Резонансный уровнемер

(,ц 512381 Союз СоветскихСоциалистичесних Ресиублии ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 25.01,74 (21) 1990396/18-10 с присоединением заявкиГосударственный иомите Совета Министров СССР риоритет 53) УДК 681.128.8Дата опубликования описаня 04,06.76(72) Авторы изоооетения зенштей нуковский, Е олитов и И 71) Заявитель(54) РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМ На фиг. 1 представлена структурная схема уровнемера; на фиг. 2 - принципиальная схема уровнемера; на фиг. 3 - диаграммы, по. ясняющие работровнемера.Уровнемер (фиг. 1) состоит из датчика 1, генератора высокой частоты 2, модулированного по частоте с помощью автогенератора напряжения треугольной формы 3, подключенного и модулятору высокочастотного генератора 2, дийференцирующего усилителя 4, подключенного к детектору огибающей 5 и к цепи управления автогенератора 3, фильтра 6, подключенного к выходу автогенератора 3.С выхода 7 фильтра 6 снимается сигнал в виде напряжения, пропорционального уровно жидкости в датчике 1. Далее сигнал поступает на индикатор. Дополнительный более точный канал индикации уровня представляет собой частотомер л;бо преобразователь частота - код 6, подклоченный к выходу высокочастотного генератора 2, Генератор высокой частоты 2 (фиг. 2) выполнен на транзисторе 8, работающем в лавинном режиме, что обеспечивает большой коэффициент перестройки частоты.Дифференцирующий усилитель 4 выполнен на операционном с;лителе, к инвертирующему входу 9 которого подключен детектор 5. Автогенератор напряжения треугольнои формы 3 состоит из компаратора 10 и интегрпруИзобретение относится к области измерения уровня различных жидкостных сред резонансным методом.Известен резонансный уровнемер, содержащий датчик уровня, частотно-модулированный 5 генератор высокой частоты для возбуждения электромагнитных колебаний в датчике, источник модулирующего напряжения, генератор запуска, блок синхронизации, формирующее устройство, триггер, ключ, два пиковых 10 детектора и усилитель постоянного тока.Недостатком известного уровнемера является сложность схемы формирования и выделения выходного сигнала уровнемера.Новизна описываемого уровнемера заклю чается в том. что к выходу генератора высокой частоты подключен дополнительный канал индикации уровня и детектор огибающей, к выходу которого подключено формирующее устройство, включенное в цепь управления ге нератора модулирующего напряжения, один выход которого подключен к входу генератора высокой частоты. г другой в входу фильтра, при этом генератор модулирующего напряжения представляет собой управляемый аэто генератор напряжения треугольной формы, выполненный на компараторе и интегрирующем усилителе, а формирующее устройство выполнено в виде дифференцирующего ) счлителя. 30ющего усилителя 11, выполненных на операционных усилителях. Выход дифференцирующегоусилителя 4 подключен к неинвертирующему входу 12 компаратора, Выход компаратора подключен к инвертирующему входу 13 интегратора, выход 14 которого соединен с модулятором высокочастотного генератора 2 и с фильтром 6, выполненным в виде сглаживающего усилителя 15, который одновременно развязывает выходной сигнал с остальной схемой.Уровнемер работает следующим образом.При включении напряжения питания уровнемера автогенеоатор 3 выдает на модулятор высокочастотного генератора 2 нарастающее напряжение, изменяя частоту последнего от значения, соответствующего резонансной частоте незаполненного датчика (с некоторым запасом), до значения, соответствующего резонансной частоте датчика с текущим значением уровня (точка а на фиг. 3). По достижении этой частоты на дифференцирующем усилителе 4 начинается формирование положительного импульса (точка а), соответствующего спаду резонансной характеристики (выход детектора 5 подключен к инвертирующему входу 9 дифференцирующего усилителя 4). Когда амплитуда импульса достигнет значения, достаточного для срабатывания компаратора 10, происходит смена направления изменения выходного напряжения автогенератора и соответствующее уменьшение частоты высокочастотного генератора 2 (точка б, б и б"). При снижении частоты огибающая частотной характеристики меняет направление, вызывая появление на выходе дифференцирующего усилителя 4 отрицательного импульса и новую смену направления выходного напряжения автогенератора, что в свою очередь приводит к повышению частоты генератора 2 (точки в, в и в") и т. д, Таким юбразом, заканчивается режим поиска и система переходит в режим захьата частоты. Ход б - в является зеркальным изображением хода б - а, ход в - г соответствует ходу а - б, т, е. частота генератора 2 меняется от резонансной до некоторой более высокой частоты и обратно (а - б, б - а, а - б,). Диаграммы на фиг. 3 выполнены в непропорциональных масштабах.При действительности девиация частоты генератора 2 относительно резонансной часто 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ты датчика (дуга а - б) незначительна (малые потери на поиск) и слабо зависит от изменения дооротности датчика под действием влияющих величин. Это достигается благодаря высокой чувствительности компаратора 10 автогенератора 3 и высокому коэффициенту усиления дифференцирующего усилителя 4, выполненных на операционных усилителях. При изменении уровня среды в датчике 1 в ту или иную сторону частота генератора 2 автоматически перестраивается до нового значения, соответствующего новой резонансной частоте датчика.Перестройка (режим слежения и удержания) происходит аналогично описанному режиму поиска и захвата, При этом к ширине полосы удержания нс предъявляется жестких требований, поскольку изменение уровня среды в датчике происходит обычно с конечной скор остью.Таким образом, описываемый уровнемер является самонастраивающейся экстремальной системой с поиском экстремума по чувствительности, т, е. по направлению изменения огибающей резонансной характеристики датчика. Формула изобретенияРезонансный уровнемер, содержащий датчик уровня, частотно-модулированный генер атор высокой ч астоты для возбуждения электромагнитных колебав и в датчике, генератор модулирующего напряжения, формирующее устройство и устройство выделения выходного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения схемы уровнемера и повышения точности измерения, к выходу генератора высокой частоты подключен дополнительный канал индикации уровня и детектор огибающей, к выходу которого подключено формирующее устройство, включенное в цепь управления генератора модулирующего напряжения, один выход которого подключен к входу генератора высокой частоты, а другой к входу фильтра, при этом генератор модулирующего напряжения представляет собой управляемый автогенератор напряжения треугольной формы, выполненный на компараторе и интегрирующем усилителе, а формирующее устройство выполнено в виде дифференцирующего усилителя,