Датчик уровня жидкости Советский патент 1981 года по МПК G01F23/296 

(54) ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к технике измерения уровня и может найти применение в устройствах для измерения уровня жидкостей с изменяющейся плотностью и температурой в химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промьошленности. Известен частотный датчик уровня содержащий трубчатый резонатор, сообщающийся с основной емкостью, систему возбуждения и съема колебаний резо натора, усилитель и измеритель частоты 1. . Недостатком известного устройств.а является;, ограниченное использование ввиду невозможности измерения уровня под любым давлением или разряжением. Наиболее близким к предлагаемому является датчик уровня жидкости, содержащий резонатор, выполненный в вид сдвоенного камертона, основание которого сообщается с кoнтpoлиpye ым сосудом, систему возбуждения и съема колебаний резанатора, усилитель и измеритель частоты. Указанный датчик обладает высокими точностными показателями при работе в условиях постоянства давления контролируемой среДЫ и плотности этой среды в резонатоPe 2l.. Однако в условиях изменяющихся плотностей, давлений и температур контролируемых сред этот датчик характеризуется значительной погрешностью. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет компенсации . изменения параметров контролируемой среды. Указанная цель достигается тем, что последовательно с резонатором установлен второй сдвоенный камертон с системой возбуждения колебагшй и усилителем, сообщагхцийся с основным резонатором через общее основание, а через второе основание сообщакиийся с контролируе1ллм сосудом в нижней его части, причем ветви второго камертона расположены в горизонтальной плоскости, а выходы систем возбуждения колебаний обоих камертонов включены в дифференциальную схему и подключены к измерителю частоты. На чертеже схематически представлено .устройство. Сосуд 1, в KOTopcw находится контролируемая жидкость, сообщается с вертикально расположенным камертоном 2, в верхней части через его основание 3, а в нижней части емкости - через

последовательно соединенный с резонатором камертон 4. Вертикально расположенный сдвоенный камертон снабж системой возбуждения колебаний 5 и съема колебаний б, включенных в цепь усилителя 7 положительной обратной связи. Горизонтально расположенный сдвоенный камертон снабжен системами возбуждения 8 и съема 9 колебаний, включенных в цепь усилителя 10 обратной положительной связи,

Выходы усилителей положительной обратной связи включены на вход блока 11 выделения разности частот, выход этого блока через низкочастотный фильтр 12 подключен к частотомеру, проградуированному в единицах контролируемого уровня.

Работа устройства осуществляется следунвдим образом.

При заполнении основной емкости контролируемой жидкостью уровень в этой емкости и уровень в ветвях камертона 2 выравнивается. Ветви камертона 2 возбуждаются с помощью возбудителя 5, сигнал на который поступает от приемника б колебаний, усиленным в усилителе 7.

В случае контроля уровня жидкости с переменной плотностью частота колебаний камертона 2 функционально связана с плотностью и уровнем запонягадей его ветви жидкости. Одновременно с этим с помощью возбудителя 8 колебаний приводятся в режим автоколебаний ветви камертона 4, пр этом сигнал на возбудитель 8 поступает от приемника 9 колебаний и усиливается в усилителе 10. Так как ветви камертона 4 расположены горизонтально, то при минимально возможном уровне жидкости в основной емкости 1 ветви камертона 4 полностью заполнены, поэтому частота колебаний этих ветвей зависит только от плотности контролируемой жидкти. При изменении плотности контролируемой жидкости в емкости 1 происходит изменение частоты колебаний камертонов, так как частоты колебаний камертонов 2 и 4 вычитаются в смесителе 11 частот, то изменение плотности контролируемой среды не вызывает изменения выходного сигнала в виде разности частот, которые яьвделяются в смесителе 12 и регистрируется частотомером, проградуированном в единицах измеряемого уровня. Причем,при изменении уровня жидкости в камертоне 2 происходит изменение частоты колебаний только этого камертона в случае, если плотность контролируемой среды постоянна, тогда разность частот камертонов 2 и 4 линейно зависит от контролируемого уровня. Компенсация изменения частоты колебаний основного резонатора при изменении давлений контролируемой среды, а также ее температуры и температуры окружающей среды происходит аналогично.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения уровня среды в условиях изменяющейся ее температуры, давления и плотности.

Формула изобретения

Датчик уровня жидкости, содержащий резонатор, выполненный в виде сдвоенного камертона, основание которого сообщено с контролируемым сосудом, систему возбуждения и съема колебаний резонатора, усилитель и измеритель частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет компенсации изменения параметров контролируемой среды, последовательно с резонатором установлен второй сдвоенный камертон с системой возбуждения колебаний и усилителем, сообщающийся с основным резонаторомчерез общее основание, а через второе основание сообщакщийся с контролируемым сосудом в нижней его части, причем ветви второго камертона расположены в горизонтальной плоскости , а выходы систем возбуждения колебаний обоих камертонов включены в дифференциальную схему и подключены к измерителю частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Кудрявцев В.В. Прецизионные частотные преобразователи автоматизированных систем контроля и управления. М., Энергия, 1974, с. 61.

2,Авторское свидетельство СССР 648843, кл. G 01 F 23/28, 1977.

(прототип).