Резонансный уровнемер Советский патент 1984 года по МПК G01F23/284 

00

со о ел

РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМЕР по авт.св. № 654858, отличающ и и с я тем, что, с целью повьшения быстродействия, в цепь, связывающую выход задающего генератора с входом реверсивного счетчика. дополнительно введены последовательно соединенные блок вьщеления абсолютной величины напряжения расстройки и управляемый генера тор тактовых импульсов таким образом, что вход блока вьщеления абсолютной величины -напряжения расстройки с выходом задающего генератора связан через дискриминатор, а счетный вход реверсивного счетчика связан с выходом управляемого генератора тактовых имяульсов.

Фаб. 1 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для прецизионного измерения уровня жидкости. По основному авт.св. № 654858 известен резонансный уровнемер с подстройкой частоты генератора к резонансной частоте датчика или злектрического колебательного конту ра, в который датчик входит как переменное реактивное сопротивление, однозначно зависящее от измеряемого уровня. Уровнемер содержит датчик с детектором, генератор высокочастотных колебаний и систему подстрой ки частоты генератора, включающую задающий генератор с частотным моду лятором, подключенные к последовательно соединенным частотному дискриминатору и варикапу, а также дополнительную обратную связь в виде последовательно соединенных двух разнополярных ключей, реверсивного счетчика и преобразователя код-напряжение, подключенных к выводам ва рикапа, при этом счетный вход ревер сивного счетчика соединен с выходом задающего генератора. Известный уровнемер характеризуется недостаточно высоким быстродействием ввиду низкой частоты зада ющего генераторд. Простое повьшение частоты задающего генератора приводит к неустойчивости в работе, кото рая проявляется в виде периодически колебаний выходного сигнала, возникающих в результате взаимного действия опережения дополнительной и запаздывания основной обратных свя,зей в системе подстройки частоты. Цель изобретения - повьшение быстродействия уровнемера. Указанная цель достигается тем, что в резонансном уровнемере в цепь связывающую выход задающего генератора с входом реверсивного счетчика дополнительно введены последовательно соединенные блок вьщеления абсолютной величины напряжения расстро ки и управляемый генератор так .товых импульсов образом, что вход блока вьщеления абсолютной величины напряжения расстройки с выходом задающего генератора связан ч рез дискриминатор, а счетный вход реверсивного счетчика связан с выходом управляемого генератора такто вых импульсов. На фиг.1 изображена блок-схема резонансного уровнемера, на фиг.2 принципиальная схема блока вьщеления абсолютной величины напряжения расстройки и управляемого генератора тактовых импульсов. Уровнемер состоит из высокочастотного генератора 1, датчика 2 с детектором, частотомера 3 и системы подстройки частоты, выполненной в виде задающего генератора 4, частотного модулятора 5, варикапа 6, усилителя 7 низкой частоты, частотного дискриминатора 8, устройства дополнительной обратной связи, содержащего разнополярные ключи 9, реверсивный счетчик 10, преобразователь 11 код-напряжение, блок 12 вьщеления абсолютной величинм напряжения расстройки и управляемый генератор 13 тактовых импульсов. Уровнемер работает следующим образом. Вь1сокочастотное напряжение с генератора 1 подается на датчик 2. Сигнал расстройки с детектора датчика 2 поступает в систему подстройки частоты, которая обеспечивает слежение частоты генератора 1 за резонансной частотой датчика 2. Уровень измеряемой жидкости определяется по показаниям частотомера 3, измеряющего несущую частоту генератора 1. С помощью задающего генератора 4 в системе подстройки частоты, напряжение которого подается на частотный модулятор 5, обеспечивается частотная модуляция напряжения высокочастотного генератора 1. Кроме того, напряжение задающего генератора 4 подается в качестве опорного на частотный дискриминатор 8. С опорным напряжением сравнивается низкочастотное напряжение, поступающее, на дискриминатор 8 с детектора датчика 2 через усилитель 7 низкой частоты. При несовпадении несущей частоты высокочастотного генератора 1 и резонансной частоты дг.