Устройство для определения уровня вещества

(51) 5 с Н слтся к может уровня фтепрох, Сущени оит в следу сть изо ющем. При пос порожнени ещест кесн в бак илвым значе плени бака в ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт проблем управления(56) Авторское свидетельство СССРМг 460447, кл. 0 01 Г 23/28, 1973,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛУРОВНЯ ВЕЩЕСТВА(57) Применение: изобретение отнообласти измерительной техники ибыть использовано для измеренияразличных веществ, например недуктов, в содержащих их емкостя Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения уровня различных веществ, например нефтепродуктов, в содержащих их емкостях,Известно устройство, обеспечивающее при измерении уровня независимость результатов от влияния различных возмущающих воздействий. Здесь для достижения инвариантности к этим воздействиям имеются два измерительных канала, один из которых - измерительный - построен на основе отрезка длинной линии, а другой представляет собой сосредоточенную электрическую емкость, располагаемую у дна емкости и позволяющую определить текущее значение диэлектрической проницаемости контролируемого вещества, Недостатком является в таком устройстве невысокая точность измерения, обусловленная получением информации о диэлектрической проницаемости в ность изобретения состоит в том, что в качестве информативных параметров измерительных каналов устройства, реализуемых на основе двух отрезков длинной линии, использованы собственные(резонансные) частоты 11 и т 2 отрезков линии, а также фазовые сдвиги Вр 1 и Ва возбуждаемых и принимаемых на входе отрезков линии электромагнитных волн фиксированной частоты, отраженных от их концов. При совместном преобразовании таких информативных параметров можно определить уровень вещества в емкости независимо отдиэлектрической проницаемости, 1 з,п, ф-лы, 2 ил,одной точке, что не является мерой среднего ее значения по высоте бака.Известно также устройство, в состав которого входят два отрезка длинной линии, имеющие на концах разные нагрузки. Другие их концы подсоединены к входам соответствующих вторичных преобразователей, 1 ФЪ выходы которых соединены с входом блока (Я обработки информации, выход которогоподключен к индикатору. Недостатком этого устройства также является невысокая точность измерения, главным образом, в области малых значений уровня, близких к его нулевому значению.Целью изобретения является повышение точности определения уровня вещества.1765712 нием уровня вещества (у диа бака) скачкообразно изменяется длина заполняемой части одного или двух отрезков длинной линии, используемых в качестве чувствительных элементов. Такое изменение дины осуществляется путем изгиба концевой части длины отрезка линии под прямым углом. В качестве информативных параметров измерительных каналов, реализуемых на основе двух отрезков длинной линии, могут быть использованы собственные (резонансные) частоты т 1 и т 2 отрезков линии, а также фазовые сдвиги Ьр 1 и 362 возбуждаемых и принимаемых на входе отрезков линии электромагнитных волн фиксированной частоты, отраженных от их концов. При совместном преобразовании таких информативных параметров можно определить уровень г вещества в емкости независимо ат диэлектрической проницаемости е вещества.При измерении собственных частот 11 и 12 результат их совместного преобразования имеет наиболее простой вид в случае, если обеспечено в отрезках линии равномерное распределение вдоль их длины энергии электромагнитного паля. Достичь этого можно при подключении на одном из концов отрезка линии сосредоточенной индуктивности достаточно большой величины. При этом зависимость собственных частот 11 и 12 от уровня г имеет следующий вид: го 1(6) где нит ре ве 30 г+ га 1 - 1/ 11/11 о = 1 4. (т 1; ----(13 го 2 - длины горизонтальных(7 ние Ьро =2удем иметь Здесь вв с. В частномено обознаслучае го 2 = 0 десь го 1 и аждого при г= то 1 ЯД - ф 1(8 зоваства Ка фиг. 1 дана схема устройства; на фиг.2 - вариант схемы устройства, где длина45 горизонтального участка одного из отрезковдлинной линии равна нулю,Здесь введены обозначения; 1 - контролируемое вещество, 2 и 3 - отрезки длиннойлинии, 4 и 5 - горизонтальные участки на50 концах отрезков линии, 6 и 7 - вторичныепреобразователи, 8 - блок обработки сигналов, 9 - индикатор.Устройство работает следующим образом. В емкости с контролируемым вещест 55 вом 1 располагают отрезки длинной линии2 и 3. Они в точке г = 0 имеют горизонтальные участки 4 и 5, заполняемые веществомв момент поступления вещества в емкость,го 1 го 2 ( - 1) ( - ")+ го 1 т 1 о Зо( -- 1)/( -- 1) - 1+го 2Я Данное соотношение является инвариантом по отношению к е, При покрытии хотя бы одного из проводников отрезков линии диэлектрической оболочкой можно при этом обеспечить инвариантность не только к величине я, но и к другим электрофизическим параметрам (тангенсу угла диэлектрических потерь, проводимости) участков отрезков линии,- длина к отрезка линии, 110 и т 20 - начальные 0) значения т 1 и 12 соответственно,В результате совместного преоб ния (1) и (2) определяем уровень вещ при определении уровня несовершенных диэлектрических или проводящих веществ,В частности, длина горизонтальногоучастка одного из отрезков линии может 5 быть равна нулю, т.е, го 2 = О. Тогда соотношение (3) упрощается, принимая вид При измерении фазовых сдвигов Ьр 1 и ф 2 в отрезках линии, имеющих на концах вертикальной части длины горизонтальные УЧаотКИ ДЛИНОЙ го 1 И го 2, ИХ ЗаВИСИМОСтЬ От уровня г имеет следующий вид: фиксированная частота электромагх волн, на которой производят изме- фазовых сдвигов волн, с - скорость В результате совместного преобразоваия (5) и (6) с исключением из результата пределения уровня г величины я получа- мПри этом происходит скачкообразное заполнение части длины каждого отрезка линии веществом и, как следствие, скачкообразное изменение собственной частоты электромагнитных колебаний отрезков линии или фазового сдвйга возбуждаемой и принимаемой 5 волн (в зависимости от используемых информативных параметров), Измерение этих информативных параметров производят, применяя вторичные преобразователи 6 и 7, подключенные к соответствующему отрезку 10 линии. Выходные сигналы этих преобразователей (пропорциональные 11 и 1 г или Ьр 1 и Да ) поступают в блок обработки сигналов 8, где осуществляется их совместное преобразование согласно соотношениям (3), (4), (7) 15 или (8). Один из отрезков линии (на фиг. 2 это отрезок 3) может не иметь горизонтального участка. Выход блока обработки сигналов 8 подключен к индикатору 9.Устройство обеспечивает высокую точ ность измерения уровня вещества принципиально во всем диапазоне его изменения, в том числе и при его малых значениях, Это важно, в частности, при определении остатков топлива в баках транспортных средств. Формула изобретения 1. Устройство для определения уровня вещества, содержащее два отрезка длинной линии, подключенные первыми концами к входам соответствующих вторичных преобразователей, выходы которых соединены с входами блока обработки информации, выход которого подключен к индикатору, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, отрезки длинной линии выполнены с горизонтальными участками разной длины, расположенными на их вторых концах.2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что длина горизонтального участка одного из отрезков длинной линии равна нулю.1765712 едактор Н,Коляда кове Тираж . Подписноеарственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ри ГКНТ СС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж л, Гагарина, 101 аказ 3380 ВНИИПИ Гос Составител Техред М,М Савлуковнтал Корректор