Устройство для измерения уровня

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ исимое от авт, свидетельств-10) аявлено 17,17.19 О (М 14 М,Кл. б 011 23/16 п,качо рисоедпнением заяв омитет по делам Приорит изобретении и открцтипри Совете МинистровСССР УДК 681,128,.083. Бюллетень М 1сания 5.И 1.1972 Опубликовано 21,11,19 а опубликования Авторыизобретения Л. Подгоецкий, В, И. Шварцер, Я. М. Марьяновский,Э, 3. Шейнкерман, Н, В, Фатеева и Б. С. Шкрабов Специальное конструкторское бюро Цветметавтомати аявител СТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ка уровнядистанции м и уровнем Изобретение относится к средствам автоматического контроля и предназначено для измерения уровня жидкости, сыпучего материала и определения положения твердых поверхностей относительно датчика.Известны датчики уровня, у которых чувствительные элементы обладают неоднозначной статической характеристикой.Статическая характеристика струйного излучателя звука, применяемого в качестве чувствительного элемента в пневматическом уровнемере, изображена на фиг. 1. Периодичность характеристики определяется длиной волны излучаемого звука. Измерение уровня осуществляется путем непрерывного поддержания неизменной дистанции между чувствительным элементом и уровнем при помощи следящей системы.Следящая система производит сравнение сигнала чувствительного элемента с опорным сигналом (значение а на фиг. 1); усиленный сигнал рассогласования перемещает при помощи исполнительного механизма чувствитель. ный элемент. Положение чувствительного элемента относительно неподвижной базы преобразуется в выходной сигнал соответствующим преобразователем.Недостатком известного датчияеляется возможность изменениямежду чувствительным элементо(переход из точки а, характеристики в точку а а, и т, д,), что приводит к появлению значительной погрешности измерения.Кроме того, настройка прибора на опреде ленную дистанцию является трудоемкой исложной.Для повышения надежности измерения впредлагаемом устройстве блок сравнения следящей системы соединен через переключатели 10 с одним из двух источников опорного сигналаразличной величины; выход блока сравнения через . переключатели подсоединен к одному из следующих устройств; усилителю следящей системы, цифровому блоку, состоящему 15 из триггерного счетчика, задатчика, схемысовпадения и усилителя и дополнительному усилителю; вход усилителя следящей системы через переключатели соединен помимо блока сравнения с атмосферой и источником единич ного сигнала; контакты переключателей соединены кинематически с исполнительными механизмами, входы которых соединены с управляющими блоками в виде трех блоков запоминания, два из которых соединены с кнопкой 25 управления, третий соединен с выходом дополнительного усилителя; сбросной канал первого упраьляющего олока соединен с выходом дополнительного усилителя, а сбросной канал второго и третьего управляющих блоков сое динен с выходом усилителя цифрового блока,причем первый управляющий блок соединен сисполнительным механизмом, переключающимвходные каналы блока сравнения и соединяющим выход блока сравнения с дополнительным усилителем и вход усилителя следящейсистемы с атмосферой; второй управляющийблок соединен с исполнительным механизмом,подключающим усилитель следящей системык выходному каналу блока сравнения; третийуправляющий блок соединен с исполнительным механизмом, подключающим усилительследящей системы к источнику единичногосигнала и выход блока сравнения - к цифровому блоку,Кроме того, входы двух управляющих блоков могут быть подсоединены к выходу генератора низкочастотных колебаний прямоугольной формы,Реализация предлагаемого устройства возможна благодаря тому, что аиплитуда измепения сигнала выходного чувствительногоэлемента имеет затухающий характер, В режиме измерения значение сравниваемых сигналов находится на уровне значения а(фиг. 1). При настройке прибора на требуемую дистанцию чувствительный элемент пере мещается в сторону уровня. При этом сигналподпора на элемент сравнения имеет значение б.Перемещение чувсгвительного элемента 30прекращается при появлении на его выходесигнала, равного б. Далее начинается перемещенне чувствительного элеменга в обратнуюсторону, Движение вверх прекращается, иприбор переходит в режим измерения после 35появления на выходе чувствительного элемента заданного числа восходящих и нисходящих отрезков статической характеристики.Соответствующие операции подсчета сравнения и формирования команды выполняются 40цри помощи цифрового устройства,Предлагаемый ур 1 овнемер состоит из следующих узлов и блоков (фиг. 2): чувствительного элемента 1, блока сравнения 2, усилителя 8 следящей системы, привода 4, дополнительного усилителя б, усилителя б цифровойсистемы, трех управляющих устройств 7 - 9,трех исполнительных механизмов 10 - 12 сгруппами контактов соответственно А, Б, В, Е,Г, Д, Ж, 3; цифровой схемы, состоящей из 50счетчика 18, задатчика 14, схемы совпадения 15, кнонки управления 16; системы 17преобразования положения чувствительногоэлемента в пневматический сигнал; источники 18, 19 сигнала сравнения равной величины; 55источники 20, 21 единичного и нулевого сигналов.Кроме того, вместо кнопки управления 1 бможет быть установлен генератор прямоугольных импульсов низкой частоты (ца фцг. 60це показан).Коммутация перечисленных устройств показана ца фпг. 2.