Электроемкостный уровнемер

ОП ИСАНИИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских 111777454 Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 13.12,80(5) М. Кл з 6 01 Г 23/26 Государственный комит СССР по делам изобретений и открытий. Нестеров Минский радиотехнический инст(54) ЭДЕКТРОЕМКОСТНЫЙ УРОВНЕМЕ Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения уровня как,неэлектропровод,ных, так и электропроводных жидкостей.Известен электроемкостный уровнемер, 5 содержащий измерительный,и компенсационный емкостные датчики, операционный усилитель, усилитель постоянного тока с двумя линейно-понижающим и линейно-повышающим выхюдами, преобразователь ем кости в напряжение постоянного тока, генератор тактовых импульсов, электронные ключи и источник постоянного, напряжения, у,которого компенсационная емкость и емкость, пропорциональная емкости пустого 15 датчика, включены в цепь обратной, связи операционнаго усилителя 111.Однако этот уровнемер обладает недостаточной точностью при изменении диэлектрической проницаемости и удельной элек тропроводности измеряемой среды в широких пределах, так как значения измерительного и компенсационных токов вычитаются друг из друга и следовательно полная компенсация,невозможна. 25Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уровнемер с цифровым, отсчетом, содержащий измерительный и компенсационный емкостные датчики, тенератор на операционном усилителе, Зо период выходного напряжения, которого пропорционален;разности ежости измерительного и компенсационного датчика 2,Однако эмму устройству присуща недостаточная точность измерения,Целью изобретения является повышение точности измерения.Для достижения этого электр оемкостный уровнемер снабжен дополнительными последовательно соединенными генераторами, селектором длительности, схемой, совпадения, счетчиком со схемой управления и преобразователем кода в емкость, выход которого соединен с,измерительным емкостным датчиком и входам дополнительного генератора, при этом эталонный емкостный датчик через генератор подключен к схеме совпадения.На чертеже изображена структурная схема устройства,Электроемкостный уровнемер содержит измерительный 1 и эталонный 2 емкостные датчики, два,генератора 3 и 4 на операционных усилителях, селектор о длительности на операционном усилителе, схему совпадения 6, счетчик 7 со схемой управления 8, устройство индикации 9,и преобразователь 10 кода в емкость.Схема работаетв автоколебательном режиме, наступающем при включении источника питания, Первый генератор вырабаты. вает прямоугольные импульсы с длитель. костьюЭэи==-2 Я 1(Си+ Спке) 1 п 1 + 2 - ", (1)2где С - емкость измерительного датчика;С и к р - выходная емкость прео бразователя кода в емкость;Рь Рг, Рз - сопротивления в цепях положительной и отрицательной обратных связей операционного усилителя.Представляя емкость, измерительного датчика, как сумму, включающую емкость затопленной части датчика зависящей от диэлектрической проницаемости измеряемой среды, и емкость незатопленной части, практически не зависящей от изменения параметров среды, можно записать, чтои - 3 Я, С П 1 - ,2 - +г+2 й,(С,+Спке)101+2, - 1,Я., /где С - емкость затопленной части датчика;С - то же, незатопленной части,Преобразо)ватель кода в емкость настроен таким образом, что при,любом,значении уровня измеряемой среды выходная емкость преобразователя дополняет емкость, незатопленной части датчика до емкости пустого датчика, т, е.С.,+С пкв= СиПоскольку емкость пустого датчика есть величина, не зависящая от диэлектрической проницаемости измеряемой среды, и для конкретной конструкции датчика есть величина, постоянна, то длительность1=2 Р, Сп 1+2 --2есть также величина постоянная и ее можно вычесть из длительности измерительного,импульса 1 и и с ломощью селектора длительности, в результате чего,на выходе селектора получится импульс, длительность которого пропорциональна, величине затопленной части датчика.и - и= 1 э=2 Р, С, 1 и 1+2 - " 2Второй генератор вырабатывает импульсыс длительностью 1 э - 204 С 1 п 1 + 2 --Я( эгде С, - емкость эталонного конденсатораа;1 т 4, Рэ Р 6 сопротивления В цепях полоиительной и отрицательной обратных связейоперационного усилителя.Й, е,При равенстве -= -отношение дли 15 Я,тельности импульса,на .выходе селектора кдлительности импульса эталонного генератора будет равно 20 Р.,2 Я, С 1 п 1+2=, ) КС э Р 3 2 Р Сэ 1 п 1+2 -э/сгде К= -- масштабный коэффициент.Представляя емкость Си С, через их геометрические размеры;и параметры измеряемой среды, можно записать х К х э=о "1 э 35 где е - относительная диэлектрическаяпроницаемость измеряемой среды;40 е - электрическая постоянная;Й - диаметр датчика;И - величина зазора между обкладками датчика;1 - длина затопленной части датчика,45 э - ДЛИНа ЭтаЛОННОГО ДатЧИКа.Как .видно из последней формулы, отношение длительностей не зависит от диэлектрической ,проницаемости измеряемойжидкости и величины зазора между обклад 50 ками датчика, оно зависит только от отношения длины затопленной части датчика кдлине эталонного конденсатора, Таким образом, эталонный конденсатор служит мерой, с помощью которой измеряется уровень55 гкидкости.Дальше. импульсы 1,и 1, поступают через схему совладения на счетчик импульсов.За время , на счетчик пройдет количествоимпульсов, равное отношению - , т. е.значению измеряемой величины,Схема управления счетчиком ,необходима для установки времени,индикации исброса счетчика в ноль в начале каждого05 цикла, Синхронизация работы схемы управКоррвтор С. Фаин Редактор Е, Гончар Зэказ 1476/1479 Изд.546 Тираж 810 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва. Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тнп. Харьк. фил, пред. Патент. ления осуществляется импулысами с первого генератора,Измеренное счетчиком количество импульсов индицируется цифровыми индикаторами, Одновременно выходной код поступает в преобразователь кода в емкость, величина выходной емкости которого участвует в следующем цикле намерений. Электроемкостный уровнемер, содержаш 1 ий измерительный и эталонный емкостные . датчики, генератор,и схему индикации, о т.личающийся тем, что, с целью повы.шения точности измерения, он снабжен до.полнительнь 1 ми последовательно соединенными генераторами, селектором длитель.ности, схемой совпадения, счетчиком со схемой управления,и преобразователем кода в емкость, выход которого соединен с измерительным емкостным датчиком и входом дополнительного генератора, при этом эталонный емкостный датчик через генератор подключен к схеме совпадения.10 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССР435459, кл. 6 О 1 Р 23/26, 1972.15 2. Авторское свидетельство СССР573721, кл. б 01 Р 2326, 1977 (прототип).