Способ контроля уровня электропроводящих сред Советский патент 1983 года по МПК G01F23/284 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля уровня электропроводящих сред в различных емкостях, в частности для измерения уровня жидкого металла в роторных кристаллизаторах литейно-ирокатного агрегата цветных И черных металлов, где для передачи и приема электромагнитных волн представляется возможным использовать в качестве волновода канавку роторного кристаллизатора. Для измерения уровня электропроводящих сред применяются сверхвысокочастотные (СВЧ) уровнемеры, в которых используется принцип зондирования СВЧ-сигна-. лом поверхности контролируемой среды через газовую фазу над средой, и при этом об уровне среды судят по значению интервала времени между моментом посылки зондирующего и моментом приемаотраженного от поверхности радиосигналов, или по амплитуде (фазе) стоячей волны, образующейся в пространстве между антенной излучателя и поверхностью контролируемой среды 1. Недостатками таких уровнемеров являются невысокая точность, сложность конструкции и зависимость результата от начального положения уровня, т. е. необходимость установки перед началом процесса измерения значения выходного сигнала, соответствующее данному положению уровня в емкости. Наиболее близким к предлагаемому является способ, в соответствии с которым определяется число полуволн интерференционной картины, образованной в волноводной приемо-передающей линии (линии связи), погруженной в контролируемую среду перпендикулярно ее поверхности 2. Недостатком известного способа является невысокая точность измерения. Цель изобретения - повыщение точности измерения при одновременном упрощении аппаратурной реализации. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля уровня электропроводящих сред, при котором в контролируемую среду погружают закороченный с одного конца волновод, возбуждают электромагнитные колебания более, чем на двух резонансных частотах, и по величине, обраТно пропорциональной интервалу времени между двумя крайними из любых трех следующих друг за другом резонансных импульсов, судят об уровне электропроводящих сред. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы; на фиг. 3 - предлагаемый датчик, установленный на роторном кристаллизаторе; на фиг. 4 - экспериментальная кривая (сплошная линия) зависимости длины резонатора от интервала времени между двумя крайними из любых трех следующих друг за другом резонансных импульсов. Характеристика снята при сечении волновода ахз 10x23 мм, изменение частоты ± 9 ,8 МГц от несущей, генератор типа ГЛПД-2. Примером реализации способа является устройство контроля уровня электропроводящих сред, состоящее из датчика и вторичного преобразователя. Датчик содержит (фиг. 1) направляющий ответвитель 1, к которому подсоединены СВЧ-генератор 2 изменяющейся частоты, детекторная головка с детектором 3 и- линия связи в виде прямоугольного волновода 4. Вторичный преобразователь содержит генератор 5 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), устройство 6 запуска ГЛИН и установки нуля триггеров, формирователя 7 импульсов, триггеров 8 и 9, интегратора 10 и индикатора 11. Прибор работает следующим образом. Модулированные пилообразным напряжением СВЧ колебания от генератора 2 через направленный ответвитель 1 и линию 4 связи, погруженную в контролируемую среду, излучаются в ее сторону. Волноводный резонатор образуется короткозамыкающим порщнем детекторной головки, основной ветвью направленного ответвителя и поверхностью контролируемой среды. На детекторе 3 образуются резонансые импульсы, которые подаются на счетный вход первого триггера 8, работающего от переднего фронта импульса в режиме деления частоты. Выход триггера 8 соединен с входом второго триггера 9. Оба триггера устанавливаются в нулевое состояние при запуске ГЛИН 5. Резонансный импульс fp-j приводит триггеры 8 и 9 в единичное состояние (фиг. 2). Импульс fp приводит триггер 8 в нулевое состояние Импульс приводит триггер 8 в единичное, а триггер 9 в нулевое состояние. Время нахождения триггера 9 в единичном состоянии равняется tp.-tp., и обратно пропорционально длине резонатора, которой определяется уровень среды.

tp 1tptpi-1

on 0

СПОСОБ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ СРЕД, при котором в контролируемую среду погружают закороченный, с одного конца волновод, возбуждают в нем электромагнитные колебания основного типа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, возбуждают электромагнитные колебаия более, чем на двух резонансных частотах, и по величине, обратно пропорциональной интервалу времени между двумя крайними из любых трех следующих друг за другом резонансных импульсов, судят об уровне электропроводящих сред. (Л с: оо

tpi-r- ip-f

Фиг. 2

ФиаЗ

l10}

мм

8,5

Теоретическая 3/(crrepuMeHma i}Haff

p+} tp-f, мсек

игЛ