Емкостной компенсационный уровнемер Советский патент 1990 года по МПК G01F23/26 

ческий сигнал, выполненные в виде

измерителей тока, устройства 6 и 7 вычитания, устройство 8 сравнения и источник 9 опорного сигнала.

Компенсационная часть чувствительного элемента 16 располагается ниже диапазона измерения, а измерительная а вдоль диапазона измеренияс Обе части чувствительного элемента имеют общий электрод, подключенный к выходу модулятора 3. Другими своими элек родами части чувствительного элемента подключены соответственно на входы преобразователей 4 и 5.

Общие выводы преобразователей 4 и 5 и модулятора 3 объединены между собой. Выход высокочастотного генератора 2 связан с управляющим входом модулятора 3. Информационный вход модулятора 3 связан с выходом устройства 8 сравнения. Один вход устройства 8 сравнения связан с источником 9 опорного сигнала, а другой - с выходом устройства 6 вычитания, Входы устройства 6 вычитания подключены к выходу компенсационного преобразователя 5 и выходу устройства 8 сравнения о Выходы устройства 8 вычитания связаны с выходом устройства 8 сравнения и выходом измерительного преобразователя 4.

Выходной сигнал уровнемера определяется с одной стороны величиной емкостной части а, а с другой - значением сигнала с выхода модулятора 3

Си

on

(Е- t)i,

(1)

где См - общая емкость измерительной части а; СЯп - начальная часть емкости а:

20

U U3CKoЈK5- U9K0 (4)

где С

зуется

К0

- начальная часть емкости компенсационной части чувствительного элемента;

Ку и KS коэффициенты передачи соответствующих преобразователей. Если выдержать соотношение К6

1

К..К.С... то выражение (4) преобраэ к

и,

U8K3K5(Ј- 1).

(5)

зуется

Решая выражение (5) совместно с выражением (2) и (3), получаем соотношение

Uon

и,

К5-(Ј-1)

(6)

Сигнал на выходе преобразователя равен1

K4UonC on tl+(Ј-1)L 3

U,

K.(f-l)

(7)

5

При условии, что К7 К+СОП выходной сигнал уровнемера определяется соотношением

onUon 1

и

вы

Јic«

к5

(8)

Отсутствие в выражении (8) диэлектрической проницаемости Е показывает,

что выходной сигнал уровнемера не зависит от свойств среды (единственная характеристика среды, от которой он зависит, является значение уровня) .

Рассмотрим влияние линии связи от компенсационной части б. Для измерительной части а целесообразность такого рассмотрения отсутствуют, так

как оба электрода находятся в верхней части аппарата, где отсутствует измеряемая среда, в непосредственной близости от измерительной схемы. Вывод с компенсационной части б должен проходить сквозь измеряемую жидкость и длина его меняется в зависимости от диапазона измерения.

На фиг. 2 представлена эквивалентная схема уровнемера.

Если вывод с компенсационной части электрода проводить внутри измерительного электрода, то возникает паразитная емкость Сик между электродами измерительной и компенсационной частей чувствительного элемента. Поскольку оба эти электрода подключены к преобразователям 4 и 5, выполненных на базе измерителей тока, можно считать что потенциал точек а и б равен потенциалу точки в. Следовательно, емкость Сик постоянно находится в разряженном состоянии не зависимо от величины уровня и свойств измеряемой жидкости, т.е. она не влияет на процесс измерения.

Формула изобретения

Емкостный компенсационный уровнемер, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде измерительного и компенсационного конденсаторов, имеющих общий электрод, генератор высокой частоты, модулятор, измерительный и компенсационный преобразователи емкости в электрический сигнал, блок сравнения, первый вход

С

1538055

10

15

20

25

30

35

ки

которого подключен к источнику опорного сигнала, а выход блока сравнения подключен к информационному входу модулятора, управляющий вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, уровнемер дополнительно снабжен двумя блоками вычитания, при этом общий электрод подключен к первому выходу модулятора, второй выход которого соединен с первыми входами измерительного и компенсационного преобразователей, вторые входы которых подключены соответственно к второму электроду измерительного конденсатора и к второму электроду компенсационного конденсатора, второй вход блока сравнения соединен с выходом первого блока вычитания, выходы компенсационного и измерительного преобразователей соединены соответственно с первым входом первого блока вычитания и с первым входом второго блока вычитания, вторые входы которых подключены к выходу блока сравнения, причем преобразователи емкости в электрический сигнал выполнены в виде измерителей тока, а вторые электроды компенсационного и измерительного конденсаторов соединены с вторыми входами соответствующих преобразователей емкости в электрический сигнал посредством кабеля, проложенного в пространстве вне рабочего объема измерительного и компенсационного конденсаторов со стороны их вторых электродов.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при измерении уровня жидких сред. Целью изобретения является повышение точности и надежности. Устройство содержит емкостной чувствительный элемент 1, включающий измерительную а и компенсационную б части, а также генератор 2 высокой частоты, модулятор 3, измерительный 4 и компенсационный 5 преобразователи емкости в электрический сигнал, два устройства вычитания 6 и 7, устройство сравнения 8 и источник опорного сигнала 9. Преобразователи емкости в электрический сигнал выполнены на основе измерителей тока. Сигнал, вырабатываемый схемой сравнения 8 и управляющий модулятором 3, обеспечивает зависимость сигнала, питающего преобразователи 4 и 5, от свойств среды. Питание этим сигналом преобразователя 5 и устройства 7 обеспечивает независимость выходного сигнала датчика уровня от свойств среды. Линия связи от компенсационной части б чувствительного элемента, проложенная внутри измерительного электрода неэкранированным проводом, не сказывается на результатах измерения. 3 ил.

Ь

Ј

9