Емкостной компенсационный уровнемер

/24-17 ксенов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения(56) Авторское свидетельство СССРф 798491, кл. С 01 Р 23/26, 1976.Заявка ФРГ У 2146161,кл. 42 е, 34, 1967.(54) ЕМКОСТНЫЙ КОИПЕНСАЦИОННЪЙ УРОВНЕМЕР(57) Изобретение относится к прибо.ростроению и может быть использованопри измерении уровня жидких сред,Целью изобретения является повыщениеточности и надежности. Устройство со. держит емкостнъй чувствительный элемент 1, включающий измерительную а.и компенсационную б части, а также 2генератор 2 высокой частоты, модулятор 3, измерительный 4 и компенсацн - онный 5 преобразователи емкости в эпектрический сигнал, два устройства вычитания 6 и 7, устройство сравнения 8 и источник опорного сигнала 9. Преобразователи емкости в электрический сигнал выполнены на основе измерителей тока. Сигнал, вырабатываемый схемой сравнения 8 и управляющий модулятором 3, обеспечивает зависимость сигнала, питающего преобразователи 4 и 5, от свойств среды, Питание этим сигналом преобразователя 5 и устройства 7 обеспечивает независимость выходного сигнала датчика уровня от свойств среды, Линия связи от компенсационной части б чувствительного элемента, проложенная внутрниэмерительного электрода неэкранированным проводом, не сказывается на результатах измерения. 2 ил.Е- диэлектрическая проницаемость измеряемой среды;1 - значение уровня;1 - диапазон измерения.Выходной сигнал модулятора 3 3 з Эф(2) где П - выходной сигнал устройства8 сравнения;К - коэффициент передачи модулятора.На входах устройства 8 при большом значении его коэффициента передачи выполняется соотношениеПопВеличина сигнала 0 определяется вы- ражением Б = УСЕКэ- Пэк, (4) где С, - начальная часть емкостикомпенсационной части чувствительного элемента; К и К- коэффициенты передачи соответствующих преобразователей.Если выдержать соотношение Кь = = КК С, то выражение (4) преобра- зуется(6) Сигнал на выходе преобразователя4 равен 1К 4 П оп С еп О+(Е) 1 3К,(Е) При условии, что К= К С,п выходной сигнал уровнемера определяется соотношениемК 4 С опПОп0-К К 1(8) Отсутствие в выражении (8) диэлектрической проницаемости Е показывает, БО что выходной сигнал уровнемера независит от свойств среды (единственная характеристика среды, от которойон зависит, является значение уровня) .55Рассмотрим влияние линии связи откомпенсационной части б. Для измерительной части а целесообразность такого рассмотрения отсутствуют, так з 1538055Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня различных жидкостей.Целью изобретения является повы 5 шение точности и надежности измерения уровня сред, имеющих значительные колебания своих характеристик.На фиг. 1 представлена функцио нальная схема устройства; на фиг. 2 эквивалентная схема устройства.Устройство (фиг. 1) включает в,себя емкостный чувствительный элемент 1, содержащий измерительную а 1 Б и компенсационную б части, высокочастотный генератор 2, модулятор 3, измерительный 4 и компенсационный 5 преобразователи емкости в электрический сигнал, выполненные в виде измерителей тока, устройства б и 7 вычитания, устройство 8 сравнения и источник 9 опорного сигнала.Компенсационная часть чувствительного элемента 1 б располагается ниже 26 диапазона измерения, а измерительная а вдоль диапазона измерения. Обе час-, ти чувствительного элемента имеют общий электрод, подключенный к выходу модулятора 3. Другими своими элект.зО родами части чувствительного элемента подключены соответственно на входы преобразователей 4 и 5.Общие выводы преобразователей 4 и 5 и модулятора 3 объединены между собой. Выход высокочастотного генератора 2 связан с управляющим входом модулятора 3. Информационный вход модулятора 3 связан с выходом устройства 8 сравнения, Один вход устройства 8 сравнения связан с источником 9 опорного сигнала, а другой - с выходом устройства 6 вычитания . Входы устройства 6 вычитания подключенык выходу компенсационного преобразователя 5 и выходу устройства 8 сравнения, Выходы устройства 8 вычитания связаны с выходом устройства 8сравнения и выходом измерительногопреобразователя 4.Выходной сигнал уровнемера определяется с одной стороны величинойемкостной части а, а с друт ой - значением сигнала с выхода модулятора 3.С= С,1 + (Е - 1)-3, (1)1где С - общая емкость измерительной части а;Со - начальная часть емкости а;Фю 2 Составитель Н. МараховскаяРедактор В, Бугренкова Техред Л,Сердюкова Корректор С. Чер 4 Тираж 530 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 1 ВНИИПИ роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 1 5 153 как оба электрода находятся в верхней части аппарата, где отсутствует измеряемая среда, в непосредственной близости от измерительной схемы. Вывод с компенсационной части б должен проходить сквозь измеряемую жидкость и длина его меняется в зависимости от диапазона измерения.На фиг. 2 представлена эквивалентная схема уровнемера.Если вывод с компенсационной части электрода проводить внутри измеритель ного электрода, то возникает паразитная емкость С между электродами измерительной и компенсационной частей чувствительного элемента. Поскольку оба эти электрода подключены к преобразователям 4 и 5, выполненных на базе измерителей тока, можно считать что потенциал точек а и б равен потенциалу точки в. Спедовательно, емкость Спостоянно находится в разряженном состоянии не зависимо от величины уровня и свойств измеряемой жидкости, т.е. она не влияет на процесс измерения. формула изобретения Емкостный компенсационный уровнемер, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде измерительного и компенсационного конденсаторов, имеющих общий электрод, генератор высокой частоты, модулятор, измерительный и компенсационный преобразователи емкости в электрический сигнал, блок сравнения, первый вход 8055 6которого подключен к источнику опорного сигнала, а выход блока сравненияподключен к информационному входумодулятора, управляющий вход которогосоединен с выходом генератора высокойчастоты, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения точностии надежности, уровнемер дополнительно снабжен двумя блоками вычитания,при этом общий электрод подключен кпервому выходу модулятора, второй выход которого соединен с первыми входами измерительного и компенсационного преобразователей, вторые входыкоторых подключены соответственно квторому электроду измерительного конденсатора и к второму электроду компенсационного конденсатора, второй 20 вход блока сравнения соединен с выходом первого блока вычитания, выходы компенсационного и измерительного преобразователей соединены соответственно с первым входом первогоблока вычитания и с первым входом второго блока вычитания, вторые входыкоторых подключены к выходу блокасравнения, причем преобразователиемкости в электрический сигнал выполнены в виде измерителей тока, а вторые электроды компенсационного и измерительного конденсаторов соединеныс вторыми входами соответствующихпреобразователей емкости в электрический сигнал посредством кабеля,проложенного в пространстве внерабочего объема измерительного икомпенсационного конденсаторов состороны их вторых электродов.