Устройство для измерения уровня жидкости,преимущественно,в сосудах систем гидростатического нивелирования

 

О П И С А Н И Е (,)97985)

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.06.81 (21) 3305252/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M Кл з

G 01 С 5/04 б 01 С 9/22 б 01 F 23/10 и осударстнонный номнтот

Опубликовано 07.12.82. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания !7.12.82 (53) УДК 528.546+

+ 681.128.6 (088.8) но делам нзобратеннй н открытий

А. М. Амельянеи, И. Ю. Васютинский, Ю. Н. Ииельннкса, А. П. Романов и 3. В. Куметайтис т (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, В СОСУДАХ СИСТЕМ

ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к уровнемерам, и предназначено для измерения уровня жидкости, преимущественно, в сосудах гидростатического нивелирования.

Известны устройства для измерения уровня жидкости, основанные на использовании высокочастотных методов получения сигнала измерительной информации.

Известно устройство для измерения уровня жидкости в гидростатическом нивелире, содержащее емкостной чувствительный элемент и мостовую схему получения сигнала измерительной информации (1) .

Недостатком этого устройства является ограничение точности из-за зависимости результатов измерения от значения диэлектрической проницаемости среды над поверхностью жидкости, емкости и индуктивности соединительных кабелей, полных сопротивлений подключенных к кабелям электронных блоков.

Наиболее близким к изобретению является устройство, реализующее способ измерения уровня жидкости, содержащее сосуд, частично заполненный жидкостью, поплавок

2 на поверхности жидкости, снабженный сплошным электропроводящим покрытием, и чувствительный элемент, жестко закрепленный над поплавком и подключенный к схеме регистрации.

С изменением уровня жидкости измеФяется расстояние между поплавком и чувствительным элементом. Соответственно изменяются и потери от вихревых токов в электропроводящем покрытии поплавка, вносимые в чувствительный элемент. Схема регистрации выделяет сигнал, пропорциональный вносимым в чувствительный элемент потерям, и, таким образом, связанный с измеряемым уровнем жидкости (2) .

Недостатком известного устройства является ограничение точности вследствие недостаточной чувствительности и низкой помехозащищенности чувствительного элемента с аналоговым представлением выходного сигнала измерительной информации, влияния состава среды над поплавком и трения поплавка о стенки сосуда.

Целью изобретения является увеличение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде

9/985! диэлектрической пластины, на противоположные поверхности которой нанесено электропроводящее покрытие в форме концентрических спиралей с взаимно противоположными направлениями намотки, начала спиралей электрически соединены с входом, концы — — с выходом электронного усилителя, а выход электронного усилителя подключен к регистратору.

Причем по периметру внутренней части сосуда установлена вставка из несмачивающегося материала, поплавок размещен внутри вставки и выполнен из несмачива1ощегося материала, радиус поплавка r выбран с соблюдением условия

К вЂ” г>г! + г И где R — внутренний радиус вставки из несмачивающегося материала; г! Г2 — р диу кривизнь1 Г!оверхности жидкости на поверхностях вставки и поплавка соответственно.

Чувствительный элемент выполнен радиусом, равным или меньшим радиуса электропроводя1цего покрытия поплавка.

Толщина диэлектрической пластины не превышает толщины спиралей.

На фиг. 1 представлено конструктивное построение устройства; на фиг. 2 — функциональная схема вкл1очения чувствительного элемента.

Устройство для измерения уровня жидкости, преимущественно, в сосудах систем гидростатического нивелирования состоит из закрытого металлического сосуда 1, частично заполненного жидкостью 2 и снабженного штуцерами 3 для подключения шлангов, соединяющих систему сосудов 1 между собой. По периметру внутренней части сосуда 1 установлена вставка 4, а внутри нее, на поверхности жидкости 2, размещен поплавок 5 со сплошным электропроводящим покрытием 6 в верхней части. Вставка 4+и поплавок 5 выполнены из несмачивающегося материала. Радиус поплавка

5 выбран с соблюдением условия (1). Над поплавком 5 жестко закреплена диэлектрическая пластина 7 с электропроводящим покрытием в форме спиралей 8 и 9 радиусом, равным или меньшим радиуса электропроводящего покрытия 6 поплавка. Спирали 8 и 9 на противоположных поверхностях диэлектрической пластины 7 установлены концентрически, со взаимно противоположными направлениями намотки. Толщина диэлектрической пластины 7 равна или меньше ширины проводников спиралей 8 и 9.

Расстояние от диэлектрической пластины 7 до электропроводящего покрытия 6 равно или меньше радиуса спиралей 8 и 9. Начала спиралей 8 и 9 посредством разъема

10 и коаксиального кабеля 11 электрически соединены с входом, а концы — посредством разьема 12 и коаксиального кабеля 13 —— с выходом электронного усилителя 14. Выход электронного усилителя 14 подключен к измерительному входу электронно-счетного частотомера 15.

