Высокочастотный уровнемер

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЕ СТВУ 1 ц 830130 олнительиое к авт, свид-ву 51 Кз С 01 Г 23/2(22) 3 леио 17.08.7 21) 2811383/1 о исоедииеиием заявк сударственный комите СССР по делам изобретений н открытийНаучно-ис слеДов ат ельс кий технологический институт приборострое(71) Заявител ЫСОКОЧАСТО РОВНЕМЕ Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является резонансный уровнемер, содержащий датчик, корректирующий контур, вычислительное устройство, соединенноес выходами двух преобразователей длявыделения информативных параметровиз выходных сигналов датчиков и корректирующего контура 23.Однако данное устройство характеризуется недостаточной точностью.Цель изобретения - повьыение точности измерения уровня диэлектрических сред посредством обеспечения независимости абсолютной погрешностиизмерения от диапазона измерения и снижения методической погрешности йзза наличия градиента диэлектрической проницаемости среды по высоте емкости.0 цель достигается тем, что уровнемер снабжен дополнительными датчиками, количество которых равноЕ(Ннау, д ) - 1 р Изобретение относится к измере - нию уровня диэлектрических сред с. помощью резонансных устройств и может быть использовано в криогенной, нефтехимической и других отраслях промышленности.Известны двухкананьные резонансные уровнемеры, включающие два генератора высокой частоты, два первичных преобразовтеля, длийа которых равна диапазону измерения, делители частоты, вычислительное устройство (1Однако эти уровнемеры не могут быть применены для решения задач, требующих постоянной величины абсолютной погрешности измерения, не зависящей от величины диапазона измерения (высоты емкости), Кроме того, характеристика двухканальных уровнемеров существенно нелинейна,ачальный участок диапазона имееткую чувствительность. Линеаризахарактеристики уровнемера свяа с дополнительными аппараурными 25 затратами и появлением дополнительных источников погрешностей. Все это затрудняет создание высокочастотного уровнемера с независимой от диапазона измерения абсолютной погрешностью.30 и н низ ция зан Е(Н,целая чаиаФ .дмаксимальноние Измеряеуровня, м сть числ з начегос - приведенная относительная погрешностьизмерения каждогодатчика;д - требуемая величинаабсолютной погрешности измерения, м, установленными вертикально друг эа . другом над основным датчиком, устройством управления, вход которого соединен с одним из выходов вычислительного устройства, а выход - с цепями управления коммутатора, соединяющего выходы датчиков и корректирующего контура со входами преобразователей, выход одного иэ которых соединен с входами основного и всех четных дополнительных датчиков, а. выход друго-. го соединен со входами корректирующего контура и всех нечетных дополнительных датчиков.Кроме того нижний конец основного 20 датчика совмещен с нулевой отметкой диапазона измерения, а длина каждого датчика равна25Найцах ЮНа чертеже представлена блок-схема предлагаемого уровнемера. ЗОУровнемер содержит и датчиков 11..1, резонансные частоты которых равны между собой, корректирующий контур 1 о настроенный на резонанс- ную частоту пустого датчика, коммутатор 2, преобразователи 3 и 4, устройство 5 управления синхрониэирующее работу всего уровнемера, и вычислительное устройство б, обрабатывающее преобразованные сигналы датчиков по определенному алгоритму. Каждый иэ 40 датчиков представляет собой отрезок неоднородной электрической длинной линии с линейной выходной характеристикой (зависимость резонансной частоты от уровня среды). Датчики 11 и 45 корректирующий контур 1 О возбуждаются одновременно выходными сигналами частотно-модулированных генераторов высокой частоты, входящих в состав преобразователей 3 и 4, При этом кор ректирующий контур 1 и все четные датчики 1(1 - 1,2..) возбуждаются генератором преобразователя 3, а все нечетные датчики 1- генератором преобразователя 4. Выходные сигналы преобразователей 3 и 4 несут информацию о резонансной частоте корректирукцего контура и датчиков в виде, удобном для дальнейшей обработки. В зависимости от используемого в преобразователе способа вы деления информативного параметра он может быть построен по развертывающей или следящей схемам,Уровнемер работает следукщим образом. б 5 Изменение уровня среды вызывает изменение резонансной частоты частично заполненного датчика, а изменение диэлектрической проницаемости среды - изменение резонансной час.