ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫЙ ТОПЛИВОМЕР Российский патент 1994 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения массы диэлектрических жидкостей, например авиационных топлив.

Наиболее близким к предлагаемому является топливомер, содержащий датчик уровня с парой диодов, усилитель тока канала датчика уровня с подключенным к его выходу индикатором, генератор периодического сигнала с постоянным произведением амплитуды напряжения на частоту, датчик-компенсатор с парой диодов, опорный (постоянный) конденсатор со своей парой диодов и усилитель тока опорного канала. Все диоды помещены в жидкость, т.е. имеют его температуру. Опорный конденсатор выбран высокоточным и термостабильным. На выходе каждой диодной пары постоянный ток прямо пропорционален току через соответствующий конденсатор, определяемому емкостным сопротивлением конденсатора и падением напряжения на том или ином диоде в тот или иной полупериод напряжения генератора. Суммирование постоянных токов цепей компенсатора и опорного конденсатора позволяет выбрать коэффициент передачи общей цепи в зависимости от соотношения емкостей указанных конденсаторов в соответствии с топливным индексом, а с помощью напряжения усилителя канала компенсации, преобразовав это напряжение в ток, скомпенсировать ток на входе усилителя канала датчика уровня, т. е. скомпенсировать начальную емкость датчика уровня.

Недостатками прототипа являются сложность технического решения, обусловленная наличием датчика-компенсатора диэлектрической проницаемости и канала усиления его тока, а также наличием методической погрешности, обусловленной существованием неизмеряемых объемов жидкости в зоне размещения датчика компенсации в баке с жидкостью.

Целью изобретения является повышение точности измерения массы топлива за счет исключения неизмеряемых объемов бака и упрощение устройства.

Это достигается тем, что в электроемкостный топливомер, содержащий датчик и опорный конденсатор, включенные в диагональ диодного циркулятора, генератор напряжения переменного тока, усилитель постоянного тока, подключенный к другой диагонали диодного циркулятора, регулируемого усилителя, включенного между генератором напряжения переменного тока и точкой соединения датчика с опорным конденсатором. При этом отсутствуют дополнительная линия связи и дополнительный канал измерения по температуре топлива. Функцию термомента выполняют диоды, выпрямляющие токи датчика уровня и опорного конденсатора. А для того, чтобы емкость датчика и температура были мультипликативны, использован опорный конденсатор с парой диодов, выходной ток которых противоположен по направлению выходному току диодов датчика уровня. Регулируемый усилитель представляет собой обычный усилитель с возможностью установки его коэффициента передачи по напряжению.

На чертеже представлена схема предлагаемого топливомера.

Электроемкостный топливомер содержит датчик уровня 1, опорный конденсатор 2, четыре диода 3, генератор напряжения переменного тока 4, усилитель постоянного тока датчика 5 и регулируемый усилитель 6.

Выход генератора 4 подключен через регулируемый усилитель 6 к точке соединения первых обкладок датчика 1 с опорным конденсатором 2, усилитель постоянного тока 5 подключен к катоду первого и аноду четвертого диодов, вторая обкладка датчика 1 подключена к катоду второго и аноду первого диодов, а вторая обкладка опорного конденсатора 2 соединена с анодом третьего и катодом четвертого диодов.

Топливомер работает следующим образом.

В точку соединения датчика 1 с опорным конденсатором 2 подается через регулируемый усилитель 6 напряжение U_г генератора 4. Выходной ток датчика 1 по схеме имеет отрицательную полярность, а выходной ток опорного конденсатора 2 - положительную полярность. Если емкость опорного конденсатора 2 равна емкости "сухого", т.е. не погруженного в топливо датчика 1, то равны и токи по модулю, а следовательно, суммарный ток на линии равен нулю. Этим скомпенсирована начальная емкость датчика 1. Так как параметры диодов 3 близки друг к другу, то при равных токах падения напряжений на них различаются чрезвычайно мало ввиду малости дифференциального сопротивления диода. Этим обеспечивается высокая стабильность нуля топливомера. Также в силу совпадения или близости параметров диодов их температурный уход практически одинаков, т.е. температурная стабильность нуля топливомера также высока.

При заполнении датчика 1 топливом увеличивается емкость за счет увеличения столба жидкости по уровню. Это приводит к увеличению тока и, как следствие, к увеличению выходного напряжения топливомера U_вых на выходе усилителя постоянного тока 5.

С изменением температуры топлива происходит изменение диэлектрической проницаемости топлива е и его плотности p. Это приводит к изменению показаний по уровню. Для компенсации этих изменений при измерении массы топлива следует ввести коррекцию по температуре таким образом, чтобы скомпенсировать температурные изменения уровня. Так как с ростом температуры значения е, p (и топливного индекса 1) уменьшаются, то уменьшение тока через емкость датчика за счет 1 следует скомпенсировать соответствующим увеличением этого тока за счет уменьшения падения напряжения U_д на том или ином диоде в тот или иной полупериод напряжения генератора переменного тока. Соответствующее увеличение тока достигается выбором величины напряжения U_г генератора 4 с помощью регулируемого усилителя 6.

Использование: в измерительной технике, может применяться для измерения массы диэлектрических жидкостей. Сущность изобретения: топливомер содержит датчик уровня 1, опорный конденсатор 2, генератор напряжения тока 4, усилители постоянного тока 5, регулируемый усилитель 6. Датчик и опорный конденсатор включены в диагональ диодного циркулятора, к другой диогонали которого подключен усилитель постоянного тока, а генератор через регулируемый делитель соединен с точкой соединения датчика и опорного конденсатора. 1 ил.

ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫЙ ТОПЛИВОМЕР, содержащий генератор напряжения переменного тока, усилитель постоянного тока, чытыре диода, датчик и опорный конденсатор, первые обкладки которых соединены между собой, отличающийся тем, что в него введен регулируемый усилитель, включенный между генератором напряжения переменного тока и точкой соединения обкладок датчика и опорного конденсатора, при этом анод первого и катод второго диодов подключены к второй обкладке датчика, анод третьего и катод четвертого диодов соединены с второй обкладкой опорного конденсатора, анод второго и катод третьего диодов соединены между собой и заземлены, а анод четвертого и катод первого диодов подключены к входу усилителя постоянного тока.