Резонансный уровнемер

(22) Заявлено 10,06,74 (21) 2031498/1851) М, Кл. 6 01 Г 2 присоединением ваяв осударственный комитеовета Министров СССРло делам изобретенийи открытий(088.8) публиковано 05,01.76. БюллетеньДата опубликования описания 19.03,76, Ипполито 71) Заявител 54) РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМ Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к уровнемерам.Известны резонансные уровнемеры, содержащие генератор высокой частоты, датчик в виде отрезка однородной линии и схему обработки сигнала с датчика в виде амплитудного детектора, подключенного к датчику, и усилителя постоянного тока.Недостатком известного уровнемера является сравнительно малый диапазон измерения и низкая точность показаний прибора.С целью устранения недостатков предложенный резонансный уровнемер дополнительно снабжен двумя варикапами, подключенными параллельно датчику, а схема обработки сигнала с датчика содержит дифференцирующий усилитель, управляемый автогенератор напряжения треугольной формы, выполненный в виде компаратора и интегрирующего усилителя, и фильтр низкой частоты, при этом вход дифференцирующего усилителя подключен к выходу детектора, выход дифференцирующего усилителя подключен ко входу компаратора, выход которого подключен ко входу интегрирующего усилителя, а выход интегрирующего усилителя подключен ко входу компаратора, фильтра низкой частоты и связан с общей точкой соединения катодов варикапов. Сущность изобретения поясняется чертежами.На фиг. 1 представлена структурная схема уровнемера, на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема уровнемера.Уровнемер состоит из генератора 1 фиксированной высокой частоты, резонансного дат чика 2 в виде отрезка однородной линии, варикапов 3 и 4, амплитудного детектора 5, дифференцирующего усилителя 6, управляемого автогенератора напряжения 7 треугольной формы и фильтра 8 низкой частоты, Колеба тельный контур образован датчиком 2 и варикапами 3, 4 и подключен к генератору 1 высокой частоты и к детектору 5. Дифференцирующий усилитель 6 подключен к выходу детектора 5 и к цепи управления автогенера тора 7, выход которого подключен к варикапам 3 и 4 и к фильтру 8 низкой частоты.С выхода фильтра низкой частоты снимается сигнал в виде напряжения, пропорционального уровню жидкости в датчике 2.20 Дифференцирующий усилитель 6 выполненна операционном усилителе (фиг. 2), к инвер тирующему входу 9 которого подключен выход детектора 5. Автогенератор напряжения 7 треугольной формы состоит из компаратора 10 т 25 интегрирующего усилителя 11, выполненныхна операционных усилителях, Выход дифференцирующего усилителя 6 подключен к неинвертирующему входу 12 компаратора, Выход компаратора подключен к инвертирующе му входу 13 интегрирующего усилителя, выход5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 14 которого соединен с общей точкой соединения катодов варикапов 3 и 4 и с фильтром низкой частоты 8, выполненном в виде сглаживающего усилителя 15, который одновременно развязывает выходной сигнал с остальной схемой.Работает уровнемер по следующему циклу, При включении напряжения питания авто- генератор 7 выдает на варикапы 3 и 4 нарастающее напряжение, изменяя (уменьшая) емкость последних до значения, соответствующего настройке контура в резонанс с частотой генератора 1. Исходное значение управляющего напряжения на варикапах в случае диэлектрических сред выбирается таким, чтобы контур с незаполненным датчиком был настроен в резонанс при максимальной емкости варикапов, т. е. это значение напряжения соответствует нулевому выходному сигналу.При достижении резонанса на дифференцирующем усилителе б начинается формирование положительного импульса, соответствующего спаду частотной характеристики (выход детектора о подключен к инвертирующему входу 9 дифференцирующего усилителя),Когда амплитуда импульса достигнет значения, достаточного для срабатывания компаратора 10, происходит смена направления изменения выходного напряжения автогенератора и соответствующее увеличение емкости вари- капов 3 и 4, которое, в свою очередь, приводит к смещению частотной характеристики снова к резонансу.При этом огибающая частотной характеристики меняется направление, вызывая появление на выходе дифференцирующего усилителя б отрицательного импульса и новую смену направления выходного напряжения автогенератора, что, в свою очередь приводит к уменьшению емкости варикапов и новому смещению частотной характеристики.Таким образом, заканчивается режим поиска и система переходит в режим захвата максимума частотной характеристики.Расстройка контура от резонанса незначительна (малые потери на поиск) и слабо зависит от изменения добротности датчика под действием влияющих величин. Это достигается благодаря высокой чувствительности компаратора 10, входящего в состав управляемого автогенератора 7, и высокому коэффициенту усиления дифференцирующего усилителя 6, выполненных на операционных усилителях в интегральном исполнении (микросхемы) . При изменении уровня среды в датчике 2 в ту или иную сторону происходит расстройка колебательного контура, что вызывает автоматическую подстройку контура за счет емкости варикапов. Подстройка (режим слежения и удержания) происходит аналогично описанному режиму поиска и захвата,К ширине полосы удержания не предъявляется жестких требований, поскольку изменения уровня среды в датчике происходят обычно с конечной скоростью.Таким образом, описанная система является самонастраивающейся системой экстремального регулирования с поиском экстремума по чувствительности (по направлению изменения огибающей резонансной характеристики колебательного контура с датчиком). Предмет изобретения Резонансный уровнемер, содержащий датчик в виде отрезка однородной линии, генератор высокой частоты, амплитудный детектор и схему обработки сигнала датчика, о тл и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, он дополнительно снабжен двумя варикапами, подключенными параллельно датчику, а схема обработки сигнала датчика содержит дифференцирующий усилитель, управляемый авто- генератор напряжения треугольной формы, выполненный в виде компаратора и интегрирующего усилителя, и фильтр низкой частоты, при этом вход дифференцирующего усилителя подключен к выходу детектора, выход дифференцирующего усилителя подключен ко входу компаратора, выход которого подключен ко входу интегрирующего усилителя, а выход интегрирующего усилителя подключен ко входу компаратора, входу фильтра низкой частоты и связан с общей точкой соединения катодов варикапов.