Уровнемер Советский патент 1984 года по МПК G01F23/10 

Изобретение относится к измерител ной технике и предназначено для использования в системах контроля и регулирования уровня агрессивных жид ких сред Е герметичных объектах кон роля с высокими знергетическими пар метрами с повышенными требованиями к надежности и точности. Известны дискре1ные уровнемеры с термоэлектрическими преобразователями,- способные работать в уелоВИЯХ ядерных реакторов, содержащее расположенные по высоте измеряемого уровня термоэлектрические преобразователи и блок преобразования. Такие уровнемеры обладают высоко точностью измерения з/ровкя контроли руемой среды в дискретных точках пр статических режимах, обладают высокой эксплуатационной на,цел-;ностьк), обусловленной надежностью первичных преобразователейр способны работать в условиях агрессивных сред, высоки температур и давлений 1, Их недостатком является малая ра решающая способность, чем обусловле на з,начительная погрешность измерения уровня д промажьтках дискретными точками, зкачигельная дина ческая погрешность в дискретных точ ках особенно при измерении понижагащегося уровнЯр из-за длительного времени испарения остатков теплонос теля на терг юэлектрических преобразозателяхо з -течение которого OTcy-j. ствует изменение информации ка зыхо де уровнемера.- что в совокупкости не позвол-яет их .использовать з системах регулирования уровня теплоноо теля ядерных энергетических установок {ЯЭУ)о Увеличение числа термоэлектрических преобразоЕахе.пей с целью повышения точности ведет к значительным аппаратурным затратам,, усложняет устройство и снижает е.го надежностьS Известны также дискретные поп.лав ковые уровнемеры, содержащие дифсое.ренциально-траксформаторный датчик и измерительный преобраэоЕ атель „ Данные уровнемеры пре,дназначе1- Ь для раб-оты в услови.ях высоких температур до и давлений ДО 40 МЛ Иг следовательнор пригодны для цёле измерения уровня теплоносителя ЯЭУ 2. Их недостатком Ггвляется ненысокая точность f присущая дискретным уровкемерам. Наиболее близким к изобретению является двухканальная система измерения уровняр состоящая из двух дифференциально-трансформаторных датчи ков, днух нормирующих преобразователей,- двух стабилизаторов тока питания первичной цепи датчиков, источника опорного сигнала двух ко «тара торов,. четы10,е.х управляемых ключей я устройства суммирования и масштабирования i 3 . 1 Недостатками известной- системы является низкая точность и недоста.точно высокая надежность измерения низкая точность системы обусловлена нелинейностью характеристик датчиков и их зависимостью от изменеЕ-гин температуры в объекте контроля, в результате чего погрешность системы составляет не менее 2,5% от верхнего предела измерения. Невысокая информационная вадекность систе.м обусловлена тем,, что в системе устраняются только отказы,, вызьшae 1ыe обрывами в обмотках датчиков и в линии связи« к не устраняютси метрологические отказы, карактеризуегуие увеличением погрешности измерительных каналов, возникающие в процессов эксплуатации уровнемера,в Целью изобретения является повыи.ение точности и надежности измереПоставленная цель достигается тсм; что в уровнемерf содержащий два датчика уровня, связанные с двумя нормирующими преобразователями,стабилизатор тока, соединенный с одним КЗ датчиков, два компаратора, источник опорного сигналар соединенный с од-чим 1-13 компараторов, и усгро.йст.во cy v миpoвaкия и масштабирования, введены два .дифференциальных усилителя,- второй источник опорного сигнала.,, инерционное звено, дифференцируютая цепочка, одновибратор, схе.ма И. состоящая из трех аналоговых сл1очей, устройство памяти,, причем второй датчик уровня выполнен из термоэлектрических Г5реобразователей ypoBMHf расположенных по высоте изадеряемого уровня, при этом выход нормирующего преобразователя первого датчика, уровня соединен с входами двух дифференциальных усилителей,, с .входами инерционного звеЕга и с первьдм входом устр-ойства с тлмирова сия и маспггабирования, выход инерционного звена соединен с вторым входом первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с .входами первого и второго компараторов, вторые БКодлЫ которых соединены с выходами первого и -второго источников опорных сигналов р а зыхо.дь комn,j.paTopOB соединены с управляющими Нлодами двуханалоговых ключей И,, выход EiToporo нормирующего преос-разователя соединен с входом второго дифференциального усилителя и через дифференцирующую цепочку с в)одом одновибратораj выход которого соединен с управляющим входом третьего аналогового ключа К, при этом выход второго дифференциального усилителя через аналоговые ключи c.xsf/ы И соединен с входом устройства памяти, выход которого соединен вторым входом устройства суммирования и масштабирования, выход которого является выходом уровнемера. Повышение точности и информацион ной надежности производится в предлагаемом уровнемере путем введения постоянного действующей коррекции в выходной сигнал уровнемера Величина корректирующего сигнала определяется в результате сравнения выходных сигналов первого нормирующег преобразователя и второго нормирующего преобразователя при дискретном изменении его выходного сигнала в м менты практического равенства нулю динамического погрешности у рабочего термоэлектрического преобразователя уровня. В схеме уровнемера выявление моментов равенства нулю динамической погрешности рабочего