РЕЗОНАНСНЫЙ Советский патент 1965 года по МПК G01F23/284 

Известные резонансные уровиемеры, основанные на использовании зависимости резонансной частоты датчика от уровня среды в нем, обычно содержат электромеханическую следящую систему, осуществляющую автоматическую настройку генератора на резонансную частоту датчика или электронное измерительное устройство, в котором текущее значение уровня определяется измерением с помощью лампового вольтметра максимальной величины пилообразного напряжения измерительного генератора, запускаемого в момент совпадения периодически изменяющейся частоты высокочастотного генератора с резонансной частотой, соответствующей пустому датчику, и срывается при совпадении частоты высокочастотного генератора с резонансной частотой датчика, соответствующей измеряемому уровню, разбитому по высоте на ровные интервалы.

Имея высокие технические показатели, указанные уровнемеры обладают рядом недостатков, ограничивающих область их применения.

В описываемом уровнемере указанные недостатки устранены благодаря применению набора высокочастотных масштабных контуров, настроенных на резонансные частоты, соответствующие определенным значениям уровня измеряемой среды в датчике, что позволяет произвести кусочно-линейную апроксимацию модуляционной характеристики генератора и частотной характеристики датчика, а также благодаря цифровому измерению времени запаздывания (пропорционального значению уроня) импульса от датчика по отношению к импульсам от масщтабных колебательных контуров.

С целью повышения точности цифрового измерения уровня среды при нелипейном измерении выходных характеристик датчика и генератора, резонансный уровнемер снабжен выполненным в виде триггерных счетчиков устройством определения количества масштабных импульсов с колебательных контуров, выделившихся при совпадении частоты генератора с резонансной частотой соотзетствуюпа,его контура до появления импульса датчика, и устройством определения временного запаздывания импульса датчика по отпошению к ближайшему предшествующему масштабпому импульсу, подсоединенными через управляемые элементами логики ключи соответственно к выходу колебательных коитуров и к выходу генератора тактов.

С целью повышения надежности измерения, уровнемер снабжен устройством определения временного интервала между масштабными импульсами, выполненным в виде триггерного счетчика, подсоединенного к генератору такми, один из которых управляется элементами логики, другой - отпирается импульсом датчика и запирается ближайшим последующим масштабным импульсом

Принципиальная схема предлагаемого уровнемера приведена на чертеже.

Датчик / в виде однородного отрезка длинной линии, помещенный в сосуд, рассматривается в качестве одиночного колебательного контура. В датчике между резонансной его частотой и уровнем измеряемой среды осуществлена непрерывная и однозначная зависимость. Напряжение с выхода высокочастотного генератора 2, частота которого изменяется по пилообразному закону в пределах частотной характеристики датчика, одновременно поступает на датчик / и набор высокочастотных контуров 3, что позволяет исключить влияние нестабильности генератора на точность измерения. В момент понадания частоты генератора в полосу пропускания датчика и контуров на их выходах будут выделяться импульсы, повторяющие форму резонансной кривой. Для устранения амплитудной погрешности и повышения точности временной привязки импульсов применяются формирователи 4, которые формируют импульс, привязанный к вершине резонансной кривой.

В уровнемере применяются три счетчика импульсов, управляемые элементами 5 логики, в соответствующие плечи которых включены индикаторные лампочки.

Счетчик импульсов 6 определяет количество импульсов за период раавертки генератора, поступающих от масштабных контуров до момента прихода импульса от датчика. Счетчик 7 измеряет время запаздывания импульса от датчика по отношению к ближайшему предшествующему масштабному импульсу. Для устранения влияния на точность измерения нестабильности напряжения модуляции и частоты генератора тактов 8, а также неравномерности модуляционной характеристики высокочастотного, генератора и частотной характеристики датчика, применяют счетчик 9, который определяет интервал между двумя масштабными импульсами, ограничивающими импульс от датчика. Измеряемый уровень определения по алгоритму:

Н,, % Яо/„г. + -,гдe

Не/о, Пт, Пи - соответственно показания счетчиков 6, 7 и 9.

Нредмет изобретения

1. Резонансный уровнемер, содержащий частотомодулированный генератор для возбуждения резонансного датчика и колебательных

контуров, настроенных на частоты, соответствующие дискретным значениям измеряемого уровня, разбитого по высоте на равные интервалы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности цифрового измерения уровня

среды при нелинейном изменении выходных характеристик датчика и генератора, он снабжен выполненным в виде триггерных счетчиков устройством определения количества масщтабных импульсов с колебательных контуров, выделившихся при совпадении частоты генератора с резонансной частотой соответствующего контура до появления импульса датчика, и устройством определения временного запаздывания импульса датчика по отношению к ближайшему предшествующему масштабному импульсу, подсоединенными через управляемые элементами логики ключи соответственно к выходу колебательных контуров и к выходу генератора тактов.

2. Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерения, он снабжен устройством определения временного интервала между масщтабными импульсами, выполненным в виде триггерного счетчика,

подсоединенного к генератору тактов двумя электрическими каналами с ключами, один из которых управляется элементами логики, другой-отпирается импульсом датчика и запирается ближайшим последующим масштабным

импульсом.