Высокочастотный уровнемер Советский патент 1979 года по МПК G01F23/284 

измерения устройство управления 5 перебрасывает коммутаторы 3 и 4 в положение, при котором первичные преобразователи 1 и 2 включены в частотозадающие цепи генераторов 7 и 9. Параметры остальных частотоопределяющих элементов генераторов 7 и 9 подобраны так, что частоты выходных колебаний генераторов 7 и 9 соответствуют одной из высших собственных резонансных частот первичных преобразователей 1 и 2 соответственно. Работает уровнемер следующим образом. Изменение положения границы раздела фаз двухфазной среды вызывает изменение основной и высшей резонансных частот обоих первичных преобразователей 1, 2, что, в свою очередь, приводит к изменению частот выходных сигналов генераторов 6, 7, 8, 9. Выходные сигналы генераторов 6, 7, 8, 9 преобразуются делителями частоты 10, И, 12, 13, триггерами 14, 15, 16, 17 и ключами 18, 19, 20, 21 в импульсы напряжения. При этом длительность импульса на выходе каждого из ключей 18, 19, 20, 21 обратно пропорциональна частоте выходного сигнала соответствующего генератора 6, 7, 8, 9, которая, в свою очередь, определяется величиной уровня X границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазной среды и величинами диэлектрических проницаемостей жидкой ЕЖ и газовой БГ фаз. Таким образом, выходные импульсы ключей 18, 19, 20 и 21 несут информацию о положении границы раздела фаз двухфазной среды и ее электрофизических свойствах. Вид алгоритма преобразования выходных сигналов ключей 18, 19, 20 и 21 в вычислительном устройстве 22 определяется конструкцией первичных преобразователей, требуемой точностью измерения, числом измеряемых и возмущающих параметров. Так, например, в случае применения двух первичных преобразователей в виде отрезков длинной линии, один из ннХ, например первый, воспринимает изменения уровня X границы раздела фаз и изменения диэлектрических проницаемостей жидкой 8ж и газовой бг фаз, а второй - изолирован от жидкой фазы и воспринимает только изменения. Решая систему уравнений, описывающих выходные сигналы У, 72, з, У соответствующих ключей 18, 19, 20, 21, получаем преобразование выходных сигналов ключей, результат которого зависит только от положения границы раздела фаз двухфазных диэлектрических сред и имеет вид: Л(;с) ()-1 у() ()-l ,(Х) гдеф1(Х), ф2{) функции величины уровня X, вид которых определяется характером распределения электромагнитного поля по длине первичного преобразователя на 1-й и И-й гармониках соответственно (,5). Преобразование (1) реализуется вычислительным устройством 22. Погрешность предлагаемого уровнемера при изменении е в диапазоне 1,134-1,25, а 8г-(1,04-1,06) (двухфазный водород) составляет ±0,5%, а выходная характеристика однозначная (см. фиг. 2). Кроме того, в предлагаемом уровнемере исключена погрешность измерения из-за температурных изменений конструктивных параметров первичных преобразователей. Изменение температуры контролируемой среды приводит к изменению геометрических размеров первичных преобразователей, которые, в свою очередь, обуславливают изменения их начальных частот - частот парвичных преобразователей в среде с . Температурным изменениям соответствуют изменения начальных значений выходных сигналов ключей. Однако, как видно из выражения (1), результат преобразования А(Х) не зависит от указанных величин, а значит, и не зависит от температурных изменений конструктивных параметров первичных преобразователей. Формула изобретения Высокочастотный уровнемер, содержащий два первичных преобразователя в виде отрезков длинной линии, два генератора высокой частоты, два делителя частоты, два триггера, два ключа и вычислительное устройство, отличаюш;ийся тем, что, с целью повышения точности измерения уровня границы раздела жидкой и тазовой фаз двухфазных диэлектрических сред и обеспечения однозначности показаний, он дополнительно снабжен двумя коммутаторами, каждый из которых включен между соответствующим первичным преобразователем и высокочастотным генератором, двумя дополнительными каналами, состоящими из последовательно включенных генератора высОКОй частоты, делителя частоты, триггера и ключа, включенными между соответствующим коммутатором и вычислительным устройством, и устройством управления, включенным между коммутаторами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Петров Б. Н. и др. Принципы инвариантности в измерительной технике. «Наука, М., 1976, с. 188. 2.Заявка № 2470741/18-10, 10.04.77, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.