Уровнемер для жидких сред

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 717549 Союз Советских Социалистических Республик.С С С Р по делам изо и откры(23) Приор твано 25.02.80,ликования оп юллетень Мо ания 2502,80 Опублико Дата опуб К 681.1283 (088. 8)(71) Заявител 54 ) УРОВНЕМ Я ЖИДКИ Изобретение относится к устройствам для измерения уровня жидкос.тей преимущественно криогенных, основанных на измерении временипрохождения электромагнитных волн,отраженных поверхностью жидкостиИзвестно устройство для измеренияуровня жидкости в резервуаре, которое содержит генератор ультразвуковых импульсов, приемник импульсов,отраженных от поверхности жидкости,и импульсов, отраженных от неподвижной поверхности, расположенной междужидкостью и генератором, и регист-рирующую электронную схему (1 . 15Наиболее близким по техническойсущности к предложенному являетсяуровнемер, содержащий датчик в виде электрической линии задержки,размещенной внутри корпуса и электрически соединенной с генераторомэлектрических импульсов, и изме"рительную схему (21.Недостатком этого устройстваявляется невозможность измерения 25уровня жидкостей с малой диэлектрической проницаемостью,Цель изобретения - расширеФункциональных возможностей усства, О Это достигается тем, что .в уровнемере для жидких сред в датчик введена дополнительная электрическаялиния задержки, электрически свядаиная с основной по всей длине через слой диэлектрика, параллельновходу которой подключены первичнаяобмотка дополнительно введенногобалансного трансформатора и выходгенератора электрических импульсов,а основная электрическая линия задержки через вторичную обмотку балансного трансформатора подключе-.на к входу измерительной схемы, атакже тем, что основная электрическая линия задержки выполнена в виде двух последовательно соединенныхчастей, одна из которых изготовленаиз проводника с высоким омическимсопротивлением, например нихрома илманганина, причем величина омического сопротивления этой части составляет 0,541,4 часть ее волновогосопротивления.На чертеже изображена схема уровнемера для жидких сред,Внутри корпуса 1, представляющего собой металлическую трубку, расположен с зазором диэлектрическийстержень 2 с заплавленной вдоль его О ниетрой-.3 физико-технический институт низких температур лН Украинской ССРоси металлической лроволокой 3,которая вместр с корпусом 1 образует допролнительную электрическуюлинию задержки, Медный провод 4,намотанный на диэлектрический стержень 2, образует совместно с корпусом 1 одну из частей 1,( (нижнюю)основной электрической линии задержки, а провод 5 из материала с высоким омическим сопротивлением (ни-хрома) образует совместно с корпусом1 часть Ю основной электрической ли"нии задержки с большим затуханием иподключен к балансному трансформато,ру б. Часть 62 основной линии задержки с высоким омическим сопротивлением, расположенная в верхней ее"части",приЪодйт к затуханию сигналав 1,3-,2 раза"и позволяет свестй к "мийимуму"мешающее влияние многократных отражений и таким образомповысить быстродействие и точностьустройства.Электрическая схема содержитвремязадающий генератор 7, вырабатывающий периодическую последовательность острых управляющих импульсов,которые следуют с периодом в двемикрбсекунды, равным трем временампрохождения сигналов по основной линии задержки от ее начала.до конца и обратно, генератор 8 электрических импульсов, который выраба тывает зондирующйе импульсы",.имейкциеформу"одного периода синусоиды идлительностью 30 нсек, стробоско"пический детектор 9 импульсов, образованный предварительным интегрирую-,щим усилителем и собственно детектором, формирующую схему 10, содержащую последовательно соединенныеусилитель низкой частоты с автоматической регулировкой усиления иселектор выходных импульсов,. преобразователь 11 интервал-напряжение,генератор 12 стробирующих импульсоввырабатывающий острые импульсы дли-.тельностью (на уровне 0,5) 10 нсек,задержанные относительно зондирующихимпульсов на Время от 50 до 800 нсек,причем задержка меняется со временемпо линейному закону", проходя весьдиапазон за время около 0,02 сек,Выход генератора 8 импульсоВ сое"динен с металлической проволокой 3и одним из концов первичной обмотки балансного трансформатора б,второй конец которой соединен с корпусом,1. Один из концов вторичнойобмоткибалансного трансформатораб соединен с концом спирального прбводника 5 основной линии задержки,второй конец ее - с входом стробоскопического детектора ймпульсов 9,Работа устройства осуществляетсяследующим образом,Жидкость, уровень которой в 9 необходимоизмерить, заполняет зазормежду корцусом 1 и спиральным проводником основной электрической линиизадержки по принципу сообщающихсясосудов или через отверстия, выполненные в .стенке трубки. Импульсы,вырабатываемые времязадающим генератором 7,запускают генератор 85 электрических импульсов и генератор12 стробирующих импульсов . Генератор8 электрических импульсов при этомвырабатываетзбндирующие импульсы,имеющие форму одного периода синуСоиды, которые поступают на проводник 3 дополнительной электрическойлинии задержки и первичную обмоткубалансного трансформатора б. В результате распространения сигнала 15 вдоль дополнительной линии на витках основной спиральной линии задержки наводится сигналОщОС.420фгде- мгновенное значение напряжения на проводнике 3;1 - погонная емкость спиралиотносительно корпуса 1;(: - погонная емкость спиралиотносительно проводника 3.