Сигнализатор уровня криогенной жидкости

/г 51)4 С 01 госудю ственныйПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ИТЕТ СССРЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ ЕН(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им, 300-летия воссоединения Украины с Россией(56) 1. Патент ФРГ1908750,кл. 42 е 34/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССРВ 883794, кл, С О 1 К 27/26, 1980.(54)(5) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ, содержащий одноконтурный автогенератор, собранный по схеме с общей базой, в качестве элемента колебательного контура котороговключен первый измерительный преобразователь, а в качестве элементаКС-цепи автосмещения и эмиттернойцепи включен второй измерительный.преобразователь, передающую антенну,подключенную к выходу автогенератора,селективное приемное устройство, состоящее из приемной антенны, узкополосного фильтра, усилителя, фильтра низкой частоты и регистратора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения чувствительности,первый измерительный преобразователь;выполнен в виде параллельно соединенных емкостного датчика с положительным температурным коэффициентом емкости и терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопрбтивления, включенных параллельноколебательному контуру автогенератора, а второй измерительный прообразователь выполнен в виде терморезистора с отрицательным температурнымкоэффициентом сопротивления, подключенного к выходу операционного усилителя параллельно конденсатору КС-цепиавтосмещения и параллельно соединенным емкостному датчику уровня иемкостному датчику с отрицательнымтемпературным коэффициентом емкости,подключенных к входу операционногоусилителя, при этом оба измерительныхпреобразователя установлены на однойотметке по уровню.Изобретение относится к устройствам для сигнализации уровня заползнения различных резервуаров криогенной жидкостью, обладающей малой величиной диэлектрической проницаемости, 5Известно устройство для сигнализации уровня заполнения, котороесодержит транзисторный автогенератор с двумя колебательными контурами,один из которых включен в цепь коллек-1 Отора, а другой - в цепь базы; междуколлектором и базой включен конденсатор связи; емкостные датчики включены в качестве элементов колебательных контурОВ 1 Выходнои дискретныисигнал снимается с коллектора или резистора в эмиттерной цепи 11 .Достоинство этого устройствасостоит в том, что для формированиявыходного сигнала в дискретной форме 20не требуется промежуточного дискриминатора, Выходной сигнал появляетсяв случае, если изменяется емкостьдатчика одного из колебательных контуров, т,е. применен общий резонансный критерий, позволяющий изменитьрежим автогенератора,Однако данное устройство не обладает чувствительностью, необходимойдля контроля уровня заполнения крио- З 0генной жидкости,Наиболее близким к изобретению является автогенераторный измеритель - сигнализатор, который содержит автогенераторный измеритель, инвертор, З 5 передающий автогенератор с антенной и селективной приемник - частотомер; датчик включен в колебательный контур автогенераторного измерителя, который работает в режиме непрерывной генерации; амплитудный деектор через элемент задержки выделяет сигнал, который управляет величинами сопротивления двух управляемых резисторов и емкости, включенных в цепи передающего автогенератора, работающего в режиме прерывистой генерации, таким образом, чтобы изменилась частота следования импульсов прерывистой генерации 21.К достоинствам этого устройства следует отнести высокую чувствительность по измеряемому параметру, так как измерения проводятся в непрерыв-ном режиме и на оптимальной частоте. а также воэможность осуществить ближнюю телеметрию. Однако это устройство не решает задачу надежного контроля уровня заполнения криогенной жидкости из-эа его недостаточной чувствительности,Целью изобретения является повышение чувствительности сигнализатора,Поставленная цель достигается тем, что в сигнализаторе уровня криогенной жидкости, содержащем одноконтурный автогенератор, собранный по схеме с общей базой, в качестве элементаколебательного контура которого включен первый измерительный преобразователь, а в качестве элемента КСцепи автосмещения в эмиттерной цепи включен второй измерительный преобразователь, передающую антенну, подключенную к выходу автогенератора, селективное приемное устройство, состоящее иэ приемной антенны, уэкополосного фильтра, усилителя, фильтрра низкой частоты и регистратора,первый измерительный п"еобраэовательвыполнен в виде параллельно соединенных емкостного датчика с положительным температурным коэффициентом емкости и терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопро-.