Емкостный компенсационный уровнемер Советский патент 1991 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения уровня различных жидкостей.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет учета влияний свойств среды на результат измерения

На чертеже изображена структурная схема уровнемера.

Уровнемер содержит чувствительный элемент 1. включающий измерительный конденсатор 1а, соответствующий подлине диапазону измерения, и компенсационный конденсатор 16, находящийся в погруженном состоянии в исследуемой среде ниже диапазона измерения, два преобразователя 2 и 3 емкости в напряжение с опорными конденсаторами 4 и 5, генератор 6 импульсов, два переменных резистора 7 и 8, два потенциометрических делмтепя S л 10 с коэффициентом деления, равным двум, два дифференциальных усилителя 11 и 12 со схемами вычитания, аналоговый перемножитель 13 напряжений включенный по схеме деления напряжения на напряжение, синхронный выпрямитель 14 и индикатор 15.

Уровнемер работает следующим образом.

Амплитуда выходного апряжеьия преобразователей 2 и 3 емкость-напряжение к неинвертирующим Блодам которых через потенциометрические делители 9 и 10 и регуляторы 7 и 8 масштаба присоединен генератор 6 импульсов, к инвертирующим входам подключены соответственно измерительная 1а и компенсационная 1б части чувствительного эпемента 1, емкости которых с соответствующими им измерительным Сох 4 и компенсационным Сок 5 опорными конденсаторами образуют делитель напряжения в цепи отрицательной обратной связи, определяется выражением

/ ( Сх , л % К,т vz -(, + i)-Ve:

Ск

К8

,,/ -К I i ° J

V3 ((--+ O-T-W;

--ок

(1)

(2)

ю ы

где Vz, Vs - выходное напряжение соответственно измерительного 2 и компенсационного 3 преобразователей емкость-напряжение;

К, Кз - коэффициенты передачи регулятора 7 и 8 масштаба;

Ve - напряжение импульсов генератора.

Сх - емкость измерительного датчика 1а;

Ск - емкость компенсационного датчика 16.

Ёмкость измерительного датчика на ра- бочей длине L определяется выражением

Cx (e-1)(3)

где Cix - начальная емкость измерительного датчика 1а и рабочей длины;

I - текущей уровень; Е - диэлектрическая проницаемость жидкости.

Емкость компенсационного датчика определяется выражением

(4)где Си- начальная емкость компенсационного датчика 16.

- Тогда, подставив (3) в (1) и (4) в (2), получаем при CIK Сок и Cix Сох

(Ј-1) ч Кз/„ , .. ,/

(5)

(e + 1)V6.(6)

На один из входов схем 11 и 12 вычитания, имеющих коэффициенты передачи-со- ответственно Кц и Ki2, поступают выходные напряжения Va(5) и Уз (6) преобразователей 2 и 3 емкость-напряжение, а на другой вход - напряжение Ve генератора 6 импульсов через соответствующие регуляторы 7 и 8 масштабы. Тогда на выходе схем 11 и 12 вычитания имеем

J L J lrK-1a--

(e-1)ЈVe; V12 K§.(Ј-1)V6.

(7)

(8)

На выходе перемножителя 13 напряжений включенного по схеме делителя, пол- учаем напряжение Via, как частное от деления двух входных напряжений Vn (7) и Vi2 (8)

К Кц I ., Vi3 Ki3W-n -T:V6

(9)

где К is - коэффициент передачи перемножителя 13 напряжений.

Сигнал Vis (9) с выхода перемножителя 13 напряжений подается на вход синхронного выпрямителя. После выпрямления на выходе блока 14 появляется постоянное напряжение Vi4, показываемое индикатором

.

15 и имеющее пропорциональную зависи мость от измеряемого уровня в исследуемой среде.

.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0

55

Vu Ki4 VM Ki4 Kia Ц-q )

где Ки - коэффициент пропорциональности.

Если отношения коэффициентов передачи каскадов равным единице, то получаем Vu-1/L(11)

Следовательно, выходной сигнал заявляемого уровнемера определяется зависимостью от величины измеряемого уровня. Формула изобретения Емкостный компенсационный уровнемер, содержащий генератор, измерительный и компенсационный конденсаторы, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения уровня путем учета влияния характеристик жидкости, в него дополнительно введены два преобразователя емкости в напряжение, два переменных резистора, два потенциометрических делителя, два дифференциальных усилителя, перемножитель напряжения, синхронный выпрямитель и индикатор, при этом первая обкладка измерительного конденсатора соединена с первым входом первого преобра- зователя,перваяобкладка

компенсационного конденсатора соединена с первым входом второго преобразователя, вторые обкладки конденсаторов соединены с общей шиной, средняя точка первого потенциометрического делителя соединена с вторым входом первого преобразователя, выход которого соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого соединен со средней точкой первого переменного резистора и первым выводом первого потен- циометрического делителя, средняя точка второго потенциометрического делителя соединена с вторым входом второго преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, к второму входу которого при- соединены первый вывод второго потенциометрического делителя и средний вывод второго переменного резистора, вход опорного сигнала синхронного выпрямителя и первые выводы переменных резисторов соединены с выходом генератора, вторые выводы потенциометрических делителей и переменных резисторов соединены с общей шиной, выход первого дифференциального усилителя соединен с первым входом перемножителя напряжений, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциального усилителя, а выход - с входом синхронного выпрямителя, выход которого соединен с индикатором.

11ВА

15

Изобретение относится к приборостроительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения у; ооья путем учета влияния свойств исследуемой среды на результат измерений. Уровнемер содержит емкостной чувствительный элемент 1, состоящий ис ичмерителсчсй и кои пенсационной частей 1 аи 1 5,р вязктич.шх преобразователя 2 и 3 емкости а напряжение две схемы 11 и 12 вычйтани синхронный выпрямитель 14 индикатор 15 к генератор 6 импульсов. 1 ил