Уровнемер

 

Союз Советск их

Социалистиче сии к

Республик

ОП ИСАНИЕ

И ЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 892221 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 29.02.80 (21) 2890715/18-10 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 23.12.81: Бюллетень Рй 47

Дата опубликования описания 25. 12. 81. (б1)М. Кл.

G 01 F 23/28

3Ьеударо1ввниый комитет

CCCP ао делам изабрвтвинй и открытий (бЗу УДК681. . 128.82 (088.8) В.П. Марфин, В,М. Израильсон, 6.В, Kor и Ф.3. Розенфельд (72) Авторы изобретения

Рязанский завод "Теплоприбор"

f (71) Заявитель (54) УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к контролю и измерению уровня.

Известны уровнемеры, работающие на принципе локации в СВЧ диапазоне с частотной модуляцией зондирующего сигнала (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уровнемер, содержащий частотно-молулированный генератор СВЧ, антенну, соединенную с генератором, первый смеситель, соединенный с антенной и генератором СВЧ, который предназначен для получения разностной частоты, соответствующей искомому расстоянию, подключенную к генератору СВЧ линию задержки, обеспечивающую соответствующую заданному расстоянию задержку, второй смеситель, соединенный с генератором и линией задержки, предназначенный для получения соответствующей заданному расстоянию опорной частоты, перестраиваемый фильтр, под" ключенный к первому смесителю, и умножитель частоты, подключенный ко второму смесителю, а также вычислительное устройство, предназначенное для вычисления искомого расстояния по отношению двух частот, получаемых после первого и второго .смесителей.Р3

Известный уровнемер в связи со сложностью схемного выполнения имеет ряд недостатков, влияющих в конечном итоге на точность измерения и надежность устройства.

Цель изобретения — увеличение точ ности измерения, упрощение конструкции и увеличение надежности, Поставленная цель достигается тем, 15 что уровнемер, содержащий генератор

СВЧ, подключенный по двум каналам через последовательно соединенные циркуляторы, один из которых соединен с антенной, а другой — с линией задержки, смесители-формирователи к вычислительному устройству, модулятор и источник постоянного напряжения, дополнительно снабжен последовательно сое892221

10

50

Формула изобретения

55 диненными кварцевым генератором, дели телем, избирательным фильтром, сумматором и преобразователем напряжениечастота, при этом второй вход суммато ра подключен к источнику постоянного напряжения.

На фиг. 1 показана структурная схема уровнемера; на фиг. 2 †. графики, поясняющие работу уровнемера; на фиг. 3 — график, полученный в результате эксперимента.

Схема содержит генератор СВЧ I, подключенный через циркулятор 2 к антенне 3 и к смесителю 4, генератор также подключен через циркулятор 5 к линии 6 задержки и к смеситею 7, к выходам смесителей 4 и 7 через усилители-формирователи 8 и 9 подключено вычислительное устройство 10.

Схема содержит также кварцевый генератор 11, который через делитель

12 и избирательный фильтр 13 подключен к сумматору 14. Выход сумматора через преобразователь 15 напряжениячастота и модулятор 16 подключен к генератору СВЧ 1.

Уровнемер работает следующим образом.

От генератора СВЧ 1 частотно-модулированный сигнал через циркулятор

2 поступает на антенну 3 и излучается в сторону коНтролируемой среды.

Отраженный сигнал поступает на антенну и через циркулятор поступает на смеситель 4, куда приходит и сигнал с генератора ослабленный цирку" лятором. В результате смешения подающего и отраженного сигнала с выхода смесителя 4 снимается напряжение разностной частоты, пропорциональное измеряемому расстоянию. Аналогично работает и опорный канал, состоящий из линии 6 задержки, которая имитирует известное расстояние, циркулятора 5, смесителя 7. После усиления и формирования раэностная и опорная частоты поступают в вычислительное устройство 10, где по отношению этих частот вычисляется исходное расстояние. Так как основная ошибка при измерении расстояния частотным методом связана с дискретностью отсчета, в уровнемере применена специальная схема формирования модулирующего напряже" ния, которая работает следующим образом.

Кварцевый генератор 11 выдает стабильные импульсы, которые после делителя 12 подаются на избирательный фильтр 13 (фиг. 2 а,б), где форми руется синусоидальное напряжение, которое подается на сумматор 14, куда подается также постоянное напряжение

0 (фиг. 2 в). С выхода сумматора получаем переменное напряжение с постоянной составляющей (фиг. 2 г). Это напряжение подается на преобразователь

15 напряжение-частота, где формируются импульсы с переменной частотой (фиг. 2 д.е), причем средняя частота за период синусоидального напряж ния остается постоянной., Сформированные меандры переменной частоты подаются на модулятор, который формирует треугольное напряжение. В качестве формирователя используется интегратор с постоянными времязадающими элементами, поэтому при подаче меандров переменной частоты с выхода модулятора получаем треугольные импульсы, модулированные по частоте и амплитуде (фиг. 2 ж), которые подаются на элемент, управляющий частотой СВЧ генератора (варактор, на обмотку трансформатора при управлении магнитным полем). При подаче такого модулирующего напряжения девиация СВЧ генератора меняется для каждой ветви треугольного напряжения (фиг. 2 б), а частота биений остается постоянной величиной, т.е. за этот период имеет место усредненное значение этой частоты, На фиг. 3 приведен график измерения расстояния. Использовался твердотельный генератор СВЧ на диоде

Ганна с варакторной перестройкой, частота девиации 300 ИГц, частота треугольных колебаний средняя 500 Гц, частота медленных синусоидальных колебаний 2,5 Гц, Без схемы усреднения величина дискретной ошибки д R =1 - = 25 см

8 где С=3 10 м/с — скорость света;

W — девиация частоты

300 ИГц.

Со схемой усреднения дискретная ошибка получилась Д и 7 см.

Уровнемер, содержащий генератор

СВЧ, подключенный по двум каналам через:последовательно соединенные циркуляторы, один из которых соединен с антенной, а другой — с линией задержки, смесители и усилители-формирова892221 Ь этом второй вход сумматора подключен к источнику постоянного напряжения..

5 тели к вычислительному устройству, модулятор и источник постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности, он снабжен последовательно соединенными кварцевым генератором, делителем, избирательным фильтром, сумматором и преобразователем напряжение-частота, при

Источники информации, у принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 632910, кл. G 01 F 23/28, 1977.

2. Патент ФРГ М 2452555, кл. 42 е 34, 1978 (прототип).

892221

Составитель Т. Иноземцева

Редактор О. Половка Техред А. Бабинец Корректор Л. Шеньо ааааа ° ЮЮЮЮЮЮЮЮЮВЮ\ ° ЮЮЮЮ

Заказ 11209/61 Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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