Сигнализатор уровня Советский патент 1986 года по МПК G01F23/284 

Изобретение относится к технике измерения и может быть использовано в стротельной, горной, горно-рудной химической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности для копт роля предельных уровней жидких, сыпучих и кусковых материалов. Из основного авт. св. № 981829 известен сигнализатор уровня, содержащий СВЧ-генератор, чувствительный элемент, исполнительное устройство, последовательно соединенные источник переменного тока и блок вентилей, подключенные на вход СВЧ-генератора последовательно соединенные СВЧ-диод и пиковый детектор, включенные между исполнительным устройством и излучателем, а излучатель выполнен в виде пассивного резонатора. Недостатком данного сигнализатора уровня является необходимость знать свойства контролируемого материала дл установки предварительного уровня отстройки от налипания материала на сигнализатор, что усложняет условия эксплуатации и уменьшает надежность и точность контроля веществ, склонных к налипанию. Целью изобретения является увеличение надежности контроля уровня веществ, склонных к налипанию. Это достигается тем, что известный сигнализатор уровня снабжен дополнительными последовательно соединенными амплитуд 1ым ограничителем, пиковым детектором и варикапом, включенными между выходом СВЧ-диода и входом |СВЧ-генератора. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие работу устройства; на фиг. 3 - конструкция излучателя, выполненного в виде пассивного резонатора. Сигнализатор уровня состоит из излучателя 1, СВЧ-генератора 2, вентилей 3, источника 4 переменного тока, СБЧ-диода 5, первого ni oBoro детектора 6, исполнительного устр(зйства 7, ограничителя 8 амплитуды, второго пикового детектора 9 и варикапа 10. Бункер 11 на фиг. 1 показан как один из объектов автоматизации. Сигнализатор уровня работает сле дующим образом. При подаче питающег напряжения U, в виде полупериодов выпрямленного, но не сглаженного напря жения (кривая 12) от источника 4 че 73 рез вентиль 3 на СВЧ-генератор 2 он вырабатывает переменное напряжение, модулированное по частоте (кривая 13). Это напряжение через элементы связи возбуждает излучатель 1, настроенный на частоту i (кривая 14). Амплитуда напряжения (J соответствует начальному эквивалентному сопротивлению излучателя. При отсутствии вещества в зоне контроля излучателя 1 на выходе СВЧдиода 5 образуются импульсы U-, (кривая 15). Амплитуда импульсов (Jj пропорциональна эквивалентному сопротивлению излучателя 1, зависящему от наличия или отсутствия материала и его свойств, а расстояние между импульсами tp определяется резонансной частотой излучателя 1. При этом на. выходе первого пикового детектора 6 имеем напряжение 1 (кривая 16), которое больше порогового напряжения пор (кривая 17) исполнительного устройства 7, и последнее не срабатывает. Импульсы Uj ограничиваются до напряжения (Jj ограничителем 8 амплитуды сверху (кривая 18), сглаживаются вторым пиковым детектором 9 (кривая 19) и, управляя варикапом 10, поддерживают частоту СВЧ-генератора 2, равную in (кривая 14). При достижении уровня контролируемого вещества излучателя 1 изменяется его эквивалентное сопротивление и резонансная частота (кривая 20). Это изменение приводит соответственно к резкому уменьшению амплитуды И импульсов (кривая 21) и увеличению р-асстояния между ними , . Резкое уменьшение амплитуды импульсов (кривая 21) приводит к снижению сигнала 114 (кривая 22) на выходе первого пикового детектора 6 и к пропаданию сигнала на выходе второго пикового детектора 9. Напряжение J. (кривая 22) становится меньше (кривая 17), а частота СВЧ-генератора 2 (кривая 23) резко отличается от i (кривая 14), что приводит к более четкому срабатьшанию исполнительного устройства. Когда происходит налипание вещества на рабочую поверхность датчика, изменяется резонансная частота излучателя 1 от i до i, (кривая 24). При этом, так как объем налипшей массы всегда намного меньше объема контролируемого вещества, а связь излучателя с веществом выбрана небольшой. эквивалентное сопротивление датчика уменьшается в зависимости от свойств материала. Уменьшение резонансной частоты излучателя 1 приводит к уве личению расстояния между импульсами Г, (кривая 25), а так как эквивалент ное сопротивление излучателя 1 при этом уменьшилось, то амплитуда импульсов (кривая 25) также уменьшится В этом случае сигнал U первого пикового детектора 6 (кривая 26) все-таки больше II ,,др исполнительного устройства 7 (кривая 17), и происходит частичное срабатывание устройства Импульсы из выхода СВЧ-диода 5 (кривая 25) ограничиваются ограничителем амплитуды 8 до уровня (кривая 27) и поступают на второй пиковый детектор Э, выходное напряжение которого управляет варикапом 10, перестраивая резонансную частоту СВЧ-генератора 2 до 1 (кривая 28) так, что устройство возвраш,ается в первоначальное состояние. При этой перестройке сигнализатор уровня отстраивается от любого уровн налипания в пределах рабочего диапазона сигнализатора, что увеличивает 73 точность и надежность контроля уровня веществ, склонных к налипанию вне зависимости от их свойств. Излучатель 1 представляет собой пассивный резонатор 29 (например, четвертьволновый отрезок длинной линии), выполненный конструктивно в одном корпусе 30 с генератором СВЧ 31. СВЧ-генератор 31 через элемент связи 32 соединен с пассивным резонатором 29, а в контуре СВЧ-генератора 2 включен варикап (на фиг. 3 не показан). Излучение СВЧ энергии происходит через щель 33, закрытую радиопрозрачным материалом. С помощью СВЧ-диода 34 сигнал с пассивного резонатора 29 передается на исполнительное устройство 7. Таким образом, введение в сигнализатор уровня последовательно соединенных амплитудного ограничителя, пикового детектора и варикапа, включенных между СВЧ-диодом и генератором СВЧ, обеспечивает увеличение надежности, точности контроля уровня веществ, склонных к налипанию.

СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ по авт.св. № 981829, отличаю-щ и и с я тем, что, с целью увеличения надежности контроля уровня веществ, склонных к налипанию, он снабжен дополнительными последовательно соединенными амплитудным ограничителем, пиковым детектором и варикапом, включенными между выходом СВЧ-диода и входом СВЧ-генератора. // &9 СД Ч