Резонансный уровнемер Советский патент 1979 года по МПК G01F23/284 

апазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды соответственно;У (Я, ег), У (Я, ei) - величины, пропорциональные выходному сигналу 2-го канала двухканального датчика, при крайних значениях S2 и ei диапазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды, соответственно;

/С (Я) - величина коэффициента передачи функционального усилителя, изменяющаяся с изменением уровня контролируемой среды;Я - текущее значение

уровня,

вход которого соединен с выходом делительного устройства, а выход - с входом суммирующего устройства.

Уровнемер содержит двухканальный датчик, каналы 1 и 2 которого представляют собой отрезки электрической длинной линии, равные по высоте, причем резонансные частоты каналов пустого датчика равны между собой, частотно-модулированный генератор 3 высокой частоты, генератор 4 пилообразного напряжения, генератор 5 запуска, опорный контур 6, формирующие устройства 7, 8, 9, триггеры 10, И, ключи 12, 13, суммирующее устройство 14, функциональный усилитель 15 с переменным коэффициентом передачи, делительное устройство 16, усилитель 17 постоянного тока для выдачи униф ицированного сигнала.

Каналы 1, 2 двухканального датчика возбуждаются от генератора 3 высокой частоты, модулированного по частоте с помощью генератора 4 пилообразного напряжения, который запускается генератором 5 запуска. Опорный колебательный контур 6 настроен таким образом, что его резонансная частота равна резонансным частотам пустых каналов 1, 2 двухканального датчика. При совпадении частоты генератора 3 с резонансными частотами опорного колебательного контура 6 и каналов 1, 2 двухканального датчика на выходах последних выделяются видеоимпульсы, соответствующие по форме их амплитудно-частотным характеристикам. Видеоимпульсы после преобразования в соответствующих формирователях 7, 8, 9 приобретают прямоугольную форму и поступают на цепи управления триггерами 10, И. В результате этого на выходах триггеров выделяются прямоугольные импульсы напряжения, длительность которых пропорциональпа разнице между резонансными частотами опорного контура 6 и каналов 1, 2 двухканального датчика, причем длительность импульсов на выходе триггера 10 пропорциональна разнице между резонансными частотами опорного контура 6 и канала 1 двухканального датчика, а длительность импульсов на выходе триггера 11 пронорциоиальна разнице между резонансными частотами опорного контура 6 п капала 2. Разность же резонансных частот опорного контура 6 и каналов 1, 2 двухканальиого датчика определяется высотой измеряемого уровня среды, значением диэлектрической проницаемости среды и видом выходных (частотных) характеристик каналов 1, 2 двухканального датчика.

Таким образом, выделяющиеся на выходе триггеров импульсы напряжения несут информацию об измеряемом уровне и значении диэлектрической проницаемости среды. Ключи 12, 13 выполняют функцию усилителей мощности этих импульсов и стабилизаторов их амплитуды; импульсы на выходах этих ключей полностью сохраняют информацию, заложенную в импульсах на выходах соответствующих триггеров 10, 11.

В узлах 14, 15, 16 осуществляется функциональная обработка выходных импульсов ключей 12, 13, в результате чего достигается снижение погрешности измерения, обусловленной изменениями диэлектрической проницаемости, в десятки раз. Действительно, в суммирующем устройстве 14 происходит сложение выходных сигналов ключа 12 и функционального усилителя 15, коэффициент передачи которого зависит от выходного сигнала делительного устройства 16. Величина выходного сигнала делительного устройства 16, в котором происходит деление выходных сигналов суммирующего устройства 14 и ключа 13,

А (Я) ,(2)

Г(Я,5)-Я(Я)

где Л (Я) -величина выходного сигнала делительного устройства, пропорциональная величине выходного сигнала уровнемера;

Х(Н,г -величииа выходного сигнала ключа 12, пропорциональная величине выходного сигнала 1-го канала двухканальвого датчика;

У(Я, е)-величина выходного сигнала ключа 13, пропорциональная величине выходного сигнала 2-го канала двухканального датчика;е - диэлектрическая проницаемость

контролируемой среды. Закон изменения коэффициента передачи функционального усилителя с изменением уровня, определяемый равенством (1), находится из условия равенства значений выходного сигнала уровнемера, определяемого выражением (2) при крайних значениях 2 и 61 диапазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды.

Изменяя коэффициент передачи функционального усилителя в соответствии с равенством (1), можно добиться инвариантности показаний уровнемера к крайним значениям 82 и Б диапазона изменения диэлектрической проницаемости и снижения погрешности, вызванной вариациями диэлектрической проницаемости внутри диапазона ее изменения ei-62, в десятки раз. Так, например, для диапазона диэлектрической проницаемости 1,2-1,6, охватывающем криогенные жидкости, погрешность, обусловленная ее изменениями в пределах указанного диапазона, не превышает ±0,5%, что в 90 раз меньше ее нескомпенсированного значения.

Формула изобретения

Резонансный уровнемер, содержаш,ий датчик, выполненный в виде двух отрезков длинных линий, частотно-модулированный генератор высокой частоты, генератор пилообразного напряжения, генератор запуска, опорный колебательный контур, три формирующих устройства, два триггера, два ключа, суммирующее устройство, делительное устройство и усилитель постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения уровня диэлектрических сред, он снабжен функциональным усилителем с коэффициентом передачи, изменяющимся с изменением уровня контролируемой среды по закону

К (Н (.)- ПЯ,Ч)-(Я,П)- Г(Я,г,) А-(Я,г,,)-(Я,г,)

где Л(Я) -величина коэффициента передачи функционального усилителя, изменяющаяся с изменением уровня контролируемой среды;

Х(Н, к),Х(Н, - величины, пропорциональные выходному сигналу 1-го канала двухканального датчика, при крайних значениях 2 и ei диапазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды, соответственно;

У (Я, 2), У (Я, 6) - величины, пропорциональные выходному сигналу 2-го канала двухканального датчика, при крайних значениях 62 и ei диапазона изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды, соответственно;Н - текущее значение

уровня,

ход которого соединен с выходом делиельного устройства, а выход - с входом уммирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 463868, кл. G GIF 23/28, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР ЛЬ 411307, кл. G GIF 23/28, 1974.