Число витков первичной обмотки балансного трансформатора б %(и число витков вторичной обмоткис%д. выбрано так, чтоа =% -2С+СВ момент действия зондирующего им"пульса, напряжение, наводимое на 3 витках основной линии задержки,полносТью компенсируется напря"жением на вторичной обмотке транс"форматора б. Если С никаких неоднородностей не содержит, то распространяющегося сигнала в основнойлинии. не возникает. В районе границы жидкость - газ погонная емкостьС имеет скачок ьС , что эквивалентно включению в разрыв основной линии источника напряжения45 сС С аСею:ю. - ,о-хв или еощ о с1 2 1 йеЭто приводит к возникновениюдвух сигналов, распространяющихсяв разные стороны с напряжениемЦ. ео2 (О Фо 1 и имеющих лротивополоииуюполярность. Таким образом напряжение полезного сигнала по отношениюк напряжению, наводимому на витках55 .основной линии О , зависит от соотношения между С,( и С 2 и возрастаетс уменьшением С . Однако неграниченно уменьшать Св нельзя из-за трудностей выполнения балансного трансщ форматораи поэтому разумно выбратьотношение , в диапазоне от 0,2 до1. В предложенном устройстве этоотношение близко к .1, Импульс,распространяющийся вверх, проходитпо части Оосновной электрической49 1. Уровнемер для жидких сред,содержащий датчик в виде электрической линии задержки, размещеннойвнутри корпуса и электрически соединенной с генератором электрическихимпульсов, и измерительную схему,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей устройства, в датчиквведена дополнительная электрическая линия задержки, электрически свя"занная с основной по всей длине черезслой диэлектрика, параллельно входукоторой подключены первичная обмотка дополнительно введенного балансного трансформатора и выход генератора электрических импульсов, а основная электрическая линия задержки через вторичную обмотку балансного трансформатора подключена к входу измерительной схемы.2. Уровнемер для жидких сред поп. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что основная электрическая линиязадержки вййолнена в виде двух пос"ледовательно соединенных частей,одна из которых изготовлена изпроводника с высоким омическим сопротивлением, причем ее омичеСкоесопротивление составляет 0,5 4 1,4ее волнового сопротивления.Источники информации,принятые во. внимание при экспертизе1. Патент СЮА Р 3184969,кл. 73-290, опублик. 1965.2. Патент США 9 3703829,кл. 73-290 опублик. 1972 (прототип)./5 7175линии задержки, по части Г 2 основнойлинии задержки и через вторичнуюобмотку балансного трансформатора6 попадает на вход стробоскопическо"го детектора 9 импульсов. Импульс,распространяющийся вниз, доходит доконца линии и, отразившись от кон.-.ца, распространяется в обратном на-правлении и попадает на тот хе входстробоскопического детектора 9 импульсов10Таким образом время 11 прошедшеес момента подачи зондирующего импульса до момента регистрации первого сигнала, складывается из времЕни прохождения импульса по дополнительной линии задержки со скоростью 15Ч до границы раздела жидкость-газг+ - 1, и времени прохожденияЧ 2эРсигнала по основной линии со скоростью Ч в обратном направлении 20- Е 2+Е-Е,; , Е +Е-Е, - "+ -2Время.Ь 2 между первым сигналом исигналом, распространяющимся .вдольосновной линии задержки в обратномнаправлении, это время; котороенеобходимо сигналу для прохожденияпо основной линии задержки, находящейся в жидкости и распространяющемуся со скоростьюЧ 2 кот границы ЗОжидкость-газ до конца линии и обратно Йсд2 ЧИзмеряя одно из этих времен,можно судить об уровне хидкости, аизмеряя оба времени одновременно,мохно судить об уровне и плотностиили типе жидкости. Попадая на входстробоскопического детектора 9 импульсов, проходящий импульс инте-" 40грируется, приобретая форму полупериода синусоиды, усиливается идетектируется.ОНа выходе стробоскопического детектора 9 при совпадении по времени 45приходящего сигнала с импульсом,,вырабатываемым генератором 12 стробирующего импульса, образуется на",пряжение, пропорциональное уровнюпроинтегрированного входного сиг- : 5 Онала. Поскольку задержка стробирующего импульса относительно зондирую"щего импульса изменяется по линей,ному закону, то на выходе стробоскб"пического детектора 9 образуются 5импульсы, имеющие форму проинтегрированного входного сигнала, нос масштабом времени, зависящим отскорости изменения задержки стробирующего импульса. Это позволяет использовать для дальнейших преобразований сигнала схемы, работающие в области низких частот. В дальнейшем импульсы с выхода стробоскопического детектора 9 преобразуются формирующей схемой 10 в импульсы, управляющие работой преобразователя интервал-найряжение. Преобразователь интервал-напряжение 11 преобразует интервал между первым ивторым сигналом, пропорциональным временив напряжение, которое измеряется стрелочным прибором и пропорцио" нально уровню жидкбсти Я 3 относительно конца основной линии задержки. Чтобы преобразователь 11 интервал- напряжение преобразовывал в напряжение интервал, соответствующий времени 12, задержка генератора 12 атробирующих импульсов синхронизирована с работой преобразователя интервал-напряжение 11.Формула изобретенияенко Зака Тйраж 801дарственного комитетаизобретений и .открцтиЖ, Раушская наб писное Фи оектная, 4 Патент, г. Уигоро ал П ЧфЮффь-,суж . . - .:.;. -.; .: -. в .;,. з 9823/55ЦНИИПИ Гопо дела13035, Москва о земцеваКорректор Ю,