Топливомер Советский патент 1979 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения, например запаса топлива в баках летательных аппаратов.

Известны жидкостемеры, содержащие электроемкостные датчики, являюихиеся плечом моста переменного тока статического уравновешивания с модуляторами, включенными в прямую измерительную цепь и цепь обратной связи с компенсационным электроемкостным датчиком, и стабилизированный источник напряжения 1.

Однако надежность подобных жидкостемеров зависит от градиента диэлектрической проницаемости отстоя в нижней части бака, а диапазон измерения мал.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является уровнемер, содержащий установленный в баке емкостной датчик и его эквивалент, включенные в плечи самокомпенсированного моста переменного тока модуляторы, один из которых включен в прямую измерительную цепь, а второй - в цепь обратной связи, генератор, стабилизированный источник напряжения, усилитель, преобразователь и регистрирующий прибор 2.

Однако этот уровнемер имеет ограниченнь й диапазон из.мерения уровня и низкую надежность измерения.

Цель изобретения - расширение диапазона и повышение надежности измерения.

Это достигается тем, что устройство дополнительно снабжено термокомпенсатором, переменным и двумя постоянными резисторами и двумя дифференциальными усилителями, охваченными отрицательной обрэтной связью. Выход стабилизированного источника напряжения через переменный резистор подключен к инвертирующему входу первого дифференциального усилителя,, выход которого соединен с входом модулятора прямой измерительной цепи, а через один 5 постоянный резистор с инвертирующим и дру гой постоянный резистор с неинвертирующими входами второго дифференциального усилителя, при этом неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя подключен через термокомпенсатор к корпусу ° бака, а выход второго дифференциального усилителя соединен с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя.

Функциональная схема топливомера приведена на чертеже. Выход стабилизированного источника напряжения 1 через переменный резистор 2 соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 3. С выходом дифференциального усилителя 3 соединены аналоговый вход модулятора 4 и через резисторы 5 и 6 соответственно инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального усилителя 7. Неинвертирующий вход дифференциального усилителя 3 соединен с выходом дифференциального усилителя 7, неинвертирующий вход которого через термокомпенсатор 8 подключен к корпусу. Термокомпенсатор 8 погружен в контролируемую среду 9, заполняющую объем бака 10. Противофазные выходы модулятора 4 подключены через электроемкостной коаксиальный датчик 11 и конденсатор 12 к входу усилителя 13, выход которого соединен через преобразователь 14 с аналоговым входом модулятора цепи обратной связи 15, а также с входом регистрирующего прибора 16. Выход модулятора 15 через конденсатор 17 соединен с входом усилителя 13. Управляющие входы модуляторов 4, 15 и преобразователя 14 соединены с выходом генератора 18. Работа топливомера осуществляется следующим образом. На аналоговом входе модулятора прямой цепи 4 устанавливается некоторый уровень опорного напряжения, причем стабильность этого напряжения поддерживается стабилизатором напряжения 1, а его установка осуществляется при задании масщтаба измерения топливомера с помощью переменного резистора 2 путем изменения коэффициента передачи дифференциального усилителя 3. Модулятор 4 по сигналам генератора 18 преобразует опорное напряжение в напряжение прямоугольной, формы. Один выход модулятора 4 через датчик 11 соединен с входом усилителя 13, к которому также подключен через конденсатор 12 эквивалент датчика - противофазный выход модулятора 4. Благодаря этому при нулевом уровне контролируемой среды мост уравновещен и на входе усилителя 13 сигнал равен нулю, он также равен нулю на выходе преобразователя 14 и входе регистрирующего прибора 16. При погружении датчика в контролируемую среду 9 на некоторый уровень возникает сигнал разбаланса моста, который усиливается усилителем 13, выпрямляется преобразователем 14, модулируется модулятором цепи обратной связи 15 по сигналам генератора 18 в напряжение прямоугольной формы и через конденсатор 17 - уравновещивающее плечо моста, в противофазе подается на вход усилителя. По окончании переходного процесса в контуре обратной связи - на входе регистрирующего прибора устанавливается напряжение, величина которого пропорциональна уровню заполнения датчика контролируемой средой 9. При профилировании датчика I 1 по закону статической тарировочной характеристики бака, отражающей зависимость объема заполнения бака от уровня контролируемой среды, сигнал на выходе преобразователя пропорционален объему или массе жидкой среды, заполняющей бак. Компенсация дополнительной погрещности, вызванной изменением температуры контролируемой среды, в топливомере осуществляет ся путем изменения величины опорного напряжения. На выходе дифференциального усилителя 7 формируется сигнал, определяемый разностью коэффициента усиления по инвертирующему и неинвертирующему входам этого усилителя. Модуль и знак данного сигнала зависит от коэффициента деления резистивного делителя, образованного резистором 6 и термокомпенсатором 8. Выходной сигнал дифференциального усилителя 3, воздействуя на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 3, изменяет коэффициент передачи стабилизированного напряжения, устанавливая новое значение опорного напряжения. В схеме могут изменяться знак и модуль компенсирующей поправки опорного напряжения, при этом знак меняется путем изменения полярности напряжения на выходе стабилизатора 1, а модуль - пропорциональным изменением сопротивлений резисторов 5 и 6. Формула изобретения Топливомер, содержащий установленный в баке емкостной датчик и его эквивалент, включенные в плечи самокомпенсирующегося моста переменного тока, модуляторы, один из которых включен в прямую измерительную цепь, а второй - в цепь обратной связи, генератор, стабилизированный источник напряжения, усилитель, преобразователь и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона и повыщения надежности измерения, он дополнительно снабжен термокомпенсатором, переменным и двумя постоянными резисторами и двумя дифференциальными усилителями; охваченными отрицательными обратными связями, выход стабилизированного источника напряжения через переменный резистор подключен к инвертирующему входу первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом модулятора прямой измерительной цепи, а через один постоянный резистор с инвертирующим и другой постоянный резистор с неинвертирующим входами второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя подключен через термокомпенсатор к корпусу бака, а выход второго дифференциального усилителя соединен с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 298836, кл. G 01 F 23/26, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР № 318827, кл. G 01 F 23/26, 1968.