Система измерения уровня с резонансным датчиком

СОЮЗ СОЯЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 73860 Г 9 я)5 0 01 Г 23/28 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТО НЯ С РЕГосуд АР ст Ве нны Й комите тпо изоБРетениям и откРытиямпРи Гкнт сссР(71) Рязанский радиотехнический инс гитут иРязанский завод "Теплоприбор"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1008621, кл. 6 01 Г 23/28. 1981.Авторское свидетельство СССР1 Ф 830130, кл. 6 01 Р 23/28, 1980,(54) СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ УРОВ ЗОНАНСНЫМ ДАТЧИКОМ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в криогенной, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения уровня жидких сред. Целью изобретения является уменьшение погрешности и времени измерения. Система измерения уровня получает сигналы с многосекционного датчика 1, которые через коммутатор 4 поступают последовательно на блок 5 выделения резонанса. Управляемый генератор 7 частоты под воздействием сигналов с реверсивного счетчика 6 осуществляет девиацию частоты по треугольному закону, Значения частот от отдельных секций датчика преобразуются преобразователем 9 частота-код и поступают на вход вычислителя 10, на который также поступает код с блока выделения сигнала, несущий информацию об истинности полезного сигнала. Для обеспечения воэможности измерения малых уровней в состав системы введен блока 3 памяти. Система позволяет сократить погрешность измерения за счет преобразования частоты в код эа целое число переходов ее модуляции и исключения влияния на результат измерения помеховых сигналов и время измерения за счет быстрого определения резонанса опрашиваемой секции, 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и мажет быть использована вкриогенной, нефтехимической и других отраслях промышленности для измеренияуровня жидких сред,Цель изобретения - уменьшение погрешности и времени измерения,Нв фиг,1 приведена структурная схемасистемы измерения уровня с резонанснымдатчиком; нв фиг.2 - графики сигналов частот; нв фиг,З - блок выделения резонанса,нв фиг.4 - блок выделения сигналов,Схема содержит многосекционный датчик 1, корректирующий контур 2, блок 3 памяти корректирующего контура,коммутатор 4, блок 5 выделения резонанса,реверсивный счетчик б, управляемый генератор 7 частоты, блок 8 выделения сигналов,преобразователь частота-код 9, вычислитель 10.Устройство работает следующим образом.Вычислитель 10 опрашивает корректирующий контур 2 и секции датчика 1 путемвыдачи кода И 1 управления коммутирующим устройством 4. При этом определениерезонансной частоты опрашиваемой 1-ойсекции, представляющей собой отрезок)длинной линии, осущвствляется следующим образом: перед первым опросом )-ойсекции вычислитель 10 приводит в исходноесостояние блок 5 выделения резонанса, а всчетчик 5 загружается начальный код управления Ммнн с генератора 7, соответствующий частоте Гмин (фиг,2), Под воздействиемимпульсов и+ с выхода блока 5 выделениярезонанса этот код изменяЕтся, обеспечивая в общем случае девиацию частоты навыходе генератора 7 от Р мин до Рмекс Амг)- литуда сигналов частот возбуждения Р 1 и Рс выхода 3-ой секции сравниваются в блоке 4выделения резонанса 4 и при выявлениирезонанса этот блок переходит в режим слежения. В результате дальнейшего инкремента содержимого реверсивного счетчика6 импульсами и+ частота Р уходит от значения Рв Рв резонансной частоты секции.При выявлении этой ситуации блок 5 выделения реэонансв переключается в режимформирования импульсов и-, обеспечиваяприближение частоты Р 1 к значению Рв 1, Последовательное переключение блока 5 выделения резонанса иэ режимаформирования импульсов и+ в и- и обратноприводит к модуляции частоты Е 1 нв выходегенератора 7 по треугольному закону.Блок 5 выделения резонанса можетбыть достроен в соответствии со структурой, приведенной на фиг.З, В его состав входят; амплитудный детектор 11, блок 12задержки, компаратор 13, генератор 14опорной частоты, схемы И 15 и 16. Блок 5выделения резонанса работает следующим5 образом,Сигнал частоты Р с выхода)-ой секциидатчика поступает на вход детектора 11, Амплитуда огибающей сигнала с выхода детектора 11 сравнивается на компараторе 13 с10 амплитудой эадерж;,нного сигнала.В зависимости от результата сравнения компаратор 13 формирует из сигнала опорнойчастоты Го, снимаемого с выхода генератора 14, либо последовательность и+, либо -15 и-, Сигнал частоты рыскания Гр (фиг,2), несущий информацию о периоде модуляциичастоты, на выходе генератора 7 снимается содного иэ выходов компаратора 13, Сигналчастоты Г поступает на вход преобразова 20 теля 9, устанавливаемого в исходное состояние сигналаа, (фиг,1) и преобразуется тамв код М за целое число периодов частотырыскания Ер,251 =Е, - )КЕ )(1)где К - целое число периодов рыскания.