Емкостной уровнемер Советский патент 1979 года по МПК G01F23/26 

(54) ЕМКОСТНОЙ УРОВНЕМЕР

1

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня различных жидкостей.

Известен емкостной уровнемер, содержащий измерительный и компенсационный емкостные датчики, операционный усилитель, преобразователь емкости в напряжение и генератор тактовых импульсов 1.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является емкостной уровнемер, содержащий измерительный и компенсационный датчики, тактовый генератор, преобразователь «емкость-время, с подключенным к нему измерительным датчиком, устройство постоянной задержки, включенные через последовательно соединенные схему НЕ-И и детектор среднего значения на вход дифференциального усилителя 2.

Однако устройство обладает низкой точностью измерения уровня сред с малыми величинами диэлектрической проницаемости при значительном изменении их электрофизических характеристик в процессе эксплуатации.

Цель изобретения - увеличение точности измерения сред с малой величиной диэлектрической проницаемости.

Это достигается тем, что емкостной уровнемер снабжен преобразователем «емкостьнапряжение-время, подключенным к компенсационному датчику, и преобразователем «напряжение-время, выходы которых через последовательно соединенные дополнительные схему НЕ-И и детектор подключены к инвертирующему входу усилителя, а выход усилителя соединен с управляющими входами преобразователей «емкость-напряжениевремя и «напряжение-время.

На чертеже представлена функциональная схема емкостного уровнемера:

Устройство включает в себя тактовый генератор 1, преобразователь «емкость-время 2 с подключенной к нему измерительной частью датчика 2а, устройство 3 постоянной задержки, преобразователь «емкость-напряжение-время 4 с компенсационой частью датчика 4а, преобразователь «напряжениевремя 5, схемы НЕ-И 6 и 7, детекторы 8 и 9 среднего значения и операционный усилитель 10 с двумя входами. Выход генератора 1 подключен к занускающим входам преобразователей «емкостьвремя 2, «емкость-напряжение-время 4, «напряжение-время 5 н устройства 3 постоянной задержки. Одним из входов устройства НЕ-И 6 связан с выходом преобразователя «емкость-время 2, а второй - с выходом устройства 3 постоянной задержки. Выход схемы НЕ-И связан с входом детектора среднего значения 8, выход которого подключен на один из входов операционного усилителя 10. Выходы преобразователей 4 и 5 связаны с двумя входами схемы НЕ-И 7. Вход этой схемы связан с детектором среднего значения 9, выход которого связан с вторым входом операционного усилителя 10. Выход усилителя 10 соединен с управляющими входами преобразователей 4 и 5. Устройство работает следующим образом. Преобразователь 2 преобразует емкость измерительной части в длительность временного интервала, который на схеме НЕ-И 6 сравнивается с длительностью временного интервала устройства 3 постоянной задержки. Детектор среднего значения 8 преобразует длительность импульса на выходе схемы НЕ-И 6 в пропорциональное напряжение постоянного тока. Длительность временного интервала преобразователя 4 определяется величиной емкости компенсационной части датчика 4а, которая расположена ниже измерительной части 2а и потому зависит лищь от величины диэлектрической проницаемости среды и от величины .выходного напряжения уровнемера. Длительность временного интервала преобразователя 5 определяется величиной выходного напряжения уровнемера. Устройства 7 и 9 работают аналогично схемам НЕ-И 6 и детектору среднего значения 8 соответственно. В начальный момент, т. е. при отсутствии жидкости в измерительной части датчика длительность временного интервала преобразователя 2 равна длительности временного интервала устройства 3 постоянной задержки. Соответственно равны нулю длительность разностного импульса на выходе схемы НЕ-И 6 и напряжение на выходе детектора 8. Напряжение на выходе уровнемера равно нулю, а следовательно равны нулю длительности временных интервалов преобразователей 4 и 5. При увеличении уровня растет емкость измерительной части датчика 2а и длительность временного интервала преобразователя 2. Появляется разностный импульс на выходе схемы НЕ-И 6. Этот импульс детектором 8 преобразуется в напряжение постоянного тока и подается на вход усилителя 10, так что на его выходе появляется напряжение, с ростом которого увеличивается длительность временных интервалов преобразователей 4 и 5. Но скорость нарастания длительности преобразователя 4 в ж (диэлектрическая проницаемость измеряемой среды) раз опережает скорость нарастания длительности временного интервала преобразователя 5, так что на выходе схемы НЕ-И 7 появляется разностный импульс, который детектором 9 преобразуется в постоянное напряжение и подается на второй (уравновешивающий) вход усилителя 10, стремясь по величине сравняться с напряжением на первом входе. Напряжение на входе усилителя 10 линейно зависит от величины уровня и не зависит от величины диэлектрической проницаемости жидкости. Формула изобретения Емкостной уровнемер, содержащий измерительный и компенсационный датчики, тактовый генератор, преобразователь «емкость-время, подключенный к измерительному датчику, и устройство постоянной задержки, включенные через последовательно соединенные схему НЕ-И и детектор среднего значения на вход дифференциального усилителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения сред с малой величиной диэлектрической проницаемости, он снабжен преобразователем «емкость-напряжение-время, подключенным к компенсационному датчику, и преобразователем «напряжение-время, выходы которых через последовательно соединенные дополнительные схему НЕ-И и детектор подключены к инвертирующему входу усилителя, а выход усилителя соединен с управляющими входами преобразователей «емкость-напряжение-время и «напряжение-время. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 435459, кл. G 01 F 23/26, 1972. 2.Труды института, НИИТеплоприбор, № 79, 1972, с. 35-37.