Сигнализатор уровня

 

ОП ИСАН

ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ

Союз Советских

Социалистических

Республик н)981829 (61) Дополнительное к авт. спид-ву (22)Заявлено 27. 03 78 (2!) 2615441 (51)NL. Кл. с присоединением заявки М

G 01 F 23/28

9кудвретевнны6 кшентет

СССР вв делен изобретвннй н втврытнй (23) Приоритет

Опубликовано 15. 12.82. Вюллетен

Дата опубликования описания 18..

53) УДК 681.128. .82(088.8) И.А. Бражников, Н.С. Моргунов, В.:Б. Верник,-Н;Я„:;Ско1еов, А.И, Осмоловский и Б,Л.: Ценципер ..

i

М

Днепропетровский горный институт им.- Артема и Йинс ий филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по автоматййенвии предприятий промышленности строительных материалов (72) Авторы изобретения (7!)Заявители (54) СИГНАЛИЗА ОР УРОВНЯ

Изобретение относится к технике измерения и может быть использовано в строительной, горной, горно-рудной, химической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности для контроля предельных уровней жидких, сыпучих и кусковых материалов.

Известны сигнализаторы предельного уровня жидких, сыпучих и кусковых материалов, содержащие ВЧ или СВЧ ге- 1о нератор, чувствительный элемент и исполнительное устройство {1) .

Недостатком таких устройств является низкая надежность контроля веществ к налипанию, так. как слой налипного вещества на поверхности чувствительного элемента сигнализатора приводит к изменению. емкости между электродами и ложному сраба тыванию. m

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сигнализатор жидких, сыпучих и кусковых мате" риалов, содержащий СВЧ генератор, исполнительное устройство, чувствительный элемент, выполненный в виде двух антенн, одна из которых включена на выход генератора, а другая через последовательно соединенные выпрямитель и конденсатор подключена к входу исполнительного устройства )2).

Недостатками данного сигнализатора уровня являются сложность конструкции чувствительного элемента, обусловленная наличием двух антенн и ограниченная область применения, так как он не позволяет контролировать уровень веществ, склонных к налипанию, изменяющийся со скоростью менее 5 см/с, и уровень веществ с малыми проводимостями.

Цель изобретения - расширение области применения за счет контроля уровня веществ, склонных к налипанию, 81829 4

СВЧ генератор 2 выполнен по схеме емкостей трехточки; блок вентилей

3 состоит иэ двухполупериодных выпрямителей; блок питания 4 представляет собой понижающий трансформатор; пиковый детектор 6 состоит из транзистора и запоминающий емкости0 исполнительное устройство 7 представляет собой компаратор, нагрузкой которого является электромагнитное реле. Бункер 8 на фиг. 1 показан как один из объектов автоматизации.

Сигнализатор предельного уровня работает следующим образом.

По подаче питающего напряжения

Ц в виде полупериодов выпрямленного, но не сглаженного напряжения (кривая 9) от блоков 4 и 3 СВЧ гене- ратор 2, он вырабатывает переменное напряжение, модулированное по частоте (кривой 10). Это напряжение через элементы связи возбуждает излучатель 1, настроенный на частоту Ко (кривая 11). Амплитуда напряжения U< соответствует начальному эквивалент ному сопротивлению излучателя 1.

При отсутствии вещества в зоне контроля излучателя 1, на выходе

СВЧ диода 5 образуются импульсы U (кривая 12). Амплитуда импульсов U> пропорциональна эквивалентному сопротивлению излучателя 1, а расстоя/\ I ние между ними ьо определяется его резонансной частотой. При этом на

3 9 изменяющегося со сколь угодно малой скоростью.

Укаэанная цель достигается тем, что в сигйалиэатор уровня дополнительно введены последовательно соеди ненные источник переменного тока и блок вентилей, подключенные на вход

СВЧ генератора, последовательно соединенные С ВЧ диод и пиковый детектор, включенные между исполнительным устройством и излучателем, а излучатель выполнен в виде пассивного резонатора.

На фиг. приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие работу устрой ства; на фиг. 3 - конструкция излучателя, выполненная в виде пассивного резонатора.

Устоойство состоит из излучателя

1, СВЧ генератора 2, вентилей 3, источника переменного тока 4, СВЧ диода 5, пикового детектора 6, исполнительного устройства 7. (5

20 аз

3$

4$

И выходе пикового детектора 6 имеем напряжение> которое больше порогового напряжения U>zp (позиция 13) исполнительного устройства 7 U4(позиция 14), и последний не срабатывает. При достижении уровня контролируемого вещества излучателя 1 из" меняется его эквивалентное сопротивление и резонансная частота (кривая

15). .Это изменение приводит к уменьшению амплитуды U импульсов (кри3 вая 16) и увеличению расстояния между ними „ . Уменьшение амплитуды л импульсов (кривая 16) приводит к снижению сигнала U (позиция 17) на выходе пикового детектора 6. Напряжение U4 (позиция 17) становится меньше Utt (позиция 13) что .приводит к срабатыванию исполнительного устройства.7.

Когда происходит налипание вещества на рабочую поверхность датчика, изменяется резонансная частота излучателя 1 до f, при этом его эквивалентное сопротивление уменьшается незначительно (кривая 18), так как объем налипшей массы всегда намного меньше объема контролируемого вещества, а связь излучателя с веществом выбрана небольшой. Уменьшение резонансной частоты излучателя 1 приводит к увеличению расстояния между импульсами 1 (кривая 19), так как эквивалентное сопротивление излу- . чателя 1 при этом уменьшилась незначительно, то амплитуда 11 импульсов (кривая 19) практически остается постоянной. В этом случае сигнал Uq пикового детектора 6 (позиция 20) больше U,tt р исполнительного устройства 7 (позиция 13) и полного срабатывания не происходит.

Излучатель 1 представляет собой пассивный резонатор,(например, четвертьволновый отрезок длинной линии

21), выполненный конструктивно в одном корпусе 22 с генератором СВЧ 23.

СВЧ генератор 23 через элемент связи

24 соединен с пассивным резонатором

21. Излучение СВЧ энергии происходит через щель, закрытую радиопрозрачным материалом 25. С помощью СВЧ диода 26 сигнал с пассивного резонатора 21 передается на исполнительное устройство.

Таким образом, питание СВЧ генератора через вентили источником переменного тока, а также введение пикоформула изобретения

5 98 вого детектора позволяет исключить влияние налипшей массы вещества на работу сигнализатора, так как устрой ство реагирует только на амплитуду импульсов, а расстояние между ними никакого воздействия йе оказывает.

Как видно из описания работы устройства, на скорость изменения уровня контролируемого вещества никаких ограничений не накладывается.

Сигнализатор уровня, содержащий

СВЧ генератор, чувствительный эле-. мент и исполнительное устройство, отличающийся тем, что, с целью расширения области примене1829 6 ния за счет контроля уровня веществ) склонных к налипанию, изменяющегося со сколь угодно малой скоростью, в него дополнительно введены последовательно соединенные источник переменного тока и блок вентилей, подключенные на вход СВч генератора, последовательно соединенные СВЧ диод и пиковый детектор, включенные меж-.

30 ду исполнительным устройством и излу чателем, а излучатель выполнен в виде пассивного резонатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

15 1. Авторское свидетельство СССР

У 442380, кл. G 01 F 23/26, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР 380962, кл. G Ol F 23!28, 1971 (прототип).

981829

Корректор В. Ьутяга

Подписное редактор М. Бандура Техреду Т.Маточка

Заказ 9697/60 ТиРаж 673

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОД Москва, N-Я И шская наЯ«„д 4Д

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