Устройство для измерения уровня жидкости Советский патент 1987 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к электронным измерительным устройствам автоматики и может -быть использовано для измерения гранулометрического состава дисперсных продуктов по методу Вигнера с применением сообщающихся сосудов или для непосредственного измерения уровня проводящих и непрово- дящих жидкостей.

Известно устройство для измерения уровня жидкости, содержащее измерительный и компенсационный датчики, операционный усилитель, соединенный с нул -opraHOMj триггер, два переключателя и резистор.

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения и ограниченньй динамический диапазон.

Наиболее близким по технической- сущности к изобретению является устройство для измерения уровня жидкости, содержащее измерительный и компенсационный преобразователи уровня, подключенные к входам блока формирования счетных импульсов, к выходу которого подключен счетчик импульсов, соединенный через блок формирования поправки результатов измерений с управляющим входом блока формирования счетных импульсов.

Основными недостатками этого устройства являются низкая помехоустойчивость, обусловленная сильным влиянием амплитудных помех на режим ра- боты блока формирования счетных им- пульсов, и недостаточно высокая степень компенсации погрешностей из-за конечной разрешаю1цей способности .компараторов .

Целью изобретения является повышение точности измерений и улучшение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения уровн жидкости, содержащем измерительный и компенсационный преобразователи уровня, подключенные к входам блока формирования счетных импульсов, к выход которого подключен счетчик импульсов соединенный через блок формирования поправки результатов измерений с управляющим входом блока формирования счетных импульсов, блок формирования счетных импульсов выполнен в виде частотно-модулированного автогенератора с импульсным управлением и в усройство введены синхронизатор, подсоединенный к выходу .блока формиро

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вания поправки результатов измерений, и .четыре управляемых от него.ключа, причем первый и второй ключи включены между преобразователями уровня и входами автогенератора, третий ключ между счетчиком импульсов и блоком формирования поправки результатов измерений, а четвертый подсоединен к выходу счетчика импульсов.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Измерительный 1 и компенсацион- ньй 2 преобразователи уровня подключены соответственно через первый 3 и второй 4 ключи к автогенератору 5, который выполнен по схеме с частотной модуляцией и имеет управляющий вход для изменения длительности генерируемых радиоимпульсов. Выход автогенератора 5 соединен с входом счетчика 6 импульсов, выход которого через третий ключ 7 соединен с блоком 8 формирования поправки результатов измерений. Блок 8 включает схему 9 сравнения кодов, формирователь 10 сигнала ошибки и управляемый импульс- ,1шй генератор 1 1, выход которого соединен с управляющим входом автогене- 1 ратора 5 и с входом синхронизатора

12. Управляющие цепи синхронизатора 12 соединены с входами ключей 3,4,7, а также четвертого ключа 13, подсоединенного к выходу счетчика 6 импульсов .

Работа .устройства происходит в два такта (измерительный и корректирующий) следующим образом.

В измерительном такте измеритель- ньй преобразователь 1 через к.гаоч 3 включается в колебательный контур автогенератора 5. Автогенератор 5 работает в ключевом режиме, формируя пачки колебаний (радиоимпульсы), дли- тe ьнocть которых равна длительности управляющей команды, поступающей на его управляющий вход, а частота высокочастотного заполнения является однозначной функцией индуктивности (или емкости) преобразователя, которая, в свою очередь, зависит от измеряемого уровня жидкости. Таким образом осуществляется преобразование измеряемого уровня в частоту электрических колебаний и квантование измерительной информации во времени.

При некотором значении контролируемого уровня h частота электрических колебаний автогенератора 5 равна fy, ,

1 пачке состав

а число колебаний N ляет

N. нТ

где Т - нескорректированная длительность радиоимпульса (длительность пачки колебаний). Если под действием дестабилизирующих факторов при неизменном значении h частота изменится на величину 4fj, то число импульсов в пачке изменится до величины N),J

NI, (f,,- df)T. (2) и абсолютная погрешность измерения составит 4N .

Существо метода коррекции погрешности измерения, используемого в устройстве, сводится к изменению дпител ности пачки колебаний с таким расчетом, чтобы при неизменном значении h неизменным оставалось и отображающее его число N|, несмотря на воздействи дестабилизирующих факторов. Скорректированную длительность Т, радиоимпульса находят на основании выражений (1), (2) из следующего соотношения:

%т

ткуда

Т

(f. + Л.)Т,

ск

(3)

fi т

f. + df

1

----- (4) 1+ tt.

Код числа.N, в измерительном такт передается на выход устройства через ключ 13.

Определение и автоматическая уста новка скорректированной длительности Tj,| производится в корректирующем такте работы устройства. При этом снимается разрешающая команда с управляющего входа ключа 3 и подаются разрешающие команды на.ключи 4, 7. Компенсационный преобразователь 2 .включается в контур автогенератора 5 через ключ 4. Число колебаний автогенератора 5 определяется индуктивностью преобразователя 2 и временем включения автогенератора 5, равным длительности команды на его управляющем входе:

NKOM ком Т., (5) - частота автогенератора 5 при включении в его контур компенсационного преобразователя 2.

где f.

6

Контроль ч;1сла колебаний за время Т осуществляется схемой 9 сравнения кодов, в памяти которой хранится записанное при градуировке устройства

число N

kOM. о

Под действием дестабилизирующих факторов нарушается равенство N N,„„,0.

0

5

-N Чом ком. о

5

Код разности дМ N воздействуя на схему формирования сигнала ошибки, вырабатывает напряжение, управляющее длительностью импульсов управляемого генератора 11. При этом, несмотря на изменение частоты- f, на величину af( , путем изменения длительности пачки колебаний т поддерживается равенство

- рк

f

ком

Т (,„„-ь f) Т

ск

(6)

откуда

Т

CV

,. kn м

(7)

ь-е 25

Для автогенератора .в широком диапазоне частот выполняется равенство

Af fli .

Из

ком сравнения

Ъ (4)

(8)

и (7) с учетом

30

35

40

45

50

(8) следует, что 1;, Т. , т.е. при условии коррекции погрешности в корректирующем такте достигается коррек- .ция погрешности и в измерительном такте работы устройства. Если под действием дестабилизирунмцих факторов частота автогенератора снижается, то длительность радиоимпульса увеличивается до тех пор, пока в нем не поместится прежнее число высокочастотных колебаний Аналогично происходит уменьшение длительности радиоимпульса, когда частота высоко астот- ного заполнения растет.

Найденный в корректирующем такте сигнал ошибки запоминается и используется для управления длительностью импульсов управляе мого генератора 11 импульсов в измерительном такте работы устройства.

Технико-экономич.еский эффект выра- ражается в повышении помехоустойчивости и точности, что позволяет повысить надежность устройства и расширить сферу его применения при контроле дисперсных продуктов.

Выход

Редактор М.Циткина

Составитель Ю.Коршунов

Техред М.Дидьгк Корректор Е.Рошко

Заказ 3955/40 Тираж 693Подписное

ВНИИГО Государственного комитета СССР

О

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

- --.- --..- - ,-.-. - - -.. - .-.-.. -. - -- 1.« --р - - - - -- -.-

Производстибмпю-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул,Проектная,4