Сигнализатор уровня Советский патент 1982 года по МПК G01F23/284 

() СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ

1

Изобретение относится к технике измерения и может быть использовано в строительной, горной, горно-рудной, химической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности для контроля предельных уровней жидких, сыпучих и кусковых материалов.

Известны сигнализаторы предельного уровня жидких, сыпучих и кусковых материалов, содержащие ВЧ или СВЧ генератор, чувствительный элемент и исполнительное устройство Q3.

Недостатком таких устройств является низкая надежность контроля веществ к налипанию, так как слой налипного вещества на поверхности чувствительного элемента сигнализатора приводит к изменению, емкости между электродами и ложному сраба тыванию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сигнализатор жидких, сыпучих и кусковых материалов, содержащий СВЧ генератор, исполнительное устройство, чувствительный элемент, выполненный в виде двух антенн, одна из которых включена на выход генератора, а другая че-. рез последовательно соединенные выпрямитель и кон/ енсатор подключена к входу исполнительного устройства 2..

Недостатками данного сигнализатора уровня являются сложность конструкции чувствительного элемента, обусловленная наличием двух антенн 5 и ограниченная область применения, так как он не позволяет контролировать уровень веществ, склонных к налипанию, изменяющийся со скоростью менее 5 см/с, и уровень веществ с малыми проводимостями.

Цель изобретения - расширение области применения за счет контроля уровня веществ, склонных к налипанию.

изменяющегося со сколь угодно малой скоростью.

Указанная цель достигается тем, что в сигнализатор уровня дополнительно введены последовательно соединенные источник переменного тока и блок вентилей, подключенные на вход СВЧ генератора, последовательно соединенные СВЧ диод и пиковый детектор, включенные между исполнительным устройством и излучателем, а излучатель выполнен в видепассивного резонатора.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие работу устройства; на фиг. 3 - конструкция излучателя, выполненная в виде пассивного резонатора.

УСТРОЙСТВО состоит из излучателя 1, СВЧ генератора 2, вентилей 3, источника переменного тока k, СВЧ диода 5, пикового детектора 6, исполнительного устройства 7. (.

СВЧ генератор 2 выполнен по схеме емкостей трехточки; блок вентилей 3 состоит из двухполупериодных выпрямителей ; блок питания t представляет собой понижающий трансформатор; пиковый детектор 6 состоит из транзистора и запоминающий емкости| исполнительное устройство 7 представляет собой компаратор, нагрузкой которого является электромагнитное реле. Бункер 8 на фиг. 1 показан как один из объектов автоматизации.

Сигнализатор предельного уровня работает следующим образом.

По подаче питающего напряжения Ц, в виде полупериодов выпрямленного, но не сглаженного напряжения (кривая 9) от блоков 4 и 3 СВЧ генератор 2, он вырабатывает переменное напряжение, модулированное по частоте (кривой 10). Это напряжение через элементы связи возбуждает излучатель 1, настроенный на частоту (кривая 11). Амплитуда напряжения U« соответствует начальному эквивалентному сопротивлению излучателя 1.

Пр отсутствии вещества в зоне контроля излучателя 1, на выходе СВЧ диода 5 образуются импульсы Uj (кривая 12). Амплитуда импульсов О, пропорциональна эквивалентному согТротивлению излучателя 1, а расстояние между ними о определяется его резонансной частотой. При этом на

выходе пикового детектора 6 имеем напряжение, которое больше порогового напряжения Uf,op (позиция 13) исполнительного устройства 7 (прзйция I), и последний не срабатывает. При достижении уровня контролируемого вещества излучателя 1 изменяется его эквивалентное сопротивление и резонансная частота (кривая

15J. Это изменение приводит к уменьшению амп.литуды и импульсов (кривая 16) и увеличению расстояния между ними . Уменьшение амплитуды импульсов (кривая 16) приводит к снижению сигнала и (позиция 17) на выходе пикового детектора 6. Напряжение и (позиция 17) становится меньше Upop (позиция 13), что .приводит к срабатыванию исполнительного устройства.7.

Когда происходит налипание вещества на рабочую поверхность датчика, изменяется резонансная частота излучателя 1 до , при этом его эквивалентное сопротивление уменьшается незначительнр (кривая 18), так как объем налипшей массы всегда намного меньше объема контролируемого вещества, а связь излучателя с веществом выбрана небольшой. Уменьшение

резонансной частоты излучателя 1 приводит к увеличению расстояния между импульсами J (кривая 19)так как эквивалентное сопротивление излучателя 1 при этом уменьшилась незначительно, то амплитуда U-импульсов (кривая 19) практически остается постоянной. В этом случае сигнал пикового детектора 6 (позиция 20)

больше U;(jop исполнительного устройства 7 (позиция 13) и полного срабатывания не происходит.

Излучатель 1 представляет собой пассивный резонатор .(например, четвертьволновый отрезок длинной линии 21), выполненный конструктивно в одном корпусе 22 с генератором СВЧ 23. СВЧ генератор 23 через элемент связи 2 соединен с пассивным резонатором 21. Излучение СВЧ энергии происходит через щель, закрытую радиопрозрачным материалом 25. С помощью СВЧ диода 2б сигнал с пассивного резонатора 21 передается на исполнительное устройство.

Таким образому питание СВЧ генератора через вентили источником переменного тока, а также введение пикового детектора позволяет исключить влияние налипшей массы вещества на работу сигнализатора, так как устрой ство реагирует только на амплитуду импульсов, а расстояние между ними никакого воздействия i-fe оказывает

Как видно из описания работы устройства, на скорость изменения уровня контролируемого вещества никаких ограничений не накладывается.

Формула изобретения

Сигнализатор уровня, содержащий СВЧ генератор, чувствительный элемент и исполнительное устройствЪ, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет контроля уровня веществ ,j склонных к налипанию, изменяющегося со сколь угодно малой скоростью, в него дополнительно введены последовательно соединенные источник переменного тока и блок вентилей, подключенные на вход генератора, последовательно соединенные СВЧ диод и пиковый детектор, включенные меж-

ду исполнительным устройством и излу чателем, а излучатель выполнен в виде пассивного резонатора.

Источники информации, принятыеВО внимание при экспертизе

С J

I I

.

П: Ч

Г и/

V

Г

«

Т.