Способ измерения уровня жидкости Советский патент 1983 года по МПК G01F23/26 G01L13/06 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к области измерения уровня раздела сред, а также может быть использовано и в других областях, например при измерении давления жидкостными манометрами.

Известен способ измерения уровня с помощью емкостных датчиков, заключающийся в установке штыревого датчика в жидкой среде и определении величины, обратной козффициенту модуляции выходного сигнала датчика, по которой судят об измеряемом уровне

Недостатком такого способа является низкая разрешающая способность и низкая точность при дистанционном контроле.

Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ измерения уровня жидкости, включающий автоматический поиск уровня путем получения кодового сигнала с последовательно установленных измерительных емкостных ячеек, диэлек1рический зазор которых образует канал для . измеряемой жидкости L 2 J.

Недостатком известного способа измерения уровня является низкая разрешающая способность вследствие наличия шунтирующих емкостей между измерительными ячейками.

Цель изобретения - повышение разрешаквдей способности за счет устранения шунтирующих емкостей.

Указанная цель достигается тем,

10 что в способе измерения уровня жидкости, включающем в себя автоматический поиск уровня путем получения кодового сигнала с последовательно установленных измерительных

15 емкостных ячеек, диэлектрический зазор которых образует канал для измеряемой жидкости, кодовый сигнал получают последовательным замыканием двух соседних ячеек в параллель20ную цепь, а остальные замыкгиот на общую шину, причем положение уровня фиксируют при получении величины сигнала, промежуточной между величинами соответствующего сигнала от

25 двух соседних ячеек при наполовину заполненной нижней ячейке и при наполовину заполненной верхней ячейке.