Значения й 1 перегружаются из преобразователя частота-код 9 в вычислитель 10и запоминаются. При последующем опросе30 )-ой секции в счетчик 6 по сигналу о 1 извычислителя загружается код Мрс = М 1 - Л 4,соответствующий значению частоты Гв навыходе генератора 7. В результате этих действий время выхода на резонанс при после 35 дующих опросах )-ой секции сокращаетса(фиг,1) до величиныЛ Т = Т 11 - Тв 1Величина периода рыскания140 РрТр = - во время выполнения операции (1)оценивается в блоке 8 выделения сигналов.Если ТрТрдоп., где Тр доп, - допустимоезначение периода рыскания, то на выходеблока 8 формируется сигнал 1 В, осведомля 45 ющий вычислитель 10 о потере резонанснойчастоты (ГРя) и необходимости организации нового цикла преобразования частоты Р в код й 1,Блок выделения сигналов (фиг.4) содер 50 жит триггеры 17 и 18, регистр 19, схему И 20,счетчик 21, Работает этот блок следующимобразом,Код Мр, пропорциональный длительности Тр, по сигналу аэ загружается в регистр55 19, По этому сигналу также устанавливаетсяв единицу триггер 17. С приходом первогоимпульса частоты Рр код йр из регистра 19переписывается в счетчик 21, а триггер 18устанавливается в единицу, разрешая про 1673860хождение импульсов опорной частоты Е на вычитающий вход счетчика 21 Если в течение периода Тр частоты Рр код в счетчик 21 списан не будет, то с приходом следующего импульса частоты Гр код Кр перегружается, В случае потери экстремума резонансной кривой датчика величина периода Тр становится больше Тр д, при этом на выходе реверсивного счетчика 5 формируется сигнал заема Я, осведомляющий вы ислитель 10 о появлении на входе преобразователя частота-код 9 помехи.В вычислителе 10 коды М 1 перерабатываются с целью вычисления уровня 1 чн = Х М н, . При этом реализуется компенсационная зависимость линеаризуемая путем вычисления Мн 1,Для обеспечения воэможностизмере ния малых уровней в сос гав системы введен блок 3 памяти. Оператор, на основе имеющихся у него данных, задает через это г блок код Ифк, пропорциональный частите полно стью заполненного корректирующего контура 2, Код уровня в первой секии вычисляется в два этапа, На первом этапе в результате переработки частот, последние снимаются с первой секции и блока 3 памяти, Если в результате анализа кода уровня в первой секции оказывается, что корректирующий контур залит полностью, то организуется второй этап вычисления М когда в качестве частоты компенсационного канала используется частота Г с выхода корректирующего контура 2, несущая достоверную информацию о свойствах измеряемой жидкости,Система измерения уровня с резонансным датчиком позволяет сократить погрешность измерения благодаря преобразованию частоты в код за целое число периодов ее модуляции и исключению влияния на результат измерения помеховых сигналов, а также сократить время измерения в результате быстрого определения резонанса опрашиваемой секции,Формула изобретения5 Система измерения уровня с резонансным датчиком, содержащая многосекционный датчик уровня, корректирующийконтур, коммутирующее устройство, подключенное входами к выходам многосек 10 ционного датчика уровня и выходукорректирующего контура, и вычислитель,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюуменьшения погрешности и времени измерения уровня, в него введены блок памяти15 корректирующего контура, блок выделениярезонанса, реверсивный счетчик, управляемый генератор частоты, блок выделения сигналов, преобразователь частота-код, выходкоторого соединен с вторым входом вычис 20 лителя, первый вход которого соединен сблоком выделения сигналов, второй входкоторого соединен с первым входом преобразователя частота-код и третьим выходомблока выделения резонанса, который пер 25 вым и вторым выходами подключен к соответствующим входам реверсивногосчетчика, соединенного через управляемыйгенератор частоты с многосекционным датчиком уровня и вторым входом преобразо 30 вателя частота-код, третий вход которогосоединен с четвертым выходом вычислителя, второй выход которого соединен с третьим входом реверсивного счетчика, а третийвыход - с первым входом блока выделения35 резонанса, второй вход которого подключенк выходу коммутатора, причем первый выход вычислителя подключен к первому входу блока выделения сигнала, а пятый выходвычислителя является информационным40 выходом, при этом к третьему входу вычислителя подключен выход блока памяти корректирующего контура,1673860Составитель М, Абросимов дактор А. Долинич Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцо каэ 2909 Тираж 408 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5иэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагари