Система измерения уровня с резонансным датчиком Советский патент 1991 года по МПК G01F23/28 

1

(21)4413209/10 (22)21.04.88 (46)30.08.91. Бюл. №32

(71)Рязанский радиотехнический инс гитут и Рязанский завод Теплоприбор

(72)Н.И.Иопа, В.Н.Локтюхин. А.Н.Терехин, Г.А.Игнатьев, А.И.Кияшев и П.Н.Попов (53)681.128.083.2(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР N- 1008621. кл. G 01 F 23/28. 1981.

Авторское свидетельство СССР № 830130. кл. G 01 F 23/28, 1980.

(54) СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ С РЕЗОНАНСНЫМ ДАТЧИКОМ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в криогенной, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения уровня жидких сред. Целью изобретения является уменьшение погрешности и времени измерения. Система измерения уровня получает сигналы с многосекционного датчика 1, которые через коммутатор 4 поступают последовательно на блок 5 выделения резонанса. Управляемый генератор 7 частоты под воздействием сигналов с реверсивного счетчика 6 осуществляет девиацию частоты по треугольному закону. Значения частот от отдельных секций датчика преобразуются преобразователем 9 частота-код и поступают на вход вычислителя 10, на который также поступает код с блока выделения сигнала, несущий информацию об истинности полезного сигнала. Для обеспечения возможности измерения малых уровней в состав системы введен блока 3 памяти. Система позволяет сократить погрешность измерения за счет преобразования частоты в код за целое число переходов ее модуляции и исключения влияния на результат измерения помеховых сигналов и время измерения за счет быстрого определения резонанса опрашиваемой секции. 4 ил.

-г

И

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в криогенной, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения уровня жидких сред. Целью изобретения является уменьшение погрешности и времени измерения. Система измерения уровня получает сигналы с многосекционного датчика 1, которые через коммутатор 4 поступают последовательно на блок 5 выделения резонанса. Управляемый генератор 7 частоты под воздействием сигналов с реверсивного счетчика 6 осуществляет девиацию частоты по треугольному закону. Значения частот от отдельных секций датчика преобразуются преобразователем частота-код 9 и поступают на вход вычислителя 10, на который также поступает код с блока выделения сигнала, несущий информацию об истинности полезного сигнала. Для обеспечения возможности измерения малых уровней в состав системы введен блок 3 памяти. Система позволяет сократить погрешность измерения за счет преобразования частоты в код за целое число переходов ее модуляции и исключения влияния на результат измерения помеховых сигналов и время измерения за счет быстрого определения резонанса опрашиваемой секции. 4 ил.

Оч vj

СА) 00 О

О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в криогенной, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения уровня жидких сред.

Цель изобретения - уменьшение погрешности и времени измерения.

На фиг.1 приведена структурная схема системы измерения уровня с резонансным датчиком; на фиг.2 - графики сигналов частот; на фиг.З - блок выделения резонанса; на фиг.4 - блок выделения сигналов.

Схема содержит многосекционный датчик 1, корректирующий контур 2, блок 3 памяти корректирующего контура, коммутатор 4, блок 5 выделения резонанса, реверсивный счетчик 6, управляемый генератор 7 частоты, блок 8 выделения сигналов, преобразователь частота-код 9, вычислитель 10.

Устройство работает следующим образом.

Вычислитель 10 опрашивает корректирующий контур 2 и секции датчика 1 путем выдачи кода Naj управления коммутирующим устройством 4. При этом определение резонансной частоты опрашиваемой J-ой секции, представляющей собой отрезок tдлинной линии, осуществляется следую- щим образом: перед первым опросом j-ой секции вычислитель 10 приводит в исходное состояние блок 5 выделения резонанса, а в счетчик 5 загружается начальный код управления NMHH с генератора 7, соответствующий частоте Рмин (фиг.2). Под воздействием импульсов ги- с выхода блока 5 выделения резонанса этот код изменяется, обеспечивая в общем случае девиацию частоты на выходе генератора 7 от F мин до Рмакс. Амплитуда сигналов частот возбуждения FI и Fa| с выхода j-ой секции сравниваются в.блоке 4 выделения резонанса 4 и при выявлении резонанса этот блок переходит в режим слежения. В результате дальнейшего инкремента содержимого реверсивного счетчика 6 импульсами п+ частота FJ уходит от значения Faj FRJ резонансной частоты секции. При выявлении этой ситуации блок 5 выделения резонанса переключается в режим формирования импульсов п-, обеспечивая приближение частоты FJ к значению FRJ. Последовательное переключение блока 5 выделения резонанса из режима формирования импульсов п+ в п- и обратно приводит к модуляции частоты FJ на выходе генератора 7 по треугольному закону.

Блок 5 выделения резонанса может быть построен в соответствии со структурой, приведенной на фиг.З, В его состав

входят: амплитудный детектор 11, блок 12 задержки, компаратор 13, генератор 14 опорной частоты, схемы И 15 и 16. Блок 5 выделения резонанса работает следующим

образом,

Сигнал частоты Faj с выхода J-ой секции датчика поступает на вход детектора 11. Амплитуда огибающей сигнала с выхода детектора 11 сравнивается на компараторе 13 с

амплитудой задержанного сигнала.В зависимости от результата сравнения компаратор 13 формирует из сигнала опорной частоты FO, снимаемого с выхода генератора 14, либо последовательность ru, либо п-. Сигнал частоты рыскания Fp (фиг, 2), несущий информацию о периоде модуляции частоты, на выходе генератора 7 снимается с одного из выходов компаратора 13. Сигнал частоты FJ поступает на вход преобразователя 9, устанавливаемого в исходное состояние сигналао (фиг.1) и преобразуется там в код NJ за целое число периодов частоты рыскания Fp:

Nj F,K

О)

- гр

где К - целое число периодов рыскания.

Значения N) перегружаются из преобразователя частота-код 9 в вычислитель 10 и запоминаются. При последующем опросе J-ой секции в счетчик 6 по сигналу qi из вычислителя загружается код Npc NJ - AN, соответствующий значению частоты FBJ на выходе генератора 7. В результате этих действий время выхода на резонанс при после- дующих опросах j-ой секции сокращается (фиг.1) до величины ATj Tij-TBj Величина периода рыскания

во время выполнения операции (1)

оценивается в(блоке 8 выделения сигналов. Если Тр Трдоп., где Тр Д0п. - допустимое значение периода рыскания, то на выходе блока 8 формируется сигнал IR, осведомля- ющий вычислитель 10 о потере резонансной частоты (Faj f FRJ) и необходимости организации нового цикла преобразования частоты Fj В КОД Nj.

Блок выделения сигналов (фиг.4) содер- жит триггеры 17 и 18, регистр 19, схему И 20, счетчик 21. Работает этот блок следующим образом.

Код Np, пропорциональный длительности Тр, по сигналу qs загружается в регистр 19, По этому сигналу также устанавливается в единицу триггер 17. С приходом первого импульса частоты Fp код Np из регистра 19 переписывается в счетчик 21, а триггер 18 устанавливается в единицу, разрешая прохождение импульсов опорной частоты F0 на вычитающий вход счетчика 21. Если в течение периода Тр частоты Fp код в счетчик 21 списан не будет, то с приходом следующего импульса частоты Fp код Np перегружается. В случае потери экстремума резонансной кривой датчика величина периода Тр становится больше Тр доп , при этом на выходе реверсивного счетчика 5 формируется сигнал заема IR, осведомляющий вычислитель 10 о появлении на входе преобразователя частота-код 9 помехи.

В вычислителе 10 коды NJ перерабатываются с целью вычисления уровня NH 2 N н | При этом реализуется компенсационная зависимость линеаризуемая путем вычисления NHJ.

Для обеспечения возможности измерения малых уровней в состав системы введен блок 3 памяти. Оператор, на основе имеющихся у него данных, задает через эгог блок код N(K, пропорциональный частоте полностью заполненного корректирующею кон тура 2. Код уровня в первой секции вычисляется едва этапа, На первом этапе в результате переработки частот, последние снимаются с первой секции и блока 3 памяти. Если в результате анализа кода уровня в первой секции оказывается, что корректирующий контур залит полностью,то организуется второй этап вычисления Nni, когда в качестве частоты компенсационного канала используется частота Fao с выхода корректирующего контура 2. несущая достоверную информацию о свойствах измеряемой жидкости.

Система измерения уровня с резонансным датчиком позволяет сократить погрешностьизмеренияблагодаряпреобразованию частоты в код за целое число периодов ее модуляции и исключению влияния на результат измерения помеховых

г

7

сигналов, а также сократить время измерения в результате быстрого определения резонанса опрашиваемой секции.

Формула изобретения 5Система измерения уровня с резонансным датчиком, содержащая многосекционный датчик уровня, корректирующий контур, коммутирующее устройство, подключенное входами к выходам многосек0 ционного датчика уровня и выходу корректирующего контура, и вычислитель, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения погрешности и времени измерения уровня, в него введены блок памяти

5 корректирующего контура, блок выделения резонанса,реверсивный счетчик, управляемый генератор частоты, блок выделения сигналов, преобразователь частота-код, выход которого соединен с вторым входом вычис0 лителя, первый вход которого соединен с блоком выделения сигналов, второй вход которого соединен с первым входом преобразователя частота-код и третьим выходом блока выделения резонанса, который пер5 вым и вторым выходами подключен к соответствующим входам реверсивного счетчика, соединенного через управляемый генератор частоты с многосекционным датчиком уровня и вторым входом преобразо0 вателя частота-код, третий вход которого соединен с четвертым выходом вычислителя, второй выход которого соединен с третьим входом реверсивного счетчика, а третий выход - с первым входом блока выделения

5 резонанса, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, причем первый выход вычислителя подключен к первому входу блока выделения сигнала, а пятый выход вычислителя является информационным

0 выходом, при этом к третьему входу вычислителя подключен выход блока памяти корректирующего контура,

ГА

tin

Фиг. Ч1

/

IK