В качестве чувствительного элемента примецец струйцый излучатель звука. Примеце ние его основано на способности одновременной генерации звука и реагирования на действие звука, отраженного какой-либо поверхностью,При этом суммарная интенсивность является функцией разности фаз излучаемого и отраженного звуков. Режим генерации непосредственно связан с величиной динамического напора звукопроизводящей струи, что делает возможнысм создание пневматическогоуровнемера. В качестве блока сравнения мо-"гут быть применены аналоговые элементысравнения системы УСЭППа. Однако требования к быстродействию прибора делают целесообразней реализацию блока сравнения наструйных элементах (например, системыСМСТ). Блок сравнения аналоговых сигналови формирователя импульсов.Все усилители, входящие в уровнемер, релейного действия и предназначены для усиления пневматического сигнала по давлениюи расходу,Пневмопривод, поршневой или мембранный, выбирается в соответстви с требуемымдиапазоном измерения уровня.Управляющие блоки строятся ца базе элементов УСЭППа. Сигнал, поступающий водин из входов, вызывает появление на выходе устройства единичного сигнала, не исчезающего после окончания действия входногосигнала. Переход устройства в первоначальное состояние происходит при подаче сигналачерез второй входной канал.Исполнительные механизмы образованыгруппами мембран элементов УСЭППа, аконтакты - соответствующими парами соплозаслонка указанных элементов.Цифровая схема представляет собой триггерный счетчик, схему совпадения, цифровойзадатчик в двоичном коде. Схема формируетединичный сигнал при совпадени числа импульсов, поступивших на вход, с уставкойзадатчика.Кнопка управления, генератор импульсоввыбираются или составляются из элементовсистемы УСЭППа,Система преобразования положения чувствитсльного элемента в пневматический сигналобразована шарнирно закрепленными рычагом, пружиной, соединяющей рычаг с кронштейном ца штоке пцевмопривода, соплом изаслонкой, установлензой ца рычаге, сильфоном обратной связи и усилителем.Преобразование осуществляется путем непрсрывной компенсации усилия пружины усилием сильфона обратной связи.Устройство измерения уровня представляетсобой мцоготактцое устройство, у которого возможны следующие режимы работы.В режиме измерения следящая системаудерживает чувствительный элемент ца определенной дистанции от уровня, кратной целому числу длины полуволйы генерируемого звука. Выходной сигнал чувствительного элемента колеблется в пределах, допускаемых параметрами следящей системы. Положение чувствительного элемента преобразуется в выходной сигнал соответствующим преобразователем.В режиме проверки дистанции чувствительный элемент перемещается по направлению к уровню. Величина сравниваемого сигна. ла составляет значение б (фиг. 1). В положении, при котором сигнал чувствительного элемента станет равным нулю, изменяется направление движения.По мере удаления чувствительного элемента от уровня в триггерный счетчик цифровой системы будут поступать импульсы. При совпадении числа поступивших импульсов со значением, установленным задатчиком, произойдет переключение прибора в режим измерение.Таким образом, процесс настройки датчика на нужную дистанцию сводится к вводу уставки в цифровой задатчик и включению кнопки или подаче импульса от генератора.В процессе измерения контроль постоянства дистанции между чувствительным элементом и уровнем производится при включении кнопки или периодически по сигналам, поступающим с генератора Прн этом увеличивается надежность показаний. гарантируется нх представительность, уменьшается вероятность появления сбоев.В качестве примера реализации устройства был рассмотрен пневматическии вариант. Однако принципиальных изменений в данном решении не будет и для радиоинтерференционного, акустического и резонансного уровнемеров при наличии в них механической системы компенсации (перемещение чувствительного элемента за измеряемым уровнем на определенной дистанции).Предмет изобретения 1. Устройство для измерения уровня, содержащее чувствительный элемент с неоднознач.ной статической характеристикой, например, струйный излучатель звука, преобразователь положения чувствительного элемента в пнев матичский сигнал, вторичный прибор в следящую систему, состоящую из блока сравнения, усилителя и исполнительного механизма, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности измерения, оно снабжено тремя 10 двухпозиционными переключателями со своими исполнительными механизмами и управляющими блоками, источниками двух опорных сигналов, дополнительным усилителем и цифровым блоком, состоящим из счетчика, 15 задатчика, схемы совпадения и усилителя,при этом выход блока сравнения через первый переключатель подсоединен к дополнительному усилителю, через второй - к усилителю следящей системы, через третий - к 20 цифровому блоку, вход усилителя следящейсистемы через первый переключатель соединен с атмосферой, через третий переключатель - с дополнительным источником единичного сигнала, входы управляющих блоков 25 первым и вторым переключателями соединены с кнопкой управления, вход третьего управляющего блока соединен с выходом дополнительного усилителя, сбросный вход первого управляющего блока соединен с выхо дом дополнительного усилителя, сбр осныевходы второго и третьего управляющих блоков соединены с выходом усилителя цифрового блока, а входы блока сравнения через первый переключатель соединены с одним из 35 двух источников опорных сигналов сравнения.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью повышения надежности измерения, оно снабжено генератором низкочастотных колебаний, выход которого соединен с 40 входами первых двух управляющих блоковисполнительных механизмов переключателей.333409 ф т 50ГОО50 Л 50 75Расстояние мыу усвовель -ным мгменщом о урс 5 нгм, ммФиг 1 убог. 2 Г 1 одписноМинистров СССР аказ 2281111 ИИПИ Комитет 417 Тираж 448 изобретений и открытий при Сове а, Ж, Раушская наб., д. 4/5 зд. М делак Моск бластная типография Костромского управления по печати Составитель Н, Варнекдактов С, Хейфиц Техред Е, Борисова Корректор В. Жолудев