Резонансный уровнемер Советский патент 1978 года по МПК G01F23/284 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидких н сьшучих тел как диэлектрических, так н-электропроводных сред. В сюновном авт.се. № 485321 описан резонансный уровнемер, содержавши генератор возбуждения с частртным модулятором, сигнал которого подается щ резонансный датчик уровня с амплитудным детектором, запоминающее устройство, включенное между резонансным датчиком н сигнум-реле Такая схема не обеспечивает требуемой точности при работе в условиях.действияраз личрых возмущающих факторов (например, температуры, вибрации, ударов, электрическах помех). Болфе того, &та схема мЬжет оказаться неработоспособной а результате потери устойчивости при действии интенсиврых возмущений. Цель изобретения - повышение точности измерения уровн и обеспечение устойчивой работы в условиях действия возмущаюшах факторов. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый резонансный уровнемер дополнительно введены п оследовательн о с оедкненные генератор тактовых импульсов и коммутатор, причем выход коммутатора соединен с входом сигнум-реле. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2 и 3 -эпюры, поясняющие его работу. Уровнемер содержит генератор возбужден кия 1, сигнал которого подается на резонансный датчик уровня 2 с амплитудным детектором, запоминающее устройство 3, включенное между резонансным датчиком и сигнум-реле 4. Выходной сигнал сигнумреле в виде напряжения подается на частот ный модулятор 5. Генератор тактовых импульсов б подключен к коммутатору 7, управляюшему сигнум-реле. Датчик возбуждается напряжением с генератора 1, частота которого, изменяется под действием изменяющегося модулируюшегр напряжения. При попадании частоты генератора 1 в полосу частот возбуждаемого резонансного

2 выходное напряжение датчика увеличивается и достигает максимума при совпадении частоты генератора с резонансно 4iacTOTofi датчика. Причем ошбающая этого напряжения, выделяемая амплитудным детектором, содержащимся в датчике, повторяет форму резонансной кривой датчика (см. - фиг. 26). К выходу датчика подключено запоминающее устройство 3. При переходе частоты генератора за резонансную частоту датчика запоминающее устройство запоминает максимальную величину выходного напряжения датчика. По мере удаления ча стоты генератора 1 от резонансной частоты датчика f выходное напряжение запоминающего устройства, определяемое раз. ностью заполненного напряжения и текужего значения выходного напряжения датчика увеличивается. По достижении выходным напрях еннем запоминающего устройства порога срабатыв авия сигнум-реле d U сиг- нум-реле срабатьюает и производит реверс направления изменения модулирующего напряжения, а следовательно, н реверс направления изменения частоты генератора, которая опять приближается к резонансной частоте датчика. При равенстве частоты генератора резонансной частоте датчика вновь происходит запоминание максимального напряжения датчика. Затем опять срабатьшавт сигнум-реле и происходив реверс направления модуляции. В результате а схеме уровнемера устанавливаются автоколебания, при которых частота высокочастотного генератора изменяется на небольшую величину,л (см. фиг. 2) вокруг значения резонансной. ЧЕ1СТОТЫ датчика.

Поскольку значение резонансной частоты датчика связано со значением уровня среды однозначной зависимостью, а частота сигнала генератора колеблется с малой амплитудой Л f -около резонансной частоты датчика, измерение уровня сводится к определению частоты сигнала генератора в данном уровнемере. Выходным параметром такого уровнемера является частота сигнала, что очень удобно при использовании методов передачи информации на большие растояния и ее регистрация. Однако при желании частотньШ сигнал легко преобразовать в аналоговый.

Для увеличения точности измерения уровня р повышения устойчивости работы уровнемера в условиях действия возмущающих, факTODOB поиск экстремума необходимо еделатьнемонотонным.Немонотонйьй характер , поиска резонансной частоты датчика обеспечивается благодаря принудительным реверсам направления частоты Сйгнаяа возбуждения, которые производятся вводом в уровнемер генератора тактовых импульсов 6 коммутатора 7.

Ниже рассматривается функиионирЬвание ровнемераВ условиях МОНЕУГОННЫХ всхзь уше ИИ, приводящих к дрейфу пезонансной криой Датчика вверт, так как именно дрейф ряоводят X потере устойчивости. Причем наибольшую опасвость представляет дрейф вверх. При значительной скорости дрейфа резонансной кривой датчшса возможна потеря устсйчивости.

На фиг. За изображена резонансная кривая .датчика и переходный процесс в извес ном уровнемере.

- Переходный процесс изображен для случая дрейфа резонансной }фивс датчика вверх.

На фиг. 36 изображена езонансная кривая ;датчика и переходный процесс в предлагаемом уровнемере так же для случая дрейфа резонансной кривой датчика вверх.,

в тот момент, когда состояние схемь характеризуется координатами U и . {см. фиг. За, точка А }, на датчик начинают действовать возмущения,вызывающие смешение-реасйансной кривой вверх. I Пусть в момент .начала действия возмущений происходит уменьшение частоты генератора. Если бы на схему не действовали возмуше- ная, то при уменьшении частоты, начиная or точки А 1. уменьшалось бы и„ Вследствие этого сигнум-реле произйело бы реверс, частота начала бы возрастать и VitS стало бы гфиблнжаться к экстрекгуму. Однако при воздействия интенсивных монотонных возмушенвй движение к экстремуму будет 1происходить иначе.,

Пусть в момент начеша действия возмущенная (точка А ) происходит уменьшение частоты f . За время изменения частоты от f до jtg и от до fj резонансная кривая, смещаясь вертикально вверх, занимает соответствеило положения i и Е., Вследствие этого, теперь уже при уменьшении f Un будет возрастать, принимая соответственно г значения Un Ул . (см. иг. За).-tz . t,,

Поскольку теперь напряжение Un возрастает, сигнум-реле не произведет реверс частоты сигнала генератора и величина f будет, продолжать уменьшаться, т.е.Г: двигаться в неправильном направлении, удаляясь от экстремума, т.е. потеряет устойчивость. Аналогично процесс будет протекать, если моменту начала действия возмущения состояние схемы определяется точкой на правой ветви резонансной кривой, (точка А.) и частота увеличивается.

Для обеспечения устойчивости процессов схеме уровнемера поиск экстремума должен Оыть немонотонным. Для этого в схему BBV