Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточной сигнализации уровня и поло- жения границы раздела различных веществ в емкостях, в частности границ раздела воздух-жидкость, жидкость-жидкость (например, вода-нефть), счета штучных изделий, например на конвейере, определения наличия объекта в зоне контроля и т.п.
Целью изобретения является повышение чувствительности.
На фиг. 1 изображен отрезок длинной линии с чувствительным элементом; на фиг. 2 - схема сигнализатора; на фиг. 3 - амплитудно-частотная характеристика сигнализатора при изменении положения границы раздела; на фиг. 4 - пример выполнения чувствительного элемента, у которого внутренний про водник выполнен в виде группы
стержней; на фиг. 5 - пример применения сигнализатора для счета штучных изделий на конвейере.
Здесь введены обозначения: 1 - коаксиальная длинная линия; 2 - чувствительный элемент; 3 - внутренний проводник коаксиальной линии; 4 - выступающая часть внутреннего проводника; 5 - спиральный проводник; 6 - наружный проводник коаксиальной линии; 7 - высокочастотный генератор; 8 - регистратор; 9 - емкость с контролируемыми веществами; 10 и 11 - контролируемые вещества; 12 -изделие; 13 - конвейер.
Сигнализатор содержит отрезок коаксиальной длинной линии 1, внутренний проводник 3 которой имеет выс1гупающий за торец линии участок 4, содержит также спиральный проводник 5. Этот спиральный
00
о
со
ю о
СдЭ
проводник одним концом подсоединен к торцу наружного проводника б коаксиальной линии, а на другом конце разомкнут. Проводники 4 и 5 образуют чувствительный элемент, взаимодействующий с контролируемыми j веществами, которые могут заполнять пространство между этими проводниками. С другого торца к.отрезку длинной линии подсодинены высокочастотный генератор 7 и регистратор 8.
Сигнализатор работает следующим образом.
С помощью генератора 7 в отрезке линии возбуждают электромагнитные колебания. Эти колебания могут быть возбуждены как на одной из собственных (резонансных) частот отрезка линии, так и в заданной полосе его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), которые определяются параметрами чувствительного элемента - нагрузочного реактивного сопротивления отрезка линии,
В зависимости от способа возбуждения колебаний регистратор 8 фиксирует либо заданное изменение резонансной частоты (от начального значения f 1 до конечного значения f2), либо изменение амплитуды А коле-; баний от Амаке до некоторого порогового значения, например, 0,05АМакс (фиг. 3).
Чувствительный элемент 2 при этом представляет собой реактивную нагрузку отрезка линии, являясь замедляющей системой с резонансными свойствами. Благодаря данной конструкции чувствительного элемента снижается влияние емкости кабеля и обеспечивается концентрация энергии электромагнитного поля как между проводником 4 и спиральным проводником 5, так и вблизи последнего. Как следствие, возрастает (не менее чем. на порядок) чувствительность к электрофизическим параметрам вещества в точке контроля и их изменениям в процессе перемещения границы раздела веществ. Момент нахождения границы раздела веществ в точке контроля фиксируется регистратором 8.
На фиг, 2 приведена схема сигнализатора. Проводники 4 и 5 чувствительного эле- мента расположены в емкости 9 с контролируемыми веществами 10 и 11, положение границы раздела (или уровень вещества) которых следует фиксировать. Наличие границы раздела (уровня) в контролируемой точке определяют с помощью регистратора 8 по изменению значения величины выходного параметра, которым может являться резонансная частота отрезка линии, амплитуда детектируемых колебаний.
На фиг. 3 приведены АЧХ сигнализатора для двух граничных значений контролируемых параметров (А или f), соответствующих одному или другому положению объекта относительно зоны (точки) сигнализации, в частности границы раздела веществ воздух-жидкость.
Резонансному импульсу 1 соответствует взаимодействие чувствительного элемента с веществом, имеющим меньшее значение диэлектрической проницаемости Б (например, с воздухом), а резонансному импульсу 2, 2 - большее значение е (например, со светлыми (частота fs ) и темными (частота Ь) нефтепродуктами). Фиг. 3 показывает, что возможно производить непрерывные измерения малых значений уровня при вертикальном расположении чувствительного элемента. Существенное
отличие АЧХ для разных веществ свидетельствует о надежной фиксации момента нахождения границы раздела в точке контроля.
Для повышения разрешающей способ
ности устройства спирали (а также, как ва риант, и стержню) его чувствительного элемента может быть придана форма пло ской конструкции. Ее плоскость располага ется при этом в емкости с контролируемыми
веществами горизонтально, соответствуя плоскости раздела веществ. Точность сигнализации определяется здесь толщиной плоского чувствительного элемента (она может быть около 1 мм).
На фиг. 4 изображен плоский чувствительный элемент 2, у которого внутренний проводник 4 выполнен в виде группы стержней. Эти стержни на одном из концов ко- роткозэмкнуты между собой. Это позволяет
более равномерно распределить энергию электромагнитного поля вдоль спирального проводника в плоскости сигнализации.
Применение сигнализатора для счета штучных изделий 12 на конвейере 13 показано на фиг. 5. Здесь выбором диаметра и шага спирального проводника 5 можно регулировать чувствительность сигнализатора в заданном, в частности в осевом направлении. В зоне контроля может быть расположен только чувствительный элемент, размещаемый, в частности, как показано, над конвейером 13.
Сигнализатор может быть применен в промышленности, на транспорте для высокоточной сигнализации заданного уровня вещества и положения границы раздела ве- ществ с различными физическими параметрами, счета изделий на конвейере и т.п.
Форм ула изобретения
1. Сигнализатор, содержащий отрезок коаксиальной длинной линии с внутренним проводником, выступающим за его торец, соединенные с этим отрезком.высокочастотный генератор и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, выступающая часть внутреннего проводника расположена вдоль до0
полнительного спирального проводника, при этом один из концов спирального проводника подсоединен к торцу отрезка коаксиальной длинной ли нии.
2. Сигнализатор по п. 1, отличающийся тем, что выступающая часть внутреннего проводника выполнена в виде стержней, электрически короткозамкнутых между собой со стороны отрезка коаксиальной длинной линии.
Изобретение позволяет повысить чувст- вйтгельность и точность определения положения границы раздела веществ, уровня вещества в емкости. Оно может найти применение в различных.отраслях промышленности и на транспорте (на тракторах), в частности для определения положения границы раздела нефть-вода. Сущность изобретения состоит в том, что чувствительный элемент на конце отрезка коаксиальной линии дополнительно содержит спиральный проводник вдоль внутреннего проводника, выступающего за пределы длины отрезка линии. Спиральный проводник на одном конце разомкнут, а другим концом подсоединен к концу наружного проводника отрезка коаксиальной линии. Внутренний проводник чувствительного элемента может быть выполнен в виде группы стержней, электрически короткозамкнутых между собой на одном из концов. Чувствительный элемент может иметь плоскую конструкцию, плоскость которой расположена горизонтально. 1 з.п. ф-лы, 5 ил, СО