тчика на выходе дискриминатора появляется постоянное напряжение расстройки. Величина его определяется разностью частот генератора и датчика,а знак - знаком этой разности. Это напряжение подается на варикап 6 подстройки частоты высокочастотного генератора 1. Кроме того, с выхода частотного дискриинатора 8 напряжение расстройки подается на вход разнополярных ключей- 9 и на вход блока 12 вьщеления абсолютной величины напряжения расстройки, выход которого соединен с управляющим входом генератора 13 тактовых импульсов. В зависимост от знака напряжения расстройки срабатывает один из ключей 9, и реверсивньй счетчик 10 начинает сум мировать или вычитать импульсы, пос тупающие на счетный вход от. управляемого генератора. 13 тактовых им пульсов. Код числа на выходе реверсивного счетчика Ш преобразуется преобразователем 11 код-напряжение в постоянное напряжение, подаваемое на варикап 6. Таким образом, на варикап 6 поступают два напряжения: напряжение расстройки с выхода частотного дискриминатора и ступенчато изменяющееся во времени напряжение с преобразователя код-напряжение. Напряжение, вьфабатываемое дополнительной обратной связью, создает на варикап 6 смещение, приближающее частоту вы сокочастотного генератора 1 к резонансной частоте датчика 2. Это напряжение смещения изменяется до тех пор, пока напряжение расстройки. уменьшаясь, станет меньше пороговог напряжения срабатывания ключей 9. В результате срабатывания ключей 9 реверсивный счетчик 10 прекращает счет, и напряжение на вькоде преобразователя 11 код-напряжение перестает изменяться. После прекращения счета напряжение на варикапе 6 определяется, в основном, напряжени ем на выходе устройства дополнительной обратной связи. Остаточное напряжение, подаваемое на варикап 6 с выхода частотного дискриминатора 8 по основной связи, обеспечивает слежение частоты генератора 1 за резонансной частотой датчика 2 в зо нечувствительности устройства допол нительной обратной связи, определяемой порогом срабатывания ключей 9. Напряжение расстройки положитель ной или отрицательной полярности с выхода частотного дискриминатора подается дополнительно на вход блок 12 вьщеления абсолютной величины напряжения расстройки, на выходе которого однополярное напряжение расстройки управляет частотой импульсов управляемого генератора 13 тактовых импульсов и изменяет его частоту от максимальной до минимальной в соответствии с изменением величины расстройки на выходе частотного дискриминатора. Тактовые импульсы поступают на счетньУ вход реверсивного счетчика 10 и меняют скорость суммирования или вычитания импульсов. Соответственно, преобразователь 11 код-напряжение подает иа варикап напряжение смещения, скорость изменения которого максимальна при максимальной разности частот генератора 1 и датчика 2. По мере приближения несущей частотЬ к резонансной частоте датчика 2 напряжение смещения уменьшается до нуля, а скорость изменения напряжения смещения уменьшается до минимальной, обеспечивая плавный и устойчивый ход подстройки в цепях основнрй и дополнительной обратных связей. Б результате повышается быстродействие устройства в целом при сохранении необходимой устойчивости. Блок выделения абсолютной величины напряжения расстройки может быть выполнен на операционном усилителе А1 (фиг.2). Полярность выходного напряжения блока опреде/ яется направлением включения диодов V1 и V2 и не зависит от полярности подаваемого на вход напряжения. Управляемый генератор тактовых импульсов с времязадающей КС-цепью может быть выполнен на двух инверторах D 1.1 и D 1.2 цифрой ой интегральной логики на МОП-структурах. Управление частотой генератора производится с помощью полевого транзистора V3, канал которого используется в качестве переменного сопротивления, управляемого напряжением. Остальные элементы, входяи(ие в эти схемы, служат для обеспечения заданных режимов работы. Предлагаемый уровнемер характеризуется- повьппенным быстродействием.

Фи8.2