термоэлектрического преобразователя обеспечивается с помощью инерционного звена, первого дифференциального усилителя и двух компараторов, которые выявляют допустимое значение и знак скорости изменения уровня. Момент дискретного изменения выходного сигнала второго нормирующего преобразователя выявляется с помощью дифференцирующей цепочки. Сравнение выходных сигналов первого и второго нормирующих преобразователей обеспечивается с помощью второго дифференциального усилителя. Д обеспечения возможности введения по стоянной коррекции выходного сигнала уровнемера используются: устройство памяти, устройство суммировани и масштабирования, а также одновибратор, задающий время, необходимое для записи в устройство памяти результата сравнения, и три аналоговых ключа схемы И, необходимых для ввода информации о коррекции в устройство памяти, управляемых выходны сигналами компараторов и одновибратора. На чертеже представлена структур ная схема уровнемера. Уровнемер содержит дифференциаль но трансформаторный датчик 1 уровня N термоэлектрических преобразователей 2 уровня стабилизатор 3 тока, первый нормирующий преобразователь 4, второй нормирующий преобразователь 5, два дифференциальных усилителя 6 и 7, интегрирующее звено 8, дифференцирующую цепочку 9, два источника 10 и 11 опорного сигнала,- одновибратор 12, два компа ратора 13 и 14, устройство 15 памяти, схему И 16, состоящую из трех аналоговых ключей 17 - 19, устройст во 20 суммирования и масштабирования . При изменении уровня контролируе мой среды на выходе преобразовател 4 формируется сигнал, пропорциональный измеряемому уровню. При этом на выходе преобразователя 5 формируется выходной сигнал, величина которого дискретно увеличивается или уменьшается в мсмент достижения контролируемой средой точки расположения соответствующего термоэлектрического преобразователя. Выходной сигнал преобразователя 4 поступает на первый вход устройства 20, на первый вход усилителя 6,.на торой вход усилителя 7j и через устройство 8 на первый вход усилителя 7.1. . Выходной сигнал усилителя 7 поступает на первые входы компараторов 13и 14, на вторые входы которых поступают сигналы с источников 10 и 11 Выходные сигналы компараторов 13 и 14поступают на управляющие входы ключей 18 и 19 схемы 16. Выходной сигнал преобразователя 5 поступает на второй вход усилителя б и на вход устройства 9, При этом на выходе усилителя 6 формируется сигнал разности сигналов преобразователей 4 и 5, который поступает на информационный вход ключа 19 схемы 16 . Выходной сигнал устройства 9, формируемый только в момент дискретного изменения выходного сигнала преобразователя 5, поступает на вход одновибратора 12, выходной сигнал которого поступает на управляющий вход ключа 17 схемы 16. Выходной сигнал схемы 16 поступает на второй вход устройства 20. Выходной сигнал усилителя 7, пропорциональный разности мгновенного значения выходного сигнала преобразователя 4 и его предшествующего значения, фop шpyeмoгo с помощью устройства 8, несет информацию о скорости и знаке изменения уровня. Компаратор 13 формирует сигнал, замыкающий ключ 18 схемы 16 при скорости изменения уровня меньше допустимого значения, определяемого выходным сигналом источника 10. Компаратор 14 с помощью источника,11 формирует сигнал,, замыкающий ключ 19 схемы 16 только при отсутсгувии изменения уровня или при его увеличении, так как в этом случае выходной сигнал усилителя 7 имеет, например, положительную полярность, величина которого больше или равна нулю. Таким образом, на вход устройства 15поступает с выхода устройства 6 сигнал коррекции, равный разности выходных сигналов преобразователей 4 и 5 только в моменты дискретного изменения выходного сигнала преобразователя 5 и равенстве нулю динамической погрешности, так как только в эти моменты замкнуты гее ключи

УРОВНЕМЕР, содержащий два датчика, связанных с двумя нормирующими преобразователями,, стабилизатор тока, соединенный с одним из датчиков, два компаратора, источник опорного сигнала, соединенный с одним из компараторов, и устройствосуммирования и масштабирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, в него введены два дифференциальных усилителя, второй источник опорного сигнала, инерционное звено, дифференцирующая цепочка, одновибратор, схема И, состоящая из трех аналоговых ключей, устройство памяти, причем второй датчик уровня выполнен из термоэлектрических преобразователей уровня, расположенных по высоте измеряемого уровня, при этом выход нормирующего преобразователя первого датчика уровня соединен с входами двух, дифференциальных усилителейf с входами инерционного звена и с первым входом устройства суммирования и масштабирования, выход инерционного звена соединен с вторым входом первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго источников опорных сигналов, а выходы компараторов соединены с управляющими входами двух аналого-g вых ключей схемы И, выход второго нормирующего преобразователя соединен с входом второго дифференциального усилителя и через дифференцирующую цепочку с входом одновибратора, выход которого соединен с управляющим входом третьего аналогового ключа схемы И, при этом выход второго дифференциального усилителя через аналоговые ключи схемы И соединен с входом устройства памяти, выход которого соединен с вторым ВХО-Ьамай. дом устройства суммирования и масштабирования, выход которого является выходом уровнемера.