ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ Российский патент 1998 года по МПК G01F23/284 

Изобретение относится к бесконтактным средствам измерения уровня различных физических сред и может быть применено в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Известен уровнемер, содержащий СВЧ-генератор фиксированной частоты и блоки обработки информации, основанный на явлении возникновения интерференции в волноводе [1, с.93]
К недостаткам уровнемера следует отнести использование в качестве измерительного блока диодной секции из трех диодов, что предопределяет невозможность непрерывного измерения уровня с высокой точностью. Необходимость погружения волновода в контролируемую среду ограничивает область его применения и не позволяет проводить измерения агрессивных сред.

Наиболее близким по совокупности признаков является бесконтактный интерференционный СВЧ-уровнемер, содержащий СВЧ- генератор фиксированной частоты с передающей антенной и регулируемым аттенюатором, измерительный волновод с приемной антенной, измерительные зонды, логический блок и цифровой индикатор [1, с.94] Зондирование и прием отраженного сигнала осуществляется с помощью передающей и приемной антенн. Сложение двух волн происходит в волноводе. В результате сложения возникает интерференция. Смещение стоячей волны измеряется зондами.

Достоинством устройства является бесконтактность измерения уровня.

Однако измерение смещения стоячей волны с помощью зондов резко увеличивает время получения информации об уровне вещества, снижает точность измерений и делает уровнемер малопригодным для автоматизированных систем управления технологическими процессами. Применение измерительного волновода практически не допускает разнесения передающей и приемной частей устройства, приводит к большим его габаритам и затрудняет использование в местах, труднодоступных для расположения вторичной аппаратуры. Кроме того, при работе бесконтактного интерференционного СВЧ уровнемера повышается СВЧ-фон окружающей среды.

Изобретение предназначено для решения задачи измерения уровня различных физических сред с сокращением времени получения информации об уровне вещества и повышением точности измерений при уменьшении габаритных размеров устройства с возможностью разнесения для удобства эксплуатации передающей и приемной частей.

Задача решается тем, что в известном бесконтактном интерференционном СВЧ-уровнемере, содержащем генератор фиксированной частоты с передающей антенной, приемную антенну и цифровой индикатор, отличительным признаком является то, что в него введены преобразователь частоты, фильтр нижних частот, малошумящий усилитель, фильтр верхних частот и детектор, а цифровым индикатором является микроамперметр, причем приемная антенна подключена к входу преобразователя частоты, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, подключенного своим выходом к входу малошумящего усилителя, выход которого подключен к входу фильтра верхних частот, соединенного своим выходом с входом детектора, к выходу которого подключен вход цифрового индикатора.

Получаемый при осуществлении изобретения технический результат, а именно, дистанционный бесконтактный контроль уровня с увеличением быстродействия и точности измерений, а также повышением компактности и удобств в эксплуатации устройства достигается за счет того, что блоки обработки информации выполнены в виде приемного устройства, содержащего приемную антенну, преобразователь частоты, фильтр нижних частот, малошумящий усилитель, фильтр верхних частот, детектор и индикатор.

На чертеже изображена структурная схема интерференционного высокочастотного измерителя уровня.

Интерференционный высокочастотный измеритель уровня состоит из передающей и приемной части. Передающая часть содержит генератор фиксированной частоты 1, к выходу которого подключена передающая антенна 2, представляющая собой электрический линейный излучатель. Приемная часть состоит из приемной антенны 3, подключенной к входу преобразователя частоты 4, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот 5, подключенного своим выходом к входу малошумящего усилителя 6, выход которого подключен к входу фильтра верхних частот 7, соединенного своим выходом с входом детектора 8, к выходу которого в свою очередь подключается цифровой индикатор 9.

Устройство работает следующим образом. По принципу действия система передатчик-приемник представляет собой вариант передачи немодулированного колебания высокой частоты и последующего приема его при помощи синхронного детектирования. Колебания от генератора фиксированной частоты 1 поступают на передающую антенну 2 и излучаются в свободное пространство. Приемной антенной 3 принимается сигнал от передатчика и отраженный от контролируемой среды сигнал. В результате сложения двух волн возникает интерференция. Принятые приемной антенной 3 сигналы поступают на вход преобразователя частоты 4. Низкочастотная составляющая разности частот полезного сигнала и сигнала внутреннего гетеродина преобразователя частоты 4 выделяется фильтром нижних частот 5 и усиливается малошумящим усилителем 6. С выхода малошумящего усилителя 6 сигнал через фильтр верхних частот 7 подается на детектор 8, детектируется и поступает на вход цифрового индикатора 9. По показаниям цифрового индикатора судят об уровне измеряемой среды.

В результате удается с высоким быстродействием и точностью осуществить преобразование значения уровня измеряемой среды в цифровую информацию. При этом устройство обладает компактностью и удобством в эксплуатации, а также возможностью работы в труднодоступных для размещения вторичной аппаратуры местах.

При создании устройства использованы известные из уровня техники блоки: преобразователь частоты (Радиоприемные устройства/ Под ред. А.П.Жуковского.- М. Высш. шк. 1989, с.82), фильтр нижних частот (там же, с.60), малошумящий усилитель (там же, с.8), фильтр верхних частот (там же, с.60), детектор (там же, с. 122), цифровой индикатор-микроамперметр, выпускаемый промышленностью на базе вольтметра В7-22А.

Использование: для бесконтактного измерения уровня различных физических сред. Сущность: интерференционный высокочастотный измеритель уровня, содержащий генератор фиксированной частоты, соединенный с передающей антенной, приемную антенну, подключенную ко входу преобразователя частоты, выход которого через фильтр нижних частот подключен ко входу малошумящего усилителя, соединенного через фильтр верхних частот с детектором, к выходу которого подключен вход цифрового индикатора. 1 ил.

Интерференционный высокочастотный измеритель уровня, содержащий генератор фиксированной частоты, соединенный своим выходом с передающей антенной, приемную антенну и цифровой индикатор, отличающийся тем, что он снабжен преобразователем частоты, фильтром нижних частот, малошумящим усилителем, фильтром верхних частот и детектором, причем приемная антенна подключена к входу преобразователя частоты, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, подключенного своим выходом к входу малошумящего усилителя, выход которого подключен к входу фильтра верхних частот, соединенного своим выходом с входом детектора, к выходу которого подключен вход цифрового индикатора.