = 300

Кв в 4

Коэффициент преобразования у предлагаемого емкостного зонда изменяется от участка А к участку Б в 300 раз, в то время как у зонда с профилированным электродом при сопоставимых размерах коэффициент изменяется только в 13 раз. Кроме того, зонд постоянной толщины имеет более жесткую конструкцию.

Увеличение жесткости путем увеличения минимального диаметра профилированного электрода ведет к увеличению лобового сопротивления набегающей волне.

Для надежной работы волнографа с масштабными метками на записи ..(ступенчатая запись волны) необходимо иметь большую разницу коэффициентов преобразования между смежными участками зонда (масштабными ступенями), так как за счет смачивания водой происходит сглаживание скачка емкости на границах смежных участков А и Б, и в условиях, чем больше разница коэффициентов преобразования на смежных участках, тем надежнее выявляются ступеньки на записи волны, а следовательно повышается точность измерений.

Формула изобретения

1. Емкостной зонд для устройств регистрации изменений уровня проводящих жидкостей, преимущественно для волнографов, содержащий металлический стержневой электрод с нанесенным на него по всей длине изоляционным покрытием, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения ступенчатой записи с четкими границами сту. пенек, покрытие нанесено в виде чередующихся слоев из материалов с различными значениями диэлектрической проницаемости.

2. Зонд по п. 1, отличающ и йся тем, что толщины и высоты чередующихся слоев выполнены одинаковыми, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 155632, кл. G 01 F 23/26, 1962.

2. Патент Швейцарии ¹ 586390, кл. G 01

F 23/26, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР № 532759, кл. G 01 С 13/00, 1975 (прототип).

820365

Составитель Ю. Ферштман

Техред Л, Куклина

Редактор Л. Пигьмаи

Корректор Л. Слепая

Заказ 3080

Изд. 126 Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Загорская типография Уирполиграфиздчта Мособлисполкома