Резонансный уровнемер

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.01 Г 23/28 Гюсударатаеяяый яанятат Сюаата Мяяяятряа ССР аа двлан язабратаяяя я открытая(43) Опубликовано 25,03.78. Бюллетень 11 (45) Дата опубликования описания 11.03,78.(84) РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМЕР1Изобретение относится к измерительной технике и может быть .использовано для измерения уровня жидких и сыпучих тел как диэлектрических, так и электропроводных сред. 5В основном авт.св. М 485321 описан резонансный уровнвмер, содержащий генератор возбуждения с частотным модулятором, сигнал которого подается на,резонансный датчик уровня с амплитудным детвкто ром, запоминающее устройство, включенное между резонансным датчиком и сигнум-реле. Такая схема не обеспечивает требуемой точности при работе в условиях действияраз личных возмущающих факторов (напримвр, температуры, вибрации, ударов, электрических помех), БолФе того, Ъта схема может оказаться неработоспособной в результате потери устойчивости при действии интенсив Ных возмущений.Цель изобретения - повышение точности .измерения уровня, и обеспечение устойчивой работы в условиях действия возмущающих факторов. 25 2Поставленная цель достигается тем, чтов предлагаемый резонансный уровнемер дополнительно введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и коммутатор, причем выход коммутатора соединен с входомсигнум-реле.На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2и 3 -эпюры, поясняющие его работу.Уровнемер содержит генератор возбуждения 1, сигнал которого подается на резонансный датчик уровня 2 с амплитуднымдетектором, запоминающее устройство 3,включенное между резонансным датчикоми снгнум-релв 4. Выходной сигнал снгнумреле в виде напряжения подается на частотный модулятор 5. Генератор тактовых импульсов 6 подключен к коммутатору 7, управляющему сигнум-реле,Датчик возбуждается напряжением с генератора 1, частота которого, изменяетсяпод действием изменяющегося модулируюшет;о . напряжения,Пря попадании частоты генератора 1 вполосу частот возбуждаемого резонансного3датчика 2 выходное напряжение датчикаувеличивается и достигает максимума прнсовпадении частоты генератора с резонанснойчастотой датчика. Причем огибаюлая этогонапряжения, выделяемая амплитудным детектором, содержащимся в датчике, повторяет форму резонансной кривой датчика (см.фиг, 2 б). К выходу датчика подключенозапоминающее устройство 3. Прн переходечастоты генератора эа резонансную частотуйдатчика запоминающее устройство запоминает максимальную величину выходногонапряжения датчика. По мере удаления частоты генератора 1 от резонансной частоты датчика 1 выходное напряжение задо бминающего устройства, определяемое разпостыл заполненного напряжения и текущего значения выходного напряжения датчика увеличивается. По достижении выходнымнапряжением запоминающего устройства по- щрога срабатывания сигнум-реле РЦ сигнум-реле срабатывает и производит реверснаправлении изменения модулирующего напряжения, а следовательно; и реверс направления изменения частоты генератора,которая опять приближается к резонанснойчастоте датчика. При равенстве частоты генератора резонансной частоте датчика вновьпроисходит фзапомннание максимального напряженин датчика. Затем опять срабатывает З)сигнум-реле и нроисходит реверс направления модуляции. В результате в схеме уровнемера устанавливаются автоколебания, прикоторых частота высокочастотного генератора изменяется на небольшую величину Ьх Зк(см, фиг, 2) вокруг значения резонансной;частоты датчика.Поскодьку значение резонансной частотыдатчика связано со значением уровня средыоднозначной зависимостью, а частота сигна да генератора колеблется с малой амплитудой доколо резонансной частоты датчика, измерение уровня сводится к определению частоты сигнала генератора в данномуровнемере. Выходным параметром такого 45уровнемера является частота сигнала, чтоочень удобно при использовании цифровыхметодов передачи информации на большие расстояния и ее регистрации. Однако при желании частотный сигнал легко преобразовать%в аналоговый,Ддя увеличения точности измерения уровня и повышения устойчивости работы уровнемера в условиях действия возмущающих факторов поиск экстремума необходимо сде- Идать немонотонным, Немонотонный характер,.