Высокочастотный уровнемер

ОПИСАН И ЕрцИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских иалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) Авторы изобретени А, Демин, И. В, Пятибратов, А. С. Ульянов, В. А, Викторо и Б. В. Дункин аучно-исследовательский и конструкторско-технологический институт теплоэнергетического приборостроения Н И Итехноприбор(71) Заявитель 4) ВЫСОКОЧАСТОТНЫИ УРОВНЕМЕР сокочастот ком мутато ючен между реобразова Изобретение относится к области измерения уровня диэлектрических жидкостей и уровня границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазных диэлектрических сред.Известны высокочастотные уровнемеры, включающие в себя два генератора высокой частоты, два первичных преобразователя, включенных в цепи генераторов в качестве частотозадающих элементов, делители частоты 11.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уровнемер, содержащий два первичных преобразователя в виде отрезка длинной линии, два генератора высокой частоты, два делителя частоты, два триггера, два ключа и вычислительное устройство 2.Однако известные уровнемеры не могут быть применены для измерения уровня границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазных диэлектрических сред.Целью изобретения является повышение точности измерения уровня границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазных диэлектрических сред и обеспечения однозначности показаний.Это достигается тем, что вьный уровнемер снабжен двумярами, каждый из которых вклсоответствующим первичным п телем и высокочастотными каналами, состоящими из последовательно включенных генератора высокой частоты, делителя частоты, триггера и ключа, включенными между соответствующим коммутатором и вычислительным устройством, и устройством управ,ления, включенным между коммутаторами.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого уровнемера.10 Уровнемер содержит два первичных преобразователя 1, 2; два коммутатора 3, 4;устройство управления 5, четыре генератора высокой частоты 6, 7, 8, 9; четыре делителя частоты 10, 11, 12, 13; четыре тригге ра 14, 15, 16, 17; четыре ключа 18, 19, 20,21 и вычислительное устройство 22.Процесс измерения состоит из двух тактов. Во время первого такта коммутаторы 3 и 4 установлены выходным сигналом уст ройства управления 5 в положение, при котором первичные преобразователи 1 и 2 включены в качестве частотозадающих элементов в цепи генераторов 6 и 8. При этом параметры остальных элементов генерато ров, также определяющих частоты их колебаний, выбраны таким образом, что частоты выходных ситналов генераторов 6 и 8 соответствуют основным собственным резонансным частотам первичных преобразова- ЗО телей 1 и 2 соответственно. Во втором такте5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 измерения устройство управления 5 перебрасывает коммутаторы 3 и 4 в положение, при котором первичные преобразователи 1 и 2 включены в частотозадающие цепи генераторов 7 и 9, Параметры остальных частотоопределяющих элементов генераторов 7 и 9 подобраны так, что частоты выходных колебаний генераторов 7 и 9 соответствуют одной из высших собственных резонансных частот первичных преобразователей 1 и 2 соответственно.Работает уровнемер следующим образом.Изменение положения границы раздела фаз двухфазной среды вызывает изменение основной и высшей резонансных частот обоих первичных преобразователей 1, 2, что, в свою очередь, приводит к изменению частот выходных сигналов генераторов б, 7, 8, 9. Выходные сигналы генераторов 6, 7, 8, 9 преобразуются делителями частоты 10, 11, 12, 13, триггерами 14, 15, 16, 17 и ключами 18, 19, 20, 21 в импульсы напряжения. При этом длительность импульса на выходе каждого из ключей 18, 19, 20, 21 обратно пропорциональна частоте выходного сигнала соответствующего генератора 6, 7, 8, 9, которая, в свою очередь, определяется величиной уровня Х границы раздела жидкой и газовой фаз двухфазной среды и величинами диэлектрических проницаемостей жидкой е и газовой вфаз,Таким образом, выходные импульсы ключей 18, 19, 20 и 21 несут информацию о положении границы раздела фаз двухфазной среды и ее электрофизических свойствах,Вид алгоритма преобразования выходных сигналов ключей 18, 19, 20 и 21 в вычислительном устройстве 22 определяется конструкцией первичных преобразователей, требуемой точностью измерения, числом измеряемых и возмущающих параметров.Так, например, в случае применения двух первичных преобразователей в виде отрезков длинной линии, один из них, например первый, воспринимает изменения уровня Х границы раздела фаз и изменения диэлектрических проницаемостей жидкой вя, и газовой в, фаз, а второй - изолирован от жидкой фазы и воспринимает только изменения. Решая систему уравнений, описывающих выходные сигналы УУь Уз, У 4 соответствующих ключей 18, 19, 20, 21, получаем преобразование выходных сигналов ключей, результат которого зависит только от положения границы раздела фаз двухфазных диэлектрических сред и имеет вид:А(х) = ( / ) = ( ) (1)р,/У 4) - 1 ,(хгде р (Х), (р(Х) - функции величины УРОВ.ня Х, вид которых определяется характером распределения электромагнитного поля по длине первичного преобразователя на 1-й и 11-й гармониках соответственно (а=3,5).Преобразование (1) реализуется вычислительным устройством 22.Погрешность предлагаемого уровнемера при изменении еБ, в диапазоне 1,13 - :1,25, а е - (1,0 - :1,06) (двухфазный водород) составляет 0,5%, а выходная характеристика однозначная (см. фит, 2),Кроме того, в предлагаемом уровнемере исключена погрешность измерения из-за температурных изменений конструктивных параметров первичных преобразователей. Изменение температуры контролируемой среды приводит к изменению геометрических размеров первичных преобразователей, которые, в свою очередь, обуславливают изменения их начальных частот - частот первичных преобразователей в среде с в=1. Температурным изменениям соответствуют изменения начальных значений выходных сигналов ключей. Однако, как видно из выражения (1), результат преобразования А(Х) не зависит от указанных величин, а значит, и не зависит от температурных изменений конструктивных параметров первичных преобразователей,Формула изобретения Высокочастотный уровнемер, содержащий два первичных преобразователя в виде отрезков длинной линии, два генератора высокой частоты, два делителя частоты, два триггера, два ключа и вычислительное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения уровня границы раздела жидкой и тазовой фаз двухфазных диэлектрических сред и обеспечения однозначности показаний, он дополнительно снабжен двумя коммутаторами, каждый из которых включен между соответствующим первичным преобразователем и высокочастотным генератором, двумя дополнительными каналами, состоящими из последовательно включенных генератора высокой частоты, делителя частоты, триггера и ключа, включенными между соответствующим коммутатором и вычислительным устройством, и устройством управления, включенным между коммутаторами,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Петров Б. Н. и др. Принципы инвариантности в измерительной технике, Наука, М 1976, с. 188.2. Заявка Мо 2470741/18-10, 10.04,77, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства,667818 Составитель Т, ИноземцеваТехред А, Камышникова Корректор Л. Тарасов едактор С, Х ипография, пр. Сапунова,каз 1135/16 Изд. Мо 369 Тираж 86НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобр113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Подписноеий и открытий