Емкостной компенсационный уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) Я 3(51) 0 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ОМИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЬПИ трд ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического дриборостроения(54)(57) ЕМКОСТНОй КОМПЕНСАЦИОННЫЯУРОВНЕМЕР, содержащий чувствительныйэлемент, измерительная часть которого по длине соответствует диапазонуизмерения, а компенсационная частьпревышает его, а также соответственно иэмерительный и компенсационныйпреобразователи емкости в напряжение,два пиковых детектора, две схемы вычитания с двумя входами, а такжесхему сравнения, генератор, индика.тор и источник эталонного напряжения,,причем измерительная и компенсационная части чувствительного элемента подключены к первым входам соответствующих преобразователей емкости внапряжение, выходы которых через соответствующие пиковые детекторы исхемы вычитания подключены к двух вхо.дам сравнения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены двауправляемых аналоговых ключа и сумматор, причем первый вход сумматорасвязан с выходом схемы сравнения, синдикатором, со вторым входом компенсационной схемы вычитания и черезсоответствующий аналоговый ключ совторым входом компенсационного преобразователя емкости в напряжение, второй вход сумматора соединен с источ- Рником эталонного напряжения, а выход - со вторым входом измерительной урсхемы вычитания и через соответствую %УФщий аналоговый ключ со вторым входом (ффизмерительйого преобразователя емкости в напряжение, а выход генератора связан с управляющими входамианалоговых ключей. Маей1108334 причем первый вход сумматора связан ,с выходом схемы сравнения, с индикатором, со вторым входом компенсационной схемы вычитания и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом компенсационного преобразователя емкости в напряжение, второй вход сумматора соединен с источником эталонного напряжения, а выход - со вторым входом измерительной схемы вычитания и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом измерительного преобразователя емкости в напряжение, а выход генератора связан с упранляющими входами аналоговых ключей.На чертеже представлена структурная схема уровнемера.Устройство состоит из чувствитель.ного элемента 1, длина измерительной части 1 а которого соответствует диапазону измерения, а длина компенсационной части 16 на величину Ч пренышает этот диапазон, генератора импульсов 2,управляемых аналоговых ключей 3 и 4, преобразователей емкости н напряжение 5 и б, пиковых детекторон 7 и 8, схем вычитания 9 и 10, схемы сравнения 11, сумматора 12, источника эталонного напряжения 13, индикатора 14 и регуляторов масштаба 15-18. Вспомогательные аналоговые ключи 19 и 20 и балансные конденсаторы 21 и 22 входят в соответствующие схемы преобразователей емКости в напряжение, Измерительная и компенсационная части чувствительного элемента подключены к инверсным входам преобразователей емкости в напряжение, выполненных на базе операционных усилителей и вырабатывающих импульсы с амплитудой, пропорциональной емкости чувствительноГо элемента, К неинвертируищим входам этих преобразователей подключены выходы аналоговых ключей, Выходы генератора 2 подключены к управляющим входам аналоговых кличей 3 и 4 и вспомогательных аналоговых ключей 19 и 20, обеспечиваиших быстрый разряд балансных конденсаторов 21 и 22.Емкость измерительной части чувст. вительного элемента определяется выражениемС =С 2+ с-с 11. а емкость компенсационной части - выражением 1 фЕ- ф С Е -с е де1. 02начальные емкости измерительной и компенсационной частей чувствительного элемента на рабочей длинетекущий уровень;диэлектрическая проницаемость жигкости. С 2" Со 2 где Г, и Со 2Изобретение относится к приборостроению и может быть использованодля измерения уровня различных жидкостей.