Резонансный уровнемер Советский патент 1977 года по МПК G01F23/284 

1

Изобретение относится к измерению уров ня диэлектрических сред и может быть иопольэовано в нефтеперерабатывающей, пише- вой, химической и других отраслях промышленности.

Известны резонансные уровнемеры, в которых для повышения точности измерения при изменении диэлектрической проницаемости среды применяется коррекция с помощью высокочастотного контура l. Однако схем уровнемера позволяет вводить коррекцию только в небольшом диапазоне изменения диэлектрической проницаемости.

Наиболее близким к предложенному ЯБЛ5 ется резонансный уровнемер, содержащий первичный преобразователь, частотно-модулированный генератор высокой частоты, генератор пилообразного напряжения, генератор запуска, опорный колебательный контур, три формирующих устрюйства, два триггера, два ключа, суммирующее устройство и делительное устройство 21.

Однако известный уровнемер имеет недостаточную точность при измерении уровня сред с непостоянными значениями диэлект

рической проницаемости во всем диапазоне измерений.

Цель изобретения - повышение точности Измерения.

Эта цель достигается тем, что резонансный уровнемер снабжен дополнительным первичным преобразователем, соединенным с выходом частотно-модулированного генератора высокой частоты и входом одного из формирующих устройств, дополнительным суммирутсщим устройством, соединентпэ1М с выходом другого ключа, двумя iмножительными устройствами, каждое из которых вклт« чено между делительным устройством и oftним из сумматоров, и источником смещения, соединенным с вторыми входами суммирующих устройств, причем другие втг-оды множительных устройств соединены с выходом ключа другого измерительного канала.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого резонансного уровнемера.

Уровнемер содержит первичный преобр. зователь 1, представляющий собой отрезок электрической длинной линии, замкнутой на конце; дополнительный первичный преобразователь 2 - отрезок электрической длинной лиыии, разомкнутой на конце (высота и во новое сопротивление первичных преобразова телей одинаковы); генератор высокой часто ты 3; генерагор пилообразного напряжения 4; генератор зенускй 5; спорный контур 6; формирующие устройства 7, 8 и 9; тригг© ры 1О и 11; йлючи .12 н 13; суммируквцее устройство 14; доиолнительное суммирую., щее устройств) 15; ксгочник смещений ISj мио;жительные устройства 17 и 18; деля тельное устройство 19. Первичные преобразователи 1 и 2 возбуждаются от генератора высокой частоты 3, модулированного по частоте с помощью генератора пилообразного напряжения 4, ко запускает1 я генератором запуска 5. Опорный колебательный контур 6 наст«роен уак, что его резонансная частота ра& на начальной резонансной частоте незаполненных первичные яреобразователей 1 а 2. При совпадении частоты генератора 3 с ре« эонансными частотемя опорного колебатель ного контура 6 и первичных преобразоватэ лей 1 и 2 на выходах носледнях выделяют ся видеокмиупьсы, соответствующие по форме нх амппитут1о.йстотяым характернстилам, BHaeoHf.fliyHbCH. после преобразования всоответствукгцих форкгарователях 7, 8 и 9nocfyn&Kf на непн управления триггеров 10jH 11, в результате ч:его на выходах этих трШгеров выделяются прямоугольные импульсы напряжании. Причем длительносчъ импульсов на выходе триггера 10 пропорцнональна разности между резонансными частотами коатура 6 и первичного преобра зователя 1, а длительность импульсов на выходе 11 нрдпоргшональиараэнести между резонансными частотами опор ного контура 6 я первивдого преобразовав тела 2, Характернота«3 первичных преобразовав телей 1 и 2 с достаточно хорошим приближением могут (5ыгь описаны заражениями fi,/ I l, , I ° Ч1(е-1)-Флн) f..t, ° -fi + (e-i)-42(h) где f. и f 2 - резонансные частоты первичных преобразователей 1 та. 2 для текущего значении уровня h ; f - начальная резонансная частота первичных преобразователей 1 и 2; С диэлектрическая пронииаемость среды; W (Щ (Н)- функпнн, заеисяише от велич ° ны уровня h t вид KOTOjSjix определяется волновыми сопротивлениями я граничными условиями. Таким образом, имнулыд. на выходах триггеров 1О и 11, а также ключей 12 и 13р служащих Для формирования этих им пульсов, несут информацию об измеряемом уровне, о диэлектрической проницаемости сресы и виде частотных характеристик nei вичных преобразователей 1 и 2, Решая совместно уравнения (l) и (2), при небольшом относительном изменении f., f, И f, ч tj получают выражение, однозначно определяющее значение уровня среды N(H)i -liliS ,(Vf2)f, в котором исключена зависимость от с. Величины, пропорциональн1,1е резонансным частотам перви«иых преобразователей 1 и 2 для текущего значения уровня, получают, производя сложение суммирующими устройствами 14 и 15 выходных сигналов ключей 12 и 13 и источника смещения 16, и 1ход-. ной сигнал которого пропорционален начальным резонансным частотам первичных цреоб разова телей. Далее множительные устройства 17 н 18 производят перемножение выходных сиг налов соответствуклдих суммируияпих уст« ройств и ;шючвй другого канала. Выходы множительных устройств соединеньт с входом делительного устройства 19, Выходной сиг. нал делительного устройства равен „ где ji выход 1Ой сигнал делительного устройства5 йвляЕнцийся выходным сигналом уровнемера; Xw величины, пронорциовальные резонансным частотам первичных преобразователей 1 и 2 для телсущего значения уровня; Z . величина, пропорциональная начальной резонансной частоте первичных прео5« разователей 1 и 2, Таким образом, согласно выражению (з), выходной сигнал уровнемера не зависит от измерений диэлектрической проницаемости среды .что позволяет с большей точностью измерять уровень диэлектрических сред с произвольным законом распределения зна- чений диэлектрической проницаемости по вь соте. Формула изобретения Резонансный уровнемер, содержащий nei вичный преобразователь, частогно-модупированный генератор высокой частоты, reqe- ратор пилообразного напряжения, генератор

запуска, опорный колебательный контур, три формирующих устройства, два триггера, два ключа, суммирукшев устройство и делительное устройство, отличающийся тем, что, с целью пошзниения точности иэме- рення, он снабжен дополнительным первичным преобразователем, соединенным с выходом частотно-модулированного генератора высокой частоты и входом одного из формвруКХЦВХ устройств, дополнительным СуММИруюшим устройством, I соединенным с выходом другого ключа, двумя множительными устройствами, каждое иэ которых включено

между делительным устройством и одним из сумматоров, и источником смешения, соединенным с вторыми входами суммиругощих устройств, причем другие входы множительных устройств соединены с выходом ключа другого измерительного канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Викторов В. А, Резонансный метод измерения уровня , М., Энергия, 1969,

с. 104.

2.Авторское свидетельство СССК NO 411307, кл. Q 01 Р 23-24, 1971.