Устройство для измерения уровня вещества Советский патент 1992 года по МПК G01F23/28 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного или контактного измерения уровня веществ, содержащихся в емкостях, а также для бесконтактного измерения (локации) расстояний до различных объектов.

Известно устройство, содержащее вол- новодный резонатор, оба торца которого открыты и установлены перпендикулярно контролируемой поверхности.

Его недостатком является невысокая точность измерения, обусловленная зондированием разных областей вещества в емкости, которые могут иметь разные физические, в частности электрофизиче- ские параметры (вследствие наличия гради- ента температуры и др.) разную удаленность вследствие неровности поверхности вещества и т.п.

Целью изобретения является повышение точности измерения

На фиг 1-3 показано устройство.

Устройство работает следующим образом.

Зондирование контролируемого вещества 1 производят одним торцом волноводного резонатора, который (торец) служит одновременно отражателем для обеих встречных волн, образующих в результате интерференции стоячую волну. Торцы резонатора совмещены, что позволяет зондировать одну и ту же область поверхности контролируемого вещества; здесь, по существу, организован резонатор с одним единственным торцом. К одному торцу волновода 2 с другим открытым торцом подсоединен одним из плеч трехплечий циркулятор 3. Два других плеча циркулятора замкнуты накоротко каждый из них (фиг. 1 ,а) или соединены между собой волноводом 9 (фиг. 1 ,б). При бесконтактном зондировании здесь к открытому торцу волновода 2 подсоединена приемо-передающая антенна 8. При контактном зондировании используют в схеме устройства волновод 2, который размещен в емкости с контролируемым веществом и погружается в него по мере заполнения емкости (фиг. 2).

С помощью антенны 8 (фиг. 1) или волновода 2 (фиг. 2) зондируют вещество 1 и при этом отраженная волна поступает по волноводу 2 в трехплечий циркулятор 3 и

СО

С

vl XI СО СЛ 4 GJ

далее распространяется в направлении, указанном стрелкой. На фиг. 1,а показано, что эта волна поступает сначала в коротко- замкнутое плечо 6 циркулятора, отражается от короткозамыкателя, затем поступает через циркулятор 3 в другое его короткозамк- нутое плечо 7, вновь отражается от короткозамыкателя в этом плече и приходит по циркулятору вновь в волновод 2. В схеме на фиг. 1,6 волна проходит между двумя плечами циркулятора по волноводу 9, соединяющему эти плечи. На участке зондирования между поверхностью вещества 1 и волноводом 2 образуется стоячая волна, а на других участках траектории волны в резонаторе она распространяется в направлении, задаваемом циркулятором 3.

В качестве информативного параметра могут быть использованы различные колебательные характеристики образуемого здесь резонатора: собственная частота колебаний основного ил и высших типов, число типов колебаний, возбуждаемых в фиксированном диапазоне частот и др.

Для возбуждения в резонаторе колебаний и измерения его выбранной в качестве информативного параметра колебательной характеристики предназначен блок 5, который подсоединен к резонатору с помощью одного или двух элементов связи 4 (на фиг. 1 и фиг 2 показан один элемент связи 4). Блок 5 может содержать раздельные блоки для генерации колебаний и измерения колебательной характеристики. На фиг. 1 и 2

0

5

0

5

0

5

показаны конкретные точки подсоединения элемента связи 4 к резонатору (на фиг. 1 ,а - к волноводу 2, на фиг. 1,6 - к волноводу 9, на фиг. 2 - к волноводу 2). В общем же случае элемент или элементы возбуждения и съема колебаний могут располагаться в произвольных областях конструкции резонатора. Место их расположения влияет на величину связи и амплитуду снимаемых сигналов,

Введение в схему устройства волновода 9 (фиг. 1,6), соединяющего два плеча циркулятора, дает возможность регулировать электрическую длину резонатора и, тем самым, расстояние между спектральными составляющими его частотного спектра. Это дает также возможность располагать элементы связи на этом волноводе, что может быть удобным на практике.

Устройство может быть реализовано с применением электромагнитных и акустических волн различных диапазонов частот и соответствующей им элементной базы.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня вещества, содержащее резонатор, один торец которого открыт, и подсоединенный к нему блок возбуждения колебаний и измерения колебательной характеристики, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введен трехплечий циркулятор, подсоединенный одним плечом к второму торцу резонатора, при этом два других плеча циркулятора замкнуты накоротко между собой или по отдельности.

Применение: для измерения уровня вещества. Устройство относится к области из- мерительной техники и может быть использовано для высокоточного определения уровня различных веществ в содержащих их емкостях. Сущность изобретения заключается в том, что стоячие волны в вол- новодном резонаторе, которыми с обоих его торцов зондируют вещество, на участке зондирования совмещают. Устройство содержит трехплечий циркулятор, одним плечом подсоединенный к одному из торцов волно- водного резонатора, два других плеча его замкнуты накоротко или соединены между собой волноводом. 3 ил.

/

Il

а

s

фиг,1

а

фиг.З

it

чччччч

6