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройствосодержащее емкостной датчик, измеоительная часть которого по длине соответствует диапазону измерения, а компенсационная часть превышает его, а 10также генератор, два преобразователяемкости в напряжение, два детектора,схемы вычитания и схемы сравнения,Измерительная и компенсационная части датчика подключены ко входам пре образователей емкости н напряжение,Гигнал с компенсационного контурасравнивается с эталонным напряжением,в результате чего вырабатывается сигнал, управляющий амплитудой импульсагенератора, питающего измерительныйи компенсационный преобразователи.К выходу измерительного канала подключен индикатор уровня 1 ,Недостаток такого устройства закличается н следуищем. Во-первых,амплитуда генератора должна быть связана с изменением диэлектрическойпроницаемости среды гиперболическойзависимостью,а при значительных изменениях параметров среды обеспечитьнеобходимую зависимость амплитудыгенератора оказывается практическиневозможным. Это приводит к суженииобласти применения известного устроства. Во-вторых, компенсационный 35электрод расположен только н началедиапазона измерения, так как измерительная схема не позволяет осуществить линейное измерение с компенсацией характеристик среды на всем диа пазоне измерения.Целью изобретения янляется повышение точности измерения уровня средс изменяющимися характеристиками.Указанная цель достигается тем, 45что и емкостной компенсационный уровнемер, содержащий чувствительныйэлемент, измерительная часть которогопо длине соответствует диапазонуизмерения, а компенсационная частьпренышает его, а также соответственно измерительный и компенсационныйпреобразователи емкости н напряжение,два пиковых детектора, две схемы вычитания с двумя входами, а также схему сраннения, генератор, индикатор и 55источник эталонного напряжения, причем измерительная и компенсационнаячасти чувствительного элемента подключены к первым входам соответствующих преобразователей емкости в напря жение, выходы которых через соответстнуишие пиковые детекторы и схемывычитания подключены к двум входамсхемы сравнения, введены два управляемых аналоговых клича и сумматор, 651108334 Устройство работает следующим образом.При поступлении очередного импульса на управлял 1 ие входы аналоговых ключей они размыкаются, а ключи 3 и 4 замыкаются, В результате этого на выходе преобразователя 5 возникает напряжениео:(о о 1 к ( ь.ьи.) - 1,1о Вых Я1.а на выходе преобразователя 6 - нап- О ряжение0 =0 К 1+Ь+Ь (Е.1) - +Ь Е -Е де 16 вых г г г 1. го Соггде Ь= иЬ =,.а К, и Кг коС г С фс/г получаем ц ЕК"По окончании воздействия управляющего импульса измерение заканчивается; аналоговые ключи 3 и 4 размыкаются, а вспомогательные аналоговые ключи 19 и 20 замыкаются, и схема возвращается в исходное состояние,Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения в 4 раза. Составитель А.Курочкин Редактор С.Тимохина Техред Т.Дубинчак Корректор Е,СирохманЗаказ 5852/29 Тираж 610 ПодписноеВН 1111 П 11 Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная. 4 эффициенты передачи регуляторов масштаба 15 и 16; О, - напряжение источника эталонного напряжения 13, подаваемое на вход сумматора 12;0-выходное напряжение уровнемера на индикаторе 14.Подавая на входы схем вычитания 9 и 10 через регуляторы масщтаба 17 и 18 соответствующие напряженияОр д1) 7де0 =О 11+Ь Ь - к1 вых г г 1. вгде К и К - коэффициенты передачи що1 впиковых детекторов 7 и 8, на выходах схем вычитания 9 и 10, можно получитьО =К К Ь (Е) - О911,0ц к к ь Ге-ь и 11 - 10При этом напряжение на выходе схемы сравнения 11 определяется выражениемК к к О И-ц)дЕ1 7 11вых 1+к к к (е) дег в 11 где К- коэффициент передачи схемысравнения.Обеспечив, выполнение условияк " к,(е-дем,Наконец, обеспечив равенство отношений коэффициентов передачи каскадов единице, получаем искомую зависимостьвых о деТаким образом, выходной сигнал уровнемера не зависит от свойств исследуемой среды и линейно связан с величиной уровня, если напряжение на выходе сумматора 12 поддерживается равным сумме эталонного и выходного чапряжений устройства.