Сигнализатор уровня криогенной жидкости Советский патент 1985 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к устройствам для сигнализации уровня заполнения различных резервуаров криогенной жидкостью, обладающей малой вели чиной диэлектрической проницаемости, Известно устройство для сигнализации уровня заполнения, которое содержит транзисторный автогенера|гор с двумя колебательными контурами один из которых включен в цепь коллектора, а другой - в цепь базы; между коллектором и базой включен конденса тор связи; емкостные датчики включены в качестве элементов колебательных контуров; выходной дискретный сигнал снимается с коллектора или ре зистора в эмиттерной цепи U Достоинство этого устройства состоит в том, что для формирования выходного сигнала в дискретной форме не требуется промежуточного дискриминатора. Выходной сигнал появляется в случае, если изменяется емкость датчика одного из колебательных контуров, т.е. применен общий резонансный критерий, позволяющий изменить режим автогенератора. Однако данное устройство не обладает чувствительностью, необходимой для контроля уровня заполнения криогенной жидкости. Наиболееблизким к изобретению является автогенераторный измеритель сигнализатор, который содержит автогенераторный измеритель, инвертор, передающий автогенератор с антенной и селективной приемник - частотомер; датчик включен в колебательный конту автогенераторного измерителя, который работает в режиме непрерывной генерации; амплитудный деаектор через элемент задержки вьщеляет сигнал, который управляет величинами сопротивления двух управляемых резисторов и емкости, включенных в цепи передающего автогенератора, работающего в режиме прерывистой генерации, таким образом, чтобы измени лась частота следования импульсов прерывистой генерации zj . К достоинствам этого устройства следует отнести высокую чувствительность по измеряемому параметру, так как измерения проводятся в непрерывном режиме и на оптимальной частоте, а также возможность осуществить ближ нюю телеметрию. 12 Однако это устройство не решает задачу надежного контроля уровня заполнения криогенной жидкости из-за его недостаточной чувствительности. Целью изобретения является повышение чувствительности сигнализатора. Поставленная цель достигается тем, что в сигнализаторе уровня криогенной жидкости, содержащем одноконтурный автогенератор, собранный по схеме С общей базой, в качестве элемента колебательного контура которого включен первый измерительный преобразователь, а в качестве элемента RG цепи автосмещения в эмиттерной цепи включен второй измерительный преобразователь, передающую антенну, подключенную к выходу автогенератора, селективное приемное устройство, состоящее из приемной антенны, узкополосного фильтра, усилителя, фильтрра низкой частоты и регистратора, первьй измерительный преобразователь вьшолнен в виде параллельно соединенных емкостного датчика с положительным температурным коэффициентом емкости и терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления, включенных параллельно колебательному контуру автогенератора, а второй измерительный преобразователь выполнен в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, подключенного к выходу операционного усилителя параллельно конденсатору RC-цепи автосмещения и параллельно соединенным емкостному датчику уровня и емкостному датчику с отрицательным температурным коэффициентом емкости, подключенных к -входу операционного усилителя, при этом оба измерительных преобразователя установлены на одной отметке по уровню. На фиг. 1 приведена блок-схема сигнализатора уровня заполнения; на фиг. 2 - электрическая схема с детализацией отдельных блоков. Сигнализатор уровня заполнения содержит автогенератор 1, его колебательный контур 2, состоящий из LC-цепи 3 и первого измерительного преобразователя 4, включающего в себя емкостный датчик 5 с положительным ТКЕ и терморезистор 6 с положительным ТКС, цепь фиксированного смещения 7, нелинейный элемент 8, элемент 9 связи, цепь 0 автосмещения. 