Устройство для измерения уровня вещества

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 21445 01 Р 23/28 Н среды отрез ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Научно-производственное объединение "Сфера" и Институт проблем управления (72) А.С.Совлуков и В,И,Терешин (53) 681.121 (088,8)(56) Авторское свидетельство СССР М 1647273, кл. 6 01 Г 23/28, 1989: (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ВЕЩЕСТВА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения координаты границы раздела сред, в частности несме.шивающихся -жидкостей, независимо от Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения положения границы раздела сред, в частности криогенных сред, независимо от электрофизических параметровобеих сред.Целью изобретения является повышение точности измерения,На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - графики зависимостей резонан. сных частот от положения границы раздела сред для.различных (трех) вариантов схемы с коммутацией нагрузок.На фиг. 1 введены обозначения: 1 и 2 -, образующие границу раздела, 3 - .ок длинной линии, 4 - короткозамыкаэлектрофизических параметров обеих сред. Целью изобретения является повышение точности измерения, Цель достигается за счет того, что отрезок длинной линии 3, который является первичным измерительным преобразователем, выполнен из двух частей, соединенных последовательно друг с другом нижними торцевыми участками, а к верхним торцевым участкам подключены нагрузочные сопротивления 8, 9, содержащие коммутационные диоды. При работе устройства происходит измерение резонансных частот первичного преобразователя при открытых и запертых диодах с последующим сравнением их во вторичной аппаратуре для определения уровня границы раздела. 2 ил. ющий проводник, 5- внутренний протяженный проводник, 6 - внутренняя труба, 7 - ф наружная труба, 8., 9 - нагруэочные сопро- ф тивления, содержащие коммутационные ди- у оды, 10 - коммутатор, 11 - вторичная аппаратура, 12 - элемент возбуждения колебаний, 13 - изолятор, 14 - элемент сьема колебаний.Отрезок длинной линии 3 образован соосно расположенными внутренним протяженным проводником 5 и трубами 6 и 7.Труба 7 в ее нижней части соединена накоротко с внутренним проводником 5 с помощью короткоэамыкающего проводника 4.при этом образуется 0-образный отрезок длинной линии 3. Нагрузочное сопротивле 1721445ние 8 включено между внутренним протяженным проводником 5 и внутренней трубой 6 и подключено к коммутатору 10, Нагрузочное сопротивление 9 включено между внутренней трубой 6 и наружной трубой 7 и подключено к коммутатору 10,В качестве нагрузочных сопротивлений 8. 9 могут быть использованы сами коммутационные диоды, которые являются короткозамыкающими перемычками (открытый диод) или создают обрыв (закрытый диод). Нагрузочное сопротивление 9 содержит два диода, это необходимо для обеспечения независимого управления обоими нагрузочными сопротивлениями, Отрезок длинной линии 3 соединен с вторичной аппаратурой 11 с помощью элементов возбуждения и съема колебаний 12 и 14.Устройство работает следующим образом.Через элемент возбуждения колебаний 12 высокочастотная энергия от генератора, входящего в состав вторичной аппаратуры 11, поступает в отрезок длинной линии 3. Через элемент съема колебаний 14 осуществляется отвод напряжения от отрезка длинной линии 3 во вторичную аппаратуру 11, где происходит измерение резонансных частот отрезка длинной линии 3. Коммутатор 10 по управляющим сигналам от вторичной аппаратуры 11 открывает или закрывает коммутационные диоды нагрузочных сопротивлений 8, 9.Процесс измерения делится на три этапа. В первом этапе диоды в нагрузках 8, 9 заперты, Отрезок длинной линии 3 в этом случае возбуждается как полуволновый, разомкнутый на концах (емкостью диодов пренебрегаем), В этом случае энергия электрического поля равна нулю в середине отрезка длинной линии и максимальна на концах. Для 0-образного отрезка получается выходная характеристика как у четверть- волнового отрезка длинной линии, короткозамкнутого внизу. На втором этапе измерения диоды в нагрузках 8, 9 открыты. Энергия электрического поля в этом случае максимальна в середине отрезка длинной линии и минимальна на концах. Для О-образного отрезка этому соответствует выходная характеристика, как у четвертьволнового отрезка длинной линии, короткозамкнутого вверху. На третьем этапе диод внагрузке 8 открыт, э диоды в нагрузке 9 -5 заперты, В этом случае отрезок длиннойлинии 3 возбуждается как четвертьволновый, для О-образного отрезка получаем распределение энергии электрического поляблизкое к линейному.10 В процессе трехэтапного измерения определяются резонансные частоты соответственно 11, 12, 1 з. На фиг. 2 изображеныграфики зависимостей резонансных частотт 1, 12, тз от координаты границы раздела15 (этим частотам соответствуют кривые 1, 2,3).На фиг. 2 обозначены: В- длина отрезкадлинной линии от его нижнего до верхнеготорца; т 10, 120, газо - начальные (то есть при20 наличии в емкости только одной из сред)резонансные частоты; т 1, 12, тз - текущиезначения резонансных частот.. Совместное преобразование резонансных частот Е 1 (2), 12 (2), 1 з (2) во вторичной25 аппаратуре 11 позволяет достичь независимости результата измерения координаты 2от диэлектрических проницаемостей обоихсред,Инвариантная к изменению диэлектри 30 ческой проницаемости обеих сред зависимость имеет при этом следующий вид: 10)2 (20)2), 1Формула изобретения Устройство для измерения уровня вещества поавт.св. М 1647273, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, отрезок коаксиальной длинной линии снабжен дополнительной трубой, установленной коаксиэльно с ним и соединенной в ее нижней части с внутренним 45 проводником отрезка коаксиальной длинной линии, и введено дополнительное нагрузочное сопротивление, подключенное к верхнему торцевому участку между отрезком коаксиальной длинной линии и допол нительной трубой.2 Составитель П.СолдатовРедактор А,Зробок Техред М,Моргентал Корректор И.Муска акаэ 946 Тираж 375 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10