Инвариантный резонансный уровнемер Советский патент 1977 года по МПК G01F23/284 

1

Изобретение относится к области измерения уровня диэлектрических сред.

Известны резонансные уровнемеры, содержащие частотно-модулированный генератор высокой частоты, датчик в виде отрезка однородной длинной линии, пилообразного напряжения, генератор запуска, опорный колебательный контур, погруженный в измеряемую среду, опорный колебательный контур, установленный над измеряемым уровнем и подключенный к выходу генератора высокой частоты, формирующее устройство, два три/гера, два ключа, фильтр и усилитель постоянного тока. Однако отмечается низкая точность измерения и сложность построения уровнемера.

Известен также инвариантный двухканальный датчик резонансного уровнемера, содержащий два внешних цилиндрических электрода и два внутренних электрода, расположенных коаксиально внешним электродам и образующих два однородных отрезка длинной линии, при этом один внутренний электрод соединен снизу с внешним электродом и подключен разомкнутым концом через соединительные емкости ко вторичной аппаратуре, а другой внутренний электрод соединен непосредственно с короткоэамкнутым удлиняющим кабелем и там же

через соединительные емкости подключен ко вторичной аппаратуре. Однако этот датчик не обеспечивает полной инвариантности выходной характеристики датчика по отношению к изменению диэлектрической проницаемости измеряемой среду.

В предлагаемом датчике уровнемер дополнительно снабжен вторым генератором электромагнитных колебаний с диапазоном частот, отличным от диапазона частот первого генератора, при этом конец отрезка длинной линии, к которому подключен первый генератор, через разделительную емкость подключен также ко второму генератору колебаний.

На фиг. 1 схематически изображен инвариантный резонансный уровнемер; на фиг. 2 - кривые зависимости инвариантного преобразования частот inVg Н от уровня среды для двух значений диэлектрической приницаемости среды.

Уровнемер состоит из чувствительного элемента 1 в виде отрезка длинной линии, двух генераторов электромагнитных колебаний 2 и 3, вторичной аппаратуры 4 и разделительных емкостей 5-8.

Уровнемер работает следующим образом.

Для измерения уровня чувствительный элемент частично помещают в среду. Подавая электромагиигные колебания от генераторов 2 иЗ через раздс;штельные емкости 5 и 6 к чувствительному элементу 1, возбуяздают в нем два собственных электромагнитных поля. Информация о резонансных частотах этих нолей передается также через емкоети7, 8 к вторичной аппаратуре, где она преобразуется по определенному алгоритму.

Пусть в линии возбуждается основная гармоника п 1 и гармоника с номером 9. Выходная характеристика датчика Fia основной гармонике с достаточной точностью может быть описана выражением

±1.-112

H-t(-1)(H- SmirH} (1)

для П2 9 выходная характеристика имеет вид

9-112

Ф + (-ЛН ,(2)

i 09

где Н - нормированное значение уровня (Н /0,1/)

причем Н О соответствует пустому, а Н 1 - заполненному датчику;

f 1 f9 - собственные частоты датчика нри значении зфовня Н;

foi, fo9 собственные частоты пустого датчика;

- диэлектрическая проницаемость контролируемой среды. Преобразуя уравнение (J), получим выражение для и представим его в уравнение (2). Окончательно имеем

().

H-:jpsiTiTrH

(3)

( Н

Преобразуя частотные характеристики по правилу (3), получим величину inV 1Н, однозначно связанную со значением Н.

На фиг. 2 представлены выходные характеристики inV Н для двух значений 2,25 и 9,00 (кривые 9 и 10). Из графиков видно, что в указанном диапазоне изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды обеспечивается инвариантность к , выходной характеристики с ошибкой не более ±1,5%.

Формула изобретения

Инвариантный резонансньш уровнемер, содержащий датчик, выполненный в виде отрезка коаксиальной однородной длинной линии, один конец которого коротко замкнут, а дрзтой через разделительные емкости подключен к генератору электромагнитных колебаний и вторичной аппаратуре, о т ли чающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерения, он дополнительно снабжен вторым генератором электромагнитных колебаний с диапазоном частот, отличным от диапазона частот первого генератора, при этом конец отрезка длинной линии, к которому подключен первый генератор, через разделительную емкость подключен также ко второму генератору колебаний.

иг. 1

/ .2