3 состоящая из второго измерительного преобразователя 11, включающего в се бя емкостный датчик 12 уровня, емкостный датчик 13 с отрицательньм ТКЕ, операционный усилитель 14 и терморезистор 15 с отрицательным ТКС и RS-цепи 16, передающую антенну 17 и селективное приемное устройство 18, которое содержит приемную антенну 19, уз кополосный фильтр 20, усилитель 21, фильтр 22 низких частот и регистратор 23. Цепь фиксированног смещения (фиг, 2) состоит из резисторов 24, 25. Операционный усилитель 26 содержит в обратной связи резисторы 27, 28, Датчики блоков преобразователей 4 и 11 устанавливаются в резервуаре на необходимом для контроля уровне заполнения и подключены к колебательному контуру и цепи автосмещения автогенератора. Параллел но соединенные емкостный датчик 12 уровня и емкостный датчик 13 с отри цательным ТКЕ включены между общей ,1пиной устройства и входом операцион кого усилителя 14, выход которого подключен к КС-цепи 16 автосмещения Передающая антенна через конденсатор подключена к коллектору Транзис тора автогенератора. Сигнализатор уровня заполнения криогенной жидкости работает следующим образом. До заполнения ближней зоны емкост ного датчика 5 с положительным ТКЕ, терморезистора 6 с положительным ТКЕ емкостного датчика 12 уровня, емкостного датчика 13 с отрицательным ТКЕ и терморезистора 15 с отрицатель ным ТКС автогенератор 1, работакяций в режиме непрерывных колебаний, настраивается таким образом, чтобы его рабочая точка находилась на квазилинейном участке статической характеристики в области больших значений эквивалентного сопротивления Rj. При этом постоянная времени 2 колебательного контура 2 значительно больше постоянной времени L - - - - ;цепи 10 автосмещения, т.е. к с что обеспечивает режим непрерывной генерации. Появление криогенной жидкости в зоне датчиков приводит к уменьшению емкости датчика 5 с положительным ТКЕ и уменьшению сопротив1 .4 ления терморезистора 6 с положительным ТКС, что приводит к уменьшению постоянной времени t. колебательного контура. Одновременно увеличение емкости .датчика 12 уровня при заполнении зоны его электромагнитного поля криогенной жидкостью, обладающей диэлектрическими свойствами, а также увеличение емкости датчика 13 с отрицательным ТКЕ и увеличение сопротивления терморезистора 15 с отрицательным ТКС, а также умножение емкости датчиков 12, 13 с помощью операционного усилителя 14 приводит к резкому и значительному увеличению постоянной времени LC цепи автосмещения. Поэтому в момент заполнения уровня криогенной жидкости постоянная времени цепи автосмещения становится значительно больше постоянной времени CK колебательного контура (ср с )и автогенератор резко переходит в режим прерывистой генерации. На селективное приемное устройство 18 через антенны 17, 19 поступают импульсы прерывистой генерации, которые после узкополосного фильтра 20, усилителя 21 и фильтра 22 низкой частоты подаются на регистратор 23, сигнализирующий момент заполнения уровня жидкости. Так как величина соотношения б( Г зависит от температуры криогенной жидкости в связи с применением терморезисторов и термоконденсаторов, то частота прерывистой генерации позволяет оценить и температуру криогенной жидкости. Этот параметр в ряде случаев может позволить путем коррекщ1и более точно выполнить резервуар при заранее заданных свойствах криогенной жидкости, В предлагаемом устройстве реализуется сложный в измерительном плане бесконтактный контроль заполнения уровня криогенной жидкости, обладающей малой величиной диэлектрической постоянной и малым градиентом температур в зоне криогенная жидкость - пар и, кроме повьшения чувствительности, увеличена надежность контроля и получен дополнительный сигнал о температуре криогенной жидкости, пропорциональный частоте прерывистой генерации на выходе селективного приемного устройства.

СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ, содержащий одноконтурный автогенератор, собранный по схеме с общей базой, в качестве элемента колебательного контура которого включен первый измерительный преобраэова епь, а в качестве элемента RC-цепи автосмещения и эмиттерной цепи включен второй измерительньй преобразователь, передающую антенну, подключенную к выходу автогенератора, селективное приемное устройство, состоящее из приемной антенны, узкополосного фильтра, усилителя, фильтра низкой частоты и регистратора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, первый измерительный преобразователь .выполнен в виде параллельно соединенных емкостного датчика с положительным температурным коэффициентом емкости и терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления, включенных параллельно колебательному контуру автогенератора, а второй измерительный преобразователь выполнен в виде терморезисi тора с отрицательным температурным сл коэффициентом сопротивления, подключенного к выходу операционного усилителя параллельно конденсатору RC-цепи автосмещения и параллельно соединенным емкостному датчику уровня и емкостному датчику с отрицательным температурным коэффициентом емкости, подключенных к входу операционного усилителя, при этом оба измерительных 30 преобразователя установлены на одной :л отметке по уровню.