тивления, включенных параллельно колебательному контуру автогенератора,а второй измерительный преобразователь выполнен в виде терморезисторас отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, подключенногок выходу операционного усилителяпараллельно конденсатору КС-цепиавтосмещения и параллельно соединенным емкостному датчику уровня и емкостному датчику с отрицательнымтемпературным коэффициентом емкости,подключенных к входу операционногоусилителя, при этом оба измерительных преобразователя установлены наодной отметке по уровню,На фиг. 1 приведена блок-схемасигнализатора уровня заполнения; нафиг, 2 - электрическая схема с детализацией отдельных блоков.Сигнализатор уровня заполнения содержит автогенератор 1, его колебательный контур 2, состоящий из ЬС-цепи 3 и .первого измерительногопреобразователя 4, включающего в себя емкостный датчик 5 с положитель. ным ТКЕ и терморезистор 6 с положительным ТКС, цепь фиксированного смещения 7, нелинейный элемент 8, элемент 9 .связи, цепь .10 автосмещения,11851состоящая иэ второго измерительного преобразователя 11, включающего в себя емкостный датчик 12 уровня, емкостный датчик 13 с отрицательным ТКЕ, операционный усилитель 14 и5 терморезистор 15 с отрицательным ТКС и КБ-цепи 16, передающую антенну 17 и селективное приемное устройство 18, которое содержит приемную антенну 19, узкополосный фильтр 20, 1 О усилитель 21, фильтр 22 низких частот и регистратор 23. Цепь фиксированного смещения (фиг. 2) состоит из резисторов 24, 25. Операционный усилитель 26 содержит в обратной связи реэис торы 27, 28, Датчики блоков преобразователей 4 и 11 устанавливаются в резервуаре на необходимом для контроля уровне заполнения и подключены к колебательному контуру и цепи ав О тосмещения автогенератора. Параллельно соединенные емкостный датчик 12 уровня и емкостный датчик 13 с отрицательным ТКЕ включены между общей анной устройства и входом операцион ного усилителя 14, выход которого подключен к КС-цепи 16 автосмещения, Передающая антенна через конденсатор подключена к коллектору транзистора автогенератора. 30Сигнализатор уровня заполнения криогенной жидкости работает следующим образом. До заполнения ближней эоны емкостного датчика 5 с положительным ТКЕ, терморезистора 6 с положительным ТКЕ, емкостного цатчика 12 уровня, емкостного датчика 13 с отрицательным ТКЕ и термореэистора 15 с отрицательным ТКС автогенератор 1, работающий в режиме непрерывных колебаний, настраивается таким образом, чтобы его рабочая точка находилась на квазилинейном участке статической характеристики в области больших значений эквивалентного сопротивления Кэ, При этом постоянная времениколебательного контура 2 значительно больше постоянной времени ,цепи 10 автосмещения, т. е. Тчто обеспечивает режим непрерывной генерации, Появление криогенной жид.кости в зоне датчиков приводит к уменьшению емкости датчика 5 с положительным ТКЕ и уменьшению сопротив- . 01 4ления термореэистора 6 с положительным ТКС, что приводит к уменьшению постоянной времениколебательного контура, Одновременно увеличение емкости датчика 12 уровня при заполнении зоны его электромагнитного поля криогенной жидкостью, обладающей диэлектрическими свойствами, а также увеличение емкости да гчика 13 с отрицательным ТКЕ и увеличение сопротивления терморезистора 15 с отрицательным ТКС, а также умножение емкости датчиков 12, 13 с помощью операционного усилителя 14 приводит к резкому и значительному увеличению постоянной временицепи автосмещения. Поэтому в момент заполнения уровня криогенной жидкости постоянная времени цепи автосмещения становится значительно больше постоянной временниколебательного контура ( ь), и автогенератор резко переходит в режим прерывистой генерации, На селективное приемное устройство 18 через антенны 17, 19 поступают импульсы прерывистой генерации, которые после узкополосного фильтра 20, усилителя 21 и фильтра 22 низкой частоты подаются на регистратор 23, сигнализирующий момент заполнения уровня жидкости, Так как величина соотношения Гсзависит от температуры криогенной жидкости в связи с применением терморезисторов и термоконденсаторов, то частота прерывистой генерации позволяет оценить и температуру криогенной жидкости. Этот параметр в ряде случаев может позволить путем коррекции более точно выполнить резервуар при заранее заданных свойствах криогенной жидкости.В предлагаемом устройстве реализуется сложный в измерительном плане бесконтактный контроль заполнения уровня криогенной жидкости, обладающей малой величиной диэлектрической постоянной и малым градиентом температур в зоне криогенная жидкость - пар и, кроме повышения чувствительности, увеличена надежность контроля и получен дополнительный сигнал о температуре криогенной жидкости, пропорциональный частоте прерывистой генерации на выходе сепективного приемного устройства.