Резонансный уровнемер

1 1083Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для прецизионного измерения уровня жидкостиПо основному авт,св. 9 654858 известен резонансный уровнемер с подстройкой частоты генератора к резонансной частоте датчика или электрического колебательного контура, в который датчик входит как переменное реактивное сопротивление, однозначно зависящее от измеряемого уровня. Уровнемер содержит датчик с детектором, генератор высокочастотных колебаний и систему подстройки частоты генератора, включающую задающий генератор с частотным модулятором, подключенные к последовательно соединенным частотному дискриминатору и варикапу, а также дополнительную обратную связь в виде последовательно соединенных двух раэнополярных ключей, реверсивного счетчика и преобразователя код-напряжение, подключенных к выводам варикапа, при этом счетный вход реверсивного счетчика соединен с выходом задающего генератора.Извес"ный уровнемер характеризуется недостаточно высоким быстро 30 действием ввиду низкой частоты задающего генератора. Простое повьппение частоты задающего генератора приводит к неустойчивости в работе, которая проявляется в виде периодических колебаний выходного сигнала, воэни 35 кающих в результате взаимного действия опережения дополнительной и запаздывания основной обратных связей сив стеме подстроики частоты.Цель изобретения - повьппениебыстродействия уровнемера.Указанная цель достигается тем,что в резонансном уровнемере в цепь,связывающую выход задающего генератора с входом реверсивного счетчика,дополнительно введены последовательно соединенные блок выделенияабсолютной величины напряжения расстройки и управляемый генератор так.товых.импульсов таким образом, чтовход блока вьделения абсолютной величины напряжения расстройки с выходом задающего генератора связан через дискриминатор, а счетный вход 5реверсивного счетчика связан с выходом управляемого генератора тактовых импульсов,075На фиг. 1 изображена блок-схемарезонансного уровнемера, на фиг.2принципиальная схема блока вьделенняабсолютной величины напряжения расстройки и управляемого генераторатактовых импульсов.Уровнемер состоит из высокочастотного генератора 1, датчика 2 сдетектором, частотомера 3 и системыподстройки частоты, выполненной ввиде задающего генератора 4, частотного модулятора 5, варикапа 6,усилителя 7 низкой частоты, частотного дискриминатора 8, устройствадополнительной обратной связи, содержащего разнополярные ключи 9, реверсивный счетчик 10, преобразователь 11 код-напряжение, блок 12 вьделения абсолютной величины напряжениярасстройки и управляемый генератор13 тактовых импульсов.Уровнемер работает следующимобразом.Высокочастотное напряжение с генератора 1 подается на датчик 2.Сигнал расстройки с детектора датчика 2 поступает в систему подстройки частоты, которая обеспечиваетслежение частоты генератора 1 эарезонансной частотой датчика 2.Уровень измеряемой жидкости определяется по показаниям частотомера3, измеряющего несущую частоту генератора 1. С помощью задающего генератора 4 в системе подстройки час. тоты, напряжение которого подаетсяна частотный модулятор 5, обеспечивается частотная модуляция напряжения высокочастотного генератора 1.Кроме того, напряжение задающегогенератора 4 подается в качествеопорного на частотный дискриминатор8, С опорным напряжением сравнивается низкочастотное напряжениеФпоступающее на дискриминатор 8 с детектора датчика 2 через усилитель 7низкой частоты. При несовпадениинесущей частоты высокочастотногогенератора 1 и резонансной частотыдтчика на выходе дискриминаторапоявляется постоянное напряжениерасстройки. Величина его определяется разностью частот генератораи датчика,а знак - знаком этой разности. Это напряжение подается наварикап 6 подстройки частоты высокочастотного генератора 1. Крометого, с выхода частотного дискриминатора 8 напряжение расстройкиЭ 10830 подается на вход разнополярных ключей 9 и на вход блока 12 выделения абсолютной величины напряжения расстройки, выход которого соединен с управляющим входом генератора5 13 тактовых импульсов. В зависимости от знака напряжения расстройки срабатывает один из ключей 9, и реверсивный счетчик 10 начинает суммировать или вычитать импульсы, поступающие на счетный вход от. управляемого генератора 13 тактовых импульсов, Код числа на выходе ревер-. сивного счетчика О преобразуется преобразователем 11 код-напряжение в постоянное напряжение, подаваемое на варикап 6.Таким образом, на варикап 6 поступают два напряжения: напряжение расстройки с выхода частотного дис- криминатора и ступенчато изменяющееся во времени напряжение с преобразователя код-напряжение, Напряжение, вырабатываемое дополнительной обратной связью, создает на варикапе 25 6 смещение, приближающее частоту высокочастотного генератора 1 к резонансной частоте датчика 2. Это напряжение.смещения изменяется до тех пор, пока напряжение расстройки,30 уменьшаясь, станет меньше порогового напряжения срабатывания ключей 9.В результате срабатывания ключей 9 реверсивный счетчик О прекращает счет, и напряжение на выходе преобразователя 11 код-напряжение перестает изменяться. После прекращения счета напряжение на варикапе 6 определяется, в основном, напряжением на выходе устройства дополнительной обратной связи. Остаточное напряжение, подаваемое на варикап 6 с выхода частотного дискриминатора 8 по основной связи, обеспечивает слежение частоты генератора 1 за45 резонансной частотой датчика 2 в зоне нечувствительности устройства допол-, нительной обратной связи, определяемой порогом срабатывания ключей 9,Напряжение расстройки положительной или отрицательной полярности с выхода частотного дискриминатора . подается дополнительно на вход блока 75 42 выделения абсолютной величинынапряжения расстройки, на выходе которого однополярное напряжение расстройки управляет частотой импульсовуправляемого генератора 13 тактовыхимпульсов и изменяет его частоту отмаксимальной до минимальной в соот"ветствии с изменением величины расстройки на выходе частотного дискриминатора. Тактовые импульсы поступают на счетный вход реверсивногосчетчика 10 и меняют скорость суммирования или вычитания импульсов.Соответственно, преобразователь 11код-напряжение подает на варикап напряжение смещения, скорость изменения которого максимальна при максимальной разности частот генератора 1 и датчика 2. По мере приближения несущей частоты к резонанснойчастоте датчика 2 напряжение смещенияуменьшается до нуля, а скорость изменения напряжения смещения уменьшается до минимальной, обеспечиваяплавный и устойчивый ход подстройкив цепях основнрй и дополнительнойобратных связей. В результате повышается быстродействие устройства вцелом при сохранении необходимой ус"тойчивости. Блок выделения абсолютной величины напряжения расстройкиможет быть выполнен на операционномусилителе А 1 (фиг.2). Полярность выходного напряжения блока опредеаяется направлением включения диодовЧ 1 и Ч 2 и не зависит от полярностиподаваемого на вход напряжения,Управляемый генератор тактовых импульсов с времязадающей КС-цепьюможет быть выполнен на двух инверторах 0 1. 1 и 0 1,2 цифровой интегральной логики на МОП-структурах, Управление частотой генераторапроизводится с помощью полевоготранзистора ЧЗ, канал которогоиспользуется в качестве переменногосопротивления, управляемого напряжением. Остальные элементы, входящиев эти схемы, служат для обеспечениязаданных режимов работы.Предлагаемый уровнемер характеризуется. повышенным быстродействием,1083075 Составитель А Техред С.Мигун рочки орректор С, Шекмар актор С. Юск 610 Подпи ственного комитета СС обретений и открытий -35, Раушская наб., д,Заказ 1730/3 сно СРТираж ВНИИПИ Госуд по делам 035, Москва, Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн