Дискретный уровенемер Советский патент 1982 года по МПК G01F23/26 

. . I

Изобретение относится к устройст вам для измерения уровня жидкости или границы раздела несмешивающихся жид|костей и может найти применение при -измерении уровней в .камерах выщела чиэания солей или в емкостях подземных хранилищ.

Известен дискретный электроемкост.ный уровнемер, содержащий генератор, емкостные преобразователи, вторичные преобразователи, линию связи, источник питания и блок регистрации. При этом вторичные преобразователи выполнени в виде мостов переменного токг., содержаи х опорные конденсаторы, а емкостные преобразователи включены в смежные плечи мостов переменного тока параллельно опорным конденсаторам, причем последовательное включение преобразователей соответствует получению на выходе мостов информации об измеряемом уровне в виде кода Грея, а число мостов равно разряду кода. В качестве емкостных преобразователей используются два изолированных друг от друга электрода t1.

Недостатками данного устройства является то, что мосты переменного тока сложны в эксплуатации, требуют постоянной подстройки, что невозможно проводить при размещении этих блоков в подземном хранилище. В результате надежность работы устройст ва недостаточна.

10

Кроме того, линия связи при измерении большого количества дискретных уровней достаточно сложна и имееТ большое количество жил.. Передача информации от вторичных преобразова15телей к блоку регистрации через линию связи осуществляется на высокой частоте. Наличие затухания высокочастотных сигналов в линии связи ограничивает удаление измерительной

