Сигнализатор уровня криогенных жидкостей Советский патент 1977 года по МПК G01F23/22 

1

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для сигнализации уровня криогенных жидкостей.

Известны устройства для измерения уровня криогенных жидкостей, содержащие термочувствительный датчик, источник питания и индикатор, регистрирующий изменение тока через датчик в зависимости от положения уровня 1. Такие устройства не обеспечивают высокой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения отклонения неэлектрической величины от заданного значения, содержащее генератор периодических импульсов, времязадающую цепь, измеритель контролируемой величины, пороговое устройство, амплитудный детектор и индикатор, причем времязадающий конденсатор занлунтирован ключом, подключенным к выходу генератора периодических импульсов и включенным иа вход порогового устройства 2.

При измерении уровней криогенных жидкостей в качестве измерителя контролируемой величины применяют датчики из металлов с большим удельным сопротивлением. В этих датчиках для определения уровня используется явление нелинейного изменения сопротивления датчика при переходе границы жидкость-пар. Изменение сопротивления датчика

определяется двумя слагаемыми: во-первых, оно зависит от окружающей температуры, различной для жидкой и газообразной фазы, а во-вторых, - от различной тепловой активности сред, определяющей различный разогрев датчика протекающим по нему током в жидкости или паре. При этом действие второго эффекта совпадает по знаку с первым, обеспечивая изменение величины сопротивления датчика в жидкости но отношению к ее парам в 2,5-3,5 раза. Такое различие быть легко выявлено любым пороговым устройством. Величина сопротивления датчика в низкокипяшей жидкости должна быть по возможности мала (2-5 ом), чтобы ограничить приток Джоулева тепла в сосзд с контролируемой жидкостью. Практически диаметр нити чувствительного элемента определяется условиями механической прочности, а минимальная длина - возможностью практического изготовления датчика.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность при его использовании с такими низкоомными датчиками, так как при этом нужно значительно увеличить емкость времязадающего конденсатора и включить последовательно с датчиком ограничивающее сопротивление, что приводит к ухудщению чувствительности схемы из-за неполного разряда конденсатора к моменту начала еледующего импульса опроса. В этом устройстве не представляется также возможным использовать в полной мере эффект И31менения сопротивления датчика от протекаюн.1его но нему тока, так как по мере заряда конденсатора ток через датчик быстро уменьшается.

Цель изобретения - иовышение чувствительности сигиализатора уровня.

Это достигается тем, что в предлагаемый сигналнзатор введен дифференцирующий трансформатор, подключенный своим входом к термочувствительному датчику, а выходом- к пороговому устройству, при этом индикатор выполнен в виде триггера с раздельными входами, один из которых подключен к выходу порогового устройства, а другой - к выходу формирователя импульсов.

На фиг. 1 показана блок-схема сигнализатора; на фиг. 2, а-ж изображены временные диаграммы, поясняющие его работу.

Предлагаемый сигнализатор уровня криогенных жидкостей содержит генератор 1 нериодических прямоугольных импульсов, термочувствительный датчик 2, включенный в коллекторную цепь транзисторного ключа 3, который подключен к выходу генератора периодических прямоугольиых импульсов, пороговое устройство 4, настроенное на сигнал, возникающий от заднего фронта импульса, дифференцирующий трансформатор 5, связывающий вход порогового устройства 4 с датчиком 2, формирователь 6, подключенный к выходу генератора прямоугольных импульсов и вырабатывающий сигнал по передиему фронту, триггер 7 с раздельными входами, один вход которого подключен к выходу формирователя 6, а второй - к выходу порогового устройства 4.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает периодическую последовательиость импульсов (фиг. 2, а), которая, пройдя через транзисторный ключ 3 (фиг. 2,6), поступает на термочувствительный датчик 2 (фиг. 2, s). Длительность импульса определяется минимальным временем, необходимым для достаточного разогрева датчика в низкокипящей жидкости (т 80-100 мс), а период следования импульсов - иеобходимой точностью определения уровия (1-100 С).

Так как тенлоотвод от датчика, разогреваемого нротекающим по нему током, в жидкости больше, чем в газовой фазе, то и его сопротивление и соответственно падение напряжения на нем в жидкости в 2,5-3 раза меньще, чем в газе. Наибольшее падение напряжения

на датчике при одном и том же токе опроса в зависимости от его положения (жидкость, пар) оказывается к моменту окончания импульса опроса, так как только к этому времени датчик достаточно разогревается протекающим но нему током.

Сигиал с термочувствительного датчика 2 иостуиает на диффереицирующий трансформатор 5. Применение трансформатора позволяет разделить датчик и пороговое устройство, а также получить сигналы, величины которых не зависят от падения напрял ения на открытом транзистором ключе. С дифференцирующего трансформатора сигналы поступают

на пороговое устройство 4 (фиг. 2,г), которое настроено на сигнал, возникающий от заднего фронта имнульса. С формирователя 6 ностоянио поступают сигналы, сформированные от переднего фронта импульса (фиг. 2,е), которые

опрокидывают триггеры с раздельными входами, а сигналы с порогового устройства (фиг. 2, (), если они имеются (датчик находится в нарах низкокипящей жидкости), возвращают его в исходное состояние.

Таким образом, на выходе триггера (фиг. 2, ж) присутствует либо периодическая последовательность импульсов, если датчик находится в паре, либо нулевой потенциал, если датчик находится в жидкости.

.

Формула изобретения

Сигнализатор уровня криогенных жидкостей, содержащий генератор прямоугольных импульсов с последовательно включенным

формирователем, термочувствительный датчик, включенный в коллекторную цепь транзисторного ключа, который подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, пороговое устройство и индикатор, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен дифференцирующий трансформатор, подключенный своим входом к термочувствительному датчику, а выходом- к пороговому устройству, при этом индикатор

выполиен в виде триггера с раздельиыми входами, один из которых подключен к выходу порогового устройства, а другой - к выходу формирователя импульсов.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 2978691, кл. 340-244, 1961.

2.Авторское свидетельство СССР № 344293, кл. G 01К 7/14, 1970.

ipue.f

fJOfl KudKCiJi

t