поиска резонансной частоты датчика обеспечивается благодаря принудительным реверсам направдения частоты сигнала возбуждения, которые производятся вводом в уров- ВО 4немер генератора тактовых импульсов 6и коммутатора 7.Ниже рассматривается функционированиеуровнемера.в условиях монотонных возмушений, приводящих к дрейфу оезонанснойкривой датчика вверх, так как именно дрейфприводит к потере устойчивости, Причем наибольшую опасность представляет дрейфвверх. При значительной скорости дрейфарезонансойкривой датчика, вверх возможнапотеря устойчивости.Яа фиг, За изображена резонансйаякривая.датчика и переходный процесс в известном уровнемере.. Переходный процесс изображен для случаядрейфа резонанснойкривойдатчика вверх.На фиг, Зб изображена,резонанснаякрн. /вая ,датчика и переходный процесс в предлагаемом уровнемере так же для случая дрейфа резонансной кривой датчика вверх.",Пусть в тот момент, когда состояниесхемы характеризуется координатами Ц и 1(см. фиг. За, точка А), на датчик начинают действовать возмущения,вызывающиесмещение:резонансной кривой вверх, Пусть вмомечт начала действия возмущений происходит уменьшение частоты генератора,Если бы на схему не действовали возмуще-.ния, то при уменьшении частоты, начиная отточки А уменьшалось бы О, Вследствие этого сигнум-реле произвело бы реверс, частота начала бы возрастать и Йстадо бы приближаться к экстремуму, Однакопри воздействии интенсивных монотонных возмущений движение к экстремуму будет 1 происходить иначе.Пусть в момент начала действия возмущения (точка А 4 ) происходит уменьшениечастоты , За время изменения частотыот 1, до Х и отдо К реэонайс-3ная кривая, смещаясь вертикально вверх,занимает соответственно положенияи 3Вследствие этого, теперь уже при уменьшении 1. 0 будет возрастать, принимая соогветственно т значения 0 0(см,фиг. За),Поскольку теперь напряжение О возрастает, сигнум-реле не произведет реверсчастоты сигнала генератора и величинабудет, продолжать уменьшаться, т,е,1двигаться в неправильном направлении, удаляясьот экстремума, т.е. потеряет устойчивость,Аналогично процесс будет протекать, еслик моменту начала действия возмущения состояние схемы определяется точкой на правойветвирезонанснойкривой, (точка А ) и частота увеличивается.Для обеспечения устойчивости процессовв схеме уровнемера поиск экстремума долженбать немонотонным, Для этого в схему вв -899165 72 Подписи 96/3 И ПИ жгород, ул. Про филиал ППП "Па дятся генератор тактовых импульсов и коммутатор, которые через определенные промежутки времени Тпроизводят реверс изменения частоты независимо от дейстеия сигнум-реле,На фиг. 36 изображен характер переходного процесса при поиске экстремума 0) по предлагаемой схеме.Из-за действия возмущения, смещающего резонансную кривую вверх, Ос будет возрастать и сигнал от сигнум-реле на реверс частоты поступать не будет (движение от точки Вдо В ). Через промежуток времени, равный периоду генератора тактовых импульсов, произойдет реверс частоты 1 бла годаря подаче на дополнительный, вход сигнум-реле сигнала с коммутатора; 0 продолжает возрастать, Через период Т проК изойдет новый реверс от действия коммутатора точка Вв ) и т.д. До тех пор пока действуют возмущения, сигнум-реле не срабатывает и коммутатор периодически реверсирует частоту. Частота генератора не удаляется от резонансной частоты к, , а из-. меняется вблизизначения, которое имело место в момент начала действия возмущений. В результате этого схема сохраняет устойчивость,формула изобретения 10 Резонансныи уровнемер по авт. св,И 485321, о т л и ч а ю щ и й с я темчто, с целью повышения точности измеренияуровня и обеспечения устойчивой работыуровнемера в условиях действия возмущаю щих факторов,в него дополнительно введеныпоследовательно соединенные генератор тактовых импульсов и коммутатор, причем выходкоммутатора соединен с входом сигнум-реле.Источники информации, принятые во вни 20 мание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССРМ 485321, кл. 5 01 У 23/28, 1973.