Универсальный высокочастотный уровнемер Советский патент 1976 года по МПК G01F23/22 

(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ УРОВНЕМЕР

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического измерения уровня жидких и сыпучих сред в сосудах.

Известно устройство, содержащее первичный преобразователь, соединенный линиями связи с отрезком длинной линии и вторичной аппаратурой (частотомером). В первичном преобразователе колебания возникают лишь после подачи стартового импульса на вход генератора зондируюш,их импульсов. Временное нарушение контакта в коммуникационных линиях или цепях питания приводит к прекраш,епию колебаний, для возобновления которых необходимо вновь подать стартовый импульс, для чего при затрудненном доступе к первичпому преобразователю, необходима дополнительная линия связи между преобразователем и вторичной аппаратурой. Уровень среды в датчике линейно связан лишь с периодом выходных колебаний первичного преобразователя, поэтому использование в указанном уровнемере в качестве меры уровня среды частоты этих колебаний приводит к значительной нелинейности выходной характеристики преобразователя. Кроме того, вторичная аппаратура через кабельную линию подключена непосредственно к цепи обратной связи преобразования, по которой отраженные импульсы проходят к запускающему входу генератора

зондирующих сигналов. Длина этой линии может меняться от единиц до сотен метров, что приводит к искажениям формы отраженных импульсов на уровне порога срабатывания генератора зондирующих импульсов и значительно уменьшает точность измерения.

Целью изобретения является существенное повышение точности и надежности уровнемера, получение принциниально линейной выходной характеристики первичного преобразователя при условии сохрапения его высокой универсальности в измерении различных сред, минимального числа коммуникационных лиНИИ, связывающих первичный преобразователь с вторичной аппаратурой. Эта цель достигается тем, что первичный преобразователь снабжен буферным усилительным каскадом, вход которого подключен к инвентирующему выходу генератора одиночных зондирующих импульсов, и блоком автоматического запуска, выход которого подключен к управляющему входу генератора стартовых импульсов, а вход - к выходу буферного усилительного

каскада и к вторичной аппаратуре, причем вход генератора одиночных зондирующих импульсов непосредственно подключен к выходу.

Блок-схема предложенного уровнемера приведена на чертеже.

Датчик 1 представляет собой отрезок длинной линии, один конец которого погружен в измеряемую среду и замкнут ыа сопротивление, равное значению импеданса части датчика, заполненной измеряемой средой.

Другой конец датчика кабелем длиной порядка нескольких метров присоединен к входу первичного преобразователя 2. В качестве генератора 3 зондирующих импульсов может быть применен любой ждущий импульсный генератор с возможностью регулировки порога срабатывания для компенсации измерения формы отраженного импульса на уровне порога срабатывания при измерении различных сред. Полярности выходных и запускающих импульсов генератора 3 противоположны, а выход соединен с входом, что обуславливает запуск генератора только отраженными импульсами, знак которых противоположен знаку выходных импульсов, так как коэффициент отражения отрицателен практически для всех измеряемых сред.

Минимальная длина кабеля, соединяющего датчик 1 с генератором 3, определяется длительностью зондирующего импульса, которая должна, быть меньше времени запаздывания отраженного импульса при заполненном датчике 1.

Запускающий вход генератора 3 соединен с выходом генератора 4, представляющего собой импульсный автогенератор, частота колебаний которого отлична от диапазона рабочих частот преобразователя. Генератор 4 имеет управляющий вход, при появлении на котором постоянного напряжения автоколебания прекращаются. К управляющему входу генератора 4 подключен выход блока 5 автоматического запуска, служащего для интегрирования выходных колебаний преобразователя и подключенного через буферный усилитель 6 к вторичной аппаратуре 7.

В первый момент после подачи питания на первичный преобразователь напряжение на управляющем входе генератора 4 отсутствует и па выходе появляется импульс, который запускает генератор 3. Зондирующий импульс отражается от поверхности контролируемой

среды в датчике с обратным знаком и поступает на запускающий вход генератора 3; после чего на выходе генератора вновь появляется зондирующий импульс, и далее процесс повторяется, т. е. возникают высокочастотные автоколебания, которые интегрируются в блоке 5 и срывают автоколебания стартового генератора 4. Тот же процесс происходит в случае временного нарушения контактов в цепях

коммутации. Если генератор 3 по какой-либо причине не запускается, то описанный процесс повторяется с частотой автоколебаний стартового генератора 4, которая значительно меньше рабочих частот преобразователя. Во

вторичной аппаратуре 7 измеряется период выходных колебаний, линейно связанный с уровнем среды в датчике.

Формула изобретения

Универсальный высокочастотный уровнемер, содержащий первичный преобразователь

с погружаемым в измеряемую среду датчиком в виде отрезка длинной линии, один конец которого нагружен па сопротивление, а другой присоединен к выходу генератора одиночных зондирующих импульсов, к запускающему

входу которого подключен выход генератора стартовых импульсов, и вторичную аппаратуру, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и надежности уровнемера, а также уменьшения числа коммуникациэнных линий, связывающих первичный преобразователь с вторичной аппаратурой, первичный преобразователь снабжен буферным усилительным каскадом, вход которого подключен к инвентирующему выходу генератора

одиночных зондирующих импульсов, и блоком автоматического запуска, выход которого подключен к управляющему входу генератора стартовых импульсов, а вход - к выходу буферного усилительного каскада и к вторичпой аппаратуре, причем вход генератора одиночных зопдируюпщх импульсов непосредственно подключен к выходу.