Измеритель уровня Советский патент 1980 года по МПК G01F23/26 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения уровня как неэлэктропроводньос, так и обладающих проводимостью сред. Известен электроемкостный уровнеме содержащий измерительный и коЗлпенсационный емкостные датчики, преобразова тель емкости и постоянное напряжение, усилитель постоянного тока и генератор тактовых импульсов Щ. Принцип его действия заключается в периодическом перезаряде импульсным напряжением eivtкостного делителя, образованного датчиком и опорным конденсатором, и преобразование импульсного напряжения в постоянное. Основным недостатком известного является ограниченность его возможностей, так как он имеет приемлемую точность только при контроле уровня неэлектропроводных жидкостей. Наиболее близким по технической сущ ности к предложенному является электро емкостньй уровнемер, содержащий изме ритапьный и компенсационный датчики, операдионньй усилитель емкостной обрат ной связью, соединенный последовательно с нуль-органом, триггер, два переключателя и резистор 12. Это устройство характеризуется недост точной точностью и ограниченным диапазоном измерения. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерения, Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены одновибратор, преобразователь частоты в напряжение, дифференциальный интегратор, инвертор и измеритель среднего значения напряж&ния, при этом датчики общей обкладкой соединены с аходом. операционного усилителя, а выход нуль-органа соединен одновременно с входами триггера, одновибратора, управляюищм входом первого переключателя, раздельной обкладкой измерительного датчика и через последова- теяьно соединенные преобразователь час - 37 тоты в напряжение, дифферетиЖышй интегратор, переключатель и резистор с входом операционного усилителя, причем выход инвертора соединен с раздельной обкладкой компенсационного датчика, а выход одновибратора - с другим выходом триггера, выходом, связанного с управляющим входом второго переключателя, через который выход операционного усилителя соединен с входом измерителя среднего значения. На фиг, 1 приведена фуШШибнальная схема предлагаемого измерителя уровня; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Измеритель уровня содержит, измери тельный емкостный датчик 1, эквивалент ная схема которого, представлена резисторами Ram , характеризующими соот вётственно сквозную проводимость и поляриэадионвые потери, конденсаторами Ср и См, характеризуюишми соответственно релаксационную и мгновенную поляризации в веществе, а также компенсационный емкостный датчик 1 с комплексным сопротивлением 7к , зашунтированным резистором R, операционный усилитель 2, соединенный пбспёдЪв&тель но с нуль-органом 3, триггер 4, перё ключатели 5 и 6, одновиёратор 7, пре.образователь 8 частоты в напряжение, дифферё1щиальнь1й интегратор 9, инвертор 1О и измеритель 11 среднего значения напряжения.. Датчики 1 и 1 общей обкладкой сое динены с входом усилителя 2, а выход нуль ргана 3 соединен одновременно с входами триггера 4, одновибратора 7,. управляиощим нходом переключателя 6 раздельной обкладкой измеритеттьного датчика 1 и через последовательно соединённые преобразователь 8 частоты в напряжение, дифференциальный интегратор 9 и резистор R 1 с входом усилите 2, Причем выход инвертора 10 соединен с раздельной обкладкой. компенсационного датчика 1, а выход одновибратора 7 - с другим яходом триггера 4, 1 кодбм связанного с управл$пощим ахо дом второго переключателя 5, через ко торый вькод усилителя 2 соединен с входом измерителя 11 среднего значения напряжения. Измеритель уровня работает следуюшим образом. Схема является автогене раторной, и колебательный режим наступает при включении напряжения питания, Пусть в момент включения напряжение а выходе нуль -органа 3 скачком измеилось до значения U -Vo {см, фиг. 2). ри этом напряжение на выходе усилитея 2 представляет суперпозицию оледуюих cocтaвляющRx, UO -UCNS CP R UK R U K, i.,, о JRUC-, Ср/ . тг В г. s . напряжение обратной связи, снимаемое с выходов дифференциального интегратора 9 через переключатель 6: : Напряжение на выходе преобразователя частоты в напряжение 8 7/f - постоянная времени дифференциального интегратора 9, Эквивалентная схема компенсационного датчика соверщенно идентична эквивалентной схеме измерительного датчика и поэтому в дальнейшем опускаются полные выкладки, относящиеся к компенсационному датчику, и приводятся только имеющие значение параметры с учетом И.Х знака помеченные индексом к. Резистор и,вь1бирают меньше минимального значения R , которое обычно известно заранее,поэтому VJoy( t ) в момент после включения убьшает по экспоненциальной кривой, В момент равенства нулю напряжения Uov t) меняется знак выходного напряжения на +UgH цикл повторяется, После момента включения питания напряжение на выходах интегратора 9 начинает расти по абсолютной величине по экспоненте с постоянной времениC C и по мере приближенияипчцК стремится к установившемуся значению Uyj.;j, которое соответствует заданной частоте Таким образом в схеме t4i-i7JS-:a:M ar ti; rr ;---,,. .

Bviнуп tipiJ

735927

Vm .(