30 схемы от блока регистрации, иначе могут быть отказы в работе, что также снижает надежность измерения. Компенсация этого затухания приведет к значительному усложнению устроист а, Наиболее близким по т,ехничвской сущности к предлагаемому устройству является дискретный емкостный уровнемер, содержащий генератор, емкост ie преобразователи, двухпроводную линию связи, источник питания, блок регистрации, элементы сравнения и кб параторы с двумя входами, при этом элементы сравнения включены между входами компараторов, вторые входы подключены к соответствующим емкоет ын преобразователям, первые входе к выходу генератора, выходы компараторов объединены и подключены к линии связи, выход которой связан с . последовательно соединенными источ; НИКОМ питания и блоком регистрации и j стабилизатором напряжения Z1. Недостатком известного устройства является невозможность измерения большого количества градиентов уровня, что снижает функциональные возможности Устройства, в результате чего отсутствует возможность использования уровнемера для хранилищ. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения числа градиентов измеряемых уровней. Поставленная цель достигается тем что дискретный уровхемер, содержащий генератор импульсов, емкостные преоб разователи, соединенные с cooTseTctвующими. ячейками из параллельно соединенных элемента сравнения и компаратора, и последовательно соединенные между собой линию связи, блок регистрации и источник питания, сйаб жен схемой многопозиционной задержки импульсов, входы которой соединены с выходами генератора импульсов, а выходы - с соответствующими ячейка параллельно соединенных элемен та сравнения и компаратора, филЬгТром развязки, соединенным с генератором -Импульсов и через линию связи с блоком регистрации, и последовательно соединенными формирователем и усилителем мощности, включенными между выходами генератора импульсов и фильтра развязки, при этом выходы компараторов подключены к входу усилителя мощности, а выход источника питания соединен с входом,блока регистрации. На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства на фиг.2 схема многопозиционнои задержки импульсов, схема компаратора, форми рователя синхроимпульсов и фильтра развязки. Устройство содержит генератор импульсов 1, элементы сравнения 2, емкостные преобразователи 3, компараторы k, схему 5 многопозиционной задержки импульсов, линию связи 6, блок регистрации 7, источник питания 8, фильтр развязки 9, формирователь 10 и усилитель мощности 11. Генератор 1 предназначен для формирования запускающих импульсов опроса емкостных преобразователей 3 В качестве генератора можно использовать мультивибратор.,При выборе частоты следования импульсов важно только, чтобы за выбранный период были опрошены все датчики. Выход генератора 1 подсоединен к входу схемы 5 многопозиционной задержки импульсов. Схема 5 предназначена для формирования последовательности импульсов, задержанных относительно друг друга. Время задерй ки должно быть с учетом возможности передачи импульсов по линии связи 6, и последующего выделения импульсов .в блоке регистрации 7. На фиг. 2 приведен вариант реализации схемы 5 многопозиционной задержки Импульсов. Схема 5 состоит из последовательно соединенных электрических схем, собранных с помощью элементе 12-15. Число выходов схемы 5 равно числу емкостных преобразователей 3, а вход питания подсоединен через фильтр развязки 9 к линии связи 6. Этот фильтр развязки 9 может быть выполнен в виде фильтра нижних час тот, т.е. в виде резистора 16 и емкости 17. Выходы c) 5 подключены к Ссх)тветстаующи« элементам сравнения 2 и первым входам компараторов 4. В качестве элементов сравнения 2 в простейшем варианте используют обычные резисторы. В качестве компараторов k можно использовать электрическую схему, представленную на фиг. 2 и шиполненную с помощью транзистора 18, резистора 19 и емкости 20. Ко второму входу компаратора k подключены элементы сравнения 2 и соответствующие емкост ные преобразователи 3. При этом емкостные преобразователи 3 выполнень как и в известном устройстве в виде двух изолированных другот друг.а. электродов, составляю1ЦИХ обкладки измерительных конденса торов. Выходы компараторов Ц объеди ны и подключены через усилитель мощности 11 к линии связи 6, предст ляющей двухпроводную линию, в которой в качестве второго провода можн использовать землю. Кроме того, в устройстве имеется формирователь 10 синхроимпульсов, котррый может быть выполнен в виде последовательно соединенных резисто ра 21 и емкости 22, Форкмрователь Т подсоединен по входу к выходу генератора 1, а по выходу - к входу уси лителя мощности 1t, Он предназначен для формирования из импульсе генератора 1 синхроимпульсов, необходимого для дешифровки информации а блоке регистрации 7. Блоки 1-5, 9 ТО и 11 размещаютс в специальном контейнере и закрепля ются в подземной емкости, в кьторой необходимо измерять уровень жидкости. В связи с этим, если проводят п0иразмещении контейнера рядом с металлической конструкцией, то вторым электродом емкостного пре образователя 3 служит эта конструкция. В противном случае, параллельно контейнеру размещают второй элект род. Выбор, рабочих параметров схемы не критичен. Линия связи б соедмнйет контейнер с поверхностью земт. Линия связи 6 на поверхности подключена к блоку регистрации 7 И источнику питания 8. В качестве блока регистрации 7 можно использовать циф ровой или аналоговый регистратор. Причем, наличие аналогового выхода обусловлено особенностями маркшейдерского дела. Устройство работает следующим образом. Генерируемый импульс поступает одновременно на вход схемы 5 многопозиционной линии задержки и формирователь синхроимпульсов 10. На выходе формирователя синхроимпульсов 1 и, следовательно, на входе усилителя мощности 11 появляется первый импул который служит для синхронизации измерений определения момента начала отсчета. Все последующие импуль сы характеризуют число емкостных преобразователей 3, находящихся в жидкости, т.е. уровень жидкости. Эти импульсы формируются схемой 5 элементами сравнения 2, емкостными 0 Преобразователями S и компараторами Ц следующим образом. Первоначально импулъс с Генератора 1 поступает на вход схемы 5 где он:задерживается относительно синхроимпульса и поступает на последовательную цепочку, состоящую из элемента сравнения 2 и емкостного преобразователя 3 Если уровень раздела жидкостей находится ниже уровня размещения первого емкостного-преобразоватепя 3. то емкость его мала, компаратор i не; работает и ток на его выходе равен 0. Если же .уровень раздела вьние первого емкостного преобразователя 3 то его емкость резко возрастает из-за отличия диэлектрических проницаемостей жидкостей. При этом увеличивается ток через элемент сравнения 2, и компаратор 4 открывается. В результате сформированный импульс проходит на выход компаратора и, усиливается и поступает на блок регистрации 7. Таким , импульс с выхода генератора 1 последовательно задерживается и как бы опрашивает все емкостные преобразователи 3. При этом число импульсов на выходе компаратора и равно числу емкостных преобразователей 3, находящихся ниже уровня раздела жидкостей и .однозначно характеризует уровень жидкости. В предлагаемом объекте число уровней может быть неограничено, в то время, как с помощью известного устройства возможно измерение только 2,030 уровней. Формула изобретения Дискретный уровнемер, содержаций генератор; импульсоч, емкостные преобразователи, соединенные с соответствующими ячейками из параллельно соединенных элемента сравнения и компаратора, и последовательно соединенные между собой линию связи, блок регистрации и источник питания, о тл и ч а ю щ и«й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения числа градиентов измеряемых уровней, он снабжен схемой многопозиционной задержки импульсов, входы которой соединены с выходами генератора импульсов, а выходЪ) - с соответствующими ячейками из параллельно соединенных

79357

элемента сравнения и компаратора, фильтром развязки, соединенным с генератором импульсов и через линию связи - с блоком регистрации, и пос/1едОвательно соединенными формирова- s телем и усилителем мощности, включенным между выходами генератора импульсов и фильтра развязки, при этом выходы компараторов подключены к входу усилителя мощности, а выход источ- 10

108

ника питания соединен с входом блока регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство GCCP № 38883, кл. G 01 F 23/26, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке V 2899850.

кл. G 01 F 23/26, 31.03.80 (прототи

/У777

П777

77777

Ж

10

77777

77777

Jr

//

t/9 f