Устройство работает следующим образом.

Силы поверхностного натяжения жидкости 2, при выполнении условия (1), удерживают поплавок 5 в центре сосуда 1, не давая ему приближаться к стенкам вставки

4, так, что вертикальные перемещения поп1О лавка 5 соответствуют контролируемым изменениям уровня жидкости 2. С изменением расстояния между электропроводящи!! покрытием 6 поплавка 5 и спиралями 8 и 9 изменяется взаимная индуктивность, обусловленная взаимодействием этих элементов, что приводит к изменению времени прохождения электромагнитной -волны с выхода электронного усилителя 14 на его вход по цепи коаксиальный кабель 13 — разъем

12 — — спирали 8 и 9 — — разьем 10 коаксиальный кабель 11. УказащГая цепь осуществляет запаздывающую обратную связь в электронном усилителе 14, приводящую к его самовозбуждению. Время прохождения электромагнитной волны по этой цепи определяет частоту генерации. B результате кон 5 тролирусмое изменение уровня жидкости 2 приводит к изменению частоты генепации, представляющей собой выходной сигнал измерительной информации устройства, регистрируемой электронно-счетным частотоме30 ром 15

Вследствие электрической емкости между спиралями 8 и 9 электрическое поле распространяющейся по ним электромагнитной Bo;Iны практически полностью сосредоточено в диэлектрической пластине 7 между снира"-5 лями 8 и 9. Поэтому с электропроводящим покрытием 6 и средой над поверхностью жидкости 2 взаимодействует только магнитное поле волны. Магнитная проницаемость этой среды не изменяется с изменением ее состава, следовательно, не изменяется и магнитное поле волны. Таким образом, изменение состава среды над поверхностью жидкости

2 не влияет на выходной сигнал измерительной информации.

Предлагаемое устройство позволяет уве4S личить точность измерения вследствие: — увеличения чувствительности чувствительного элемента в результате выбора времени прохождения электромагнитной волны в качестве информационного параметра; — получения выходного сигнала измерительной информации непосредственно в дискретной форме путем непосредственного преобразования времени прохождения электромагнитной волны в частоту генерации; — — увеличение помехозащищенности представлением выходного сигнала измерительной информации в дискретной форме; — исключения влияния состава среды над поверхностью жидкости;

979851 — исключения трения поплавка о стенки сосуда.

Вместе с тем представление информации в дискретной форме позволяет автоматизировать обработку данных измерений на электронно-вычислительной машине.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения уровня жидкости, преимущественно, в сосудах систем гидростатического нивелирования, содержащее сосуд, частично заполненный жидкостью, поплавок на поверхности жидкости, снабженный сплошным электропроводящим покрытием, чувствительный элемент, жестко закрепленный над поплавком и подключе!1ный к схеме регистрации, osè>(à(oùå(ñÿ тем, что, с целью повышения точности измерения, чувствительный элемент выполнен в виде диэлектрической пластины, на противоположные поверхности которой нанесено электропроводящее покрытие в форме концентрических спиралей со взаимно противоположными направлениями намотки, начала спиралей электрически соединены с входом, концы — с выходом электронного усилителя, а выход электронного усилителя подключен к регистратору.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, по периметру внутренней части сосуда установлена вставка из несмачивающегося материала, поплавок размещен внутри вставки и выполнен из несмачивающегося материала, радиус поплавка r выбран с соблюдением условия

R — г) г! +г2, где Р— внутренний радиус вставки из несмачива!ощсгося материала;

rI,r2 — радиусы кривизны поверхности жидкости на поверхностях вставки и поплавка соответственно.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем. что чувствительный элемент выпол11(11 !)ад(>х (0 (1, !)!i 1!н(>1:к ii. . i! меныll ц м (?адli > Ca элекТf)OIlf)OI ()!I?III((. I О !IОкпЫТ(1я Iгоll. I;IHI(;I.

4. (ñr 1)1? Éñтво (IО Ilil. " I! 3. Отли чаюи4ееся 1с ч,:IT(тол! ((:!11;I . Ii i. l. ктрl! ч(>(.((? Й пл;(с20 тинь! Il(. 1(р(вi II(!è(г г(? ((ц!!нь((IIII!) I ни.

1 (T(> i:I: (.(! (!ii!f?(? f)М;>IIlI!i, при:(ятыс во в(::.!)(ан?!с i! f)l! эксll(ртиз(1.,Хвторско(свпдсг(ль тв() СО..Р ,% 3!88!4, кгк 6 (!1 (.. !)(22, 1971).

2. 3;IH()êа Я(!(?((1!!! 54 22?()!1, к,.-.. (: О! F 23, !О, 197О.

979851

Составитель Ю. Ферштман

Редактор Н. Джуган Техред И. Верес Корректор Н. Буряк

Заказ 9339/26 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4