Реализация предлагаемого способа

30 измерения уровня жидкости поясняется на примере измерения давления жидкостным манометром. На фиг. 1 приведен-жидкостной манометр, общий вид; на фиг. 2 блок-схема устройства, на фиг. 3 QxeMa, поясняющая работу коммутатор Жидкостной манометр (фиг. 1) состоит из резервуара 1 большого об ема, заполненного рабочей жидкостью 2 (например, водой), со вставленной в него стеклянной цилиндрической трубкой 3. Трубка 3 устанавливается вертикально и фиксируется относител но стояка 4. Свободный конец трубки 3 соединяется посредством резино вого шлайга 5 с областью, где производится измерение давления. Дпя измерения давления, большего атмосферного, резервуар соединяется при помощи шланга 6 либо с областью, где известное давление больше атмосферного, но меньше измеряемого, либо с источником известного давления. Через заливную горловину 7 про изводится заливка рабочей жидкости, а через кран 8 ее слив. Стеклянная трубка 3 разделяет пластины конденс тора 9 (фиг. 2), которые расположен параллельно друг другу и подключены через коммутатор 10 и дешифратор 11 к электронной следящей системе 12 (фиг. 1). Пластины конденсатора 9 укреплены на с.тойке 4, на котором имеется шкала (не показана), необходимая, например, при градуировке устройства. Пластины конденсатора 9 в секции подключены к коммутатору 10 (фиг. 2), состоящему из управляемых ключей и собранному, например, на базе диодных переключающихся микросхем. Коммутатор 10 сое динен с дешифратором 11 и электронной следящей системой 12, содержащей измеритель 13 емкости, с аналого-цифровым преобразователем 14, выход которого соединен с ключом управления индикатором 15 и логическими элементами 16 и 17 сравнения. Выходы логических элементов 16 и 17 сравнения подключены к логичес кому элементу 18 совпадения и ключам 19 и 20 управления реверсивным счетчиком 21. Реверсивный счетчик 2 соединен с дешифратором 11 и ключом управления индикатором 22 номера измерительной ячейки, соединенного с ключом управления индикаторо 15 и логическим элементом 18 совпадения. Тактовый генератор 23 соединен с ключами 19 и 20 управления реверсивного счетчика 21 и измерите лем 13 емкости. Коммутатор 10 подключает к измер телю 13 емкости одновременно две со седние пары пластин, соединенные па раллельно, причем только те, в пределах рабочего диапазона которых на ходится уровень рабочей жидкости или точнее, если он находится между серединой i-и ячейки и серединой (i+t) -йячейки. Остальные ячейки в этот момент закорочены. На фиг. 3 показано положение коммутатора 10, когда пластины i-й ячейки совместно с пластинами (i+1)-й ячейки подключены к измерителю 1Э емкости. Остальные ключи в этот момент закоротили оставшиеся пластины. В зависимости от величины N, записанной в реверсивном счетчике 21 (рис. 3, позволяющем записать число не менее N , где J - максимальное число ячеек, дешифратор 11 подключает соответствующие i-ю и (1+1)-ю ячейки к измерителю 13 емкости. При этом величина N связана с номерами ячеек так, что i-й и |(1+1)-й ячейкам соответствует . Остальные ячейки в этот момент закорачиваются. Цифровые логические элементы 16 и 17 сравнения при величине измеряемой емкости С больше меньше (где С и С,,, соответствуют значениям емкости, когда уровень, рабочей жидкости находится на середине соответственно (+1)-й ячейки и i-й ячейки) на своих выходах выдают 1, которая управляет реверсивным счетчиком 21 через ключи управления 19 и 20, подключая суммирующий или вычитающий входы к генератору 23 тактовых им- пульсов. Соответственно вырабатывается команда на подключение либо (+1)-й и (+2)-й ячейки, либо i-й и (i-1 ) измерителю 13 емкости и производится закорачивание отключенной ячейки. Когда N соответствует ячейкам в рабочем диапазоне которых находится уровень жидкости, т.е..-jгти wiaX на выходах логических элементов 16 и 17 сравнения появляется О, который отключает реверсивный счетчик 21 от генератора 23 тактовых импульсов и переводит его в режим памяти (ожидания. Одновременно на выходе логического элемента 1В совпадения появляется 1, которая подключает через ключи управления индикатором 22и 15 кодовые значения N и С для регистрации. В этом состоянии схема находится до тех пор, пока уровень жидкости не переместится в следующую пару ячеек. Темп опроса измерителя 13 емкости задаётся генератором 23тактовых импульсов и может быть выбран в зависимости от условий и задач эксперимента. Между соседними ячейками имеются шунтирующие емкости. Если просто измерять емкость ячейки, в которой находится уровень жидкости, то появится погрешность- измерения, обусловленная непостоянством шунтирующих данную ячейку емкостей. Суммарная величина шунтирующих емкостей существенным образом зависит от положания уровня жидкости. Кроме того, величина шунтирующей емкости может стать одного порядка с емкостью ячей ки при. уменьшении расстояния между ячейками и длины пластин в ячейках. Устраняются эти недостатки следую щим образом. К измерителю 13 емкост подключаются одновременно пластины двух соседних ячеек, соединенных па раллельно, причем только тех, между серединами которых находится урог вень жидкости. Остальные пластины в этот момент закорачиваются. Предлагаемый способ подключения позволяет повысить разрешгиощую способность измерения за счет устранения влияния шунтирующих емкостей. Формула изобретения Способ измерения уровня жидкости включающий автоматический поиск уро ня путем получения кодового сигнала с последовательно установленных измерительных емкостных ячеек, диэлектрический зазор которых образует канал для измеряемой жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности за счет устранения шунтирующихемкостей, кодовый сигнал получают последовательным замыканиемдвух соседних ячеек в параллельную цепь, а остальные замыкают на общую шину, причем положение уровня фиксируют при получении величины сигнала, промежуточной между величинами соответствующего сигнала от двух соседних ячеек при наполовину заполненной нижней ячейке и при наполовину заполненной верхней ячейке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство.СССР 213370, кл. G 01 F 23/26, 29.04.66. 2.Bowden К.R.R., Johnston T.S. Novel capacitance 1evel-sensing transducers.- Jn. Industrial measurement techniques for one - I ine computers. - lEE Conf, Publ, 1968, 43, p. 22-29 (прототип).

.Ю

fZ

/

i

ц

1 f

Составитель H, Киэилов Редактор М. Янович Техред м.ТеперКорректор А. Дзятко

Заказ 1355/39 Тираж 641Подписное

ВНИИПИ Государственного кс 4итета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

Л

с с