оты корректирующего контура и всех полностью заполненных датчиков, При равенстве частоты колебаний генератора, входящего в состав преобразователя 3 или 4, с резонансной частотой возбуждаемого им датчика или корректирулцего контура на выходе последних выделяется видеоимпульс, который через коммутатор 2 подается на вход преобразователя. В последнем он преобразуется в вид, удобный для дальнейшей обработки в вычислительном устройстве б. Выходным сигналом устройства 5 управления коммутатор 2 устанавливается в исходное положение, при котором ко входу преобразователя 4 подключен выход корректирующего контура 1 , а ко входу преобразователя 3 - выход основного датчика 1. Выходные сигналы преобразователей 3 и 4, несущие информацию о резонансных частотах датчика 1 и корректирующего контура 1 , поступают на вход вычислительного устрой-. ства б. В вычислительном устройстве выходные сигналы преобразователей обрабатываются по алгоритму, исключающему зависимость результата преобразования от изменений диэлектрической проницаемости среды, и осуществляется оценка состояния датчика и корректирующего контура. При этом возможны следующие ситуации: корректирующий контур и датчик. пусты, корректирующий контур заполнен частично, датчик пуст, корректирующий контур заполнен полностью, датчик заполнен частично; корректирующий контур и датчик заполнены полностью, Если корректирующий контур пуст или наполнен частично, то выходной сигнал прибора соответствует нулевому значению уровня, Если корректирующий контур заполнен полностью, а основной датчик частично, то устройство. управления остается в исходном состоянии, Й измеряемый уровень Н равен уровню Ь жидкостй в .основном датчике, В случае, если корректирующий контур и основной датчик заполнены полностью, выходной сигнал вычислительного устройства б через устройство 5 управления устанавливает коммутатор 2 в состояние, при котором к преббразователю 4 подключен основной датчик 1, а к преобразователю 3 - следующий за основным датчик 1, После К(1 К( и) измерительных тактов прибор устанавливается в окончательное для данного измерительного цикла состояние, при котором к преобразователю 4 подключен высший из полностью заполненных датчиков, а к преобразователю 3 - частич)ааааа Нгад но заполненный или низший иэ пустых датчиков, Если к преобразователю 3 подключен пустой датчик, то измеряемый уровень равенНОНФ1 где- номер высшего полностью заполненного датчика.Если к преобразователю 3 подключен частично заполненный датчик с номером+ 1, то измеряемый уровнь Н определяется выражениемНЬаН -" + Ьх х игде Ь - величина уровня в частичнозаполненном датчике,Вид алгоритма преобразования выходных сигналов Г 3 и Г 4 преобразователей 3 и 4 соответственно в вычислительном устройстве б определяется конОструкцией датчика и требуемой точностью измерения. Наибольшую точность,равную +0,4 от длины датчика (" - ,д )при изменении диэлектрической пронйцаемости среды Я в диапазоне 1,2- д 51,6, обеспечивает алгоритм видаФЬ 0 ЬД (,)-4 где Г, Г - выходные сигналы преЗО90 40образователей 3 и 4, соответствующие пустымдатчикам.С целью обеспечения высокой точности и простоты реализации более предпочтительным является алгоритм(3014)Ъ 6404)40 который при изменениив диапазоне 1,2-1,6 обеспечивает погрешность не более й 0,5 от длины датчика ( и" )Кроме того, использование в качестве входного сигнала преобразователя 4 сигналов самого верхнего из полностью заполненных датчиков позволяет уменьшить методическую погрешность измерения, обусловленную градиентом Я по высоте емкости. 50Формула изобретенияВысокочастотный уровнемер, содержащий датчик, корректирующий контур,вычислительное устройство, соединенное с выходами двух преобразователейдля выделения информативных параметров из выходных сигналов датчиков икорректирующего контура, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности й получения не зависимой от диапазона измерения абсолютной погрешности измерения, онснабжен дополнительными датчиками,число которых .равноЕ (Н)-1,где Е (Н - ) - целая часть числа 1д бесва 1 мОх Д Н - максимальное значениеизмеряемого уровня,м;( - приведенная относительная погрешность измерения каждого датчикаЬ - требуемая величинаабсолютной погрешностиизмерения,м, устайовленными вертикально друг за другом над основным датчиком, устройство управления, вход которого соединен с одним из выходов вычислительного устройства, а выход - с цепями управления дополнительно введенного коммутатора, соединяющего выходы датчиков и корректирующего контура со :входами преобразователей, выход одного из которых соединен с входами основного и всех четных дополнительных датчиков, а выход другого соединен с входами корректирующего контура и всех нечетных дополнительных датчиков.2. уровнемер по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нижний конец основного датчика совмещен с нулевой отметкой диапазона измерения, а длина каждого датчика равна Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Петров Б.Н. и др. Принцип инвариантности в измерительной технике. "Наука", 1976, с. 188.Авторское свидетельство СССР Р 463868, С 01 Е 23/28, 1974 (прототип).830130 Составитель Т. Иноземцеватор Л.Копецкая Техред 3, фанта Корректор Г, Решет ни писное жгород, ул. Проектная ПП фПатент",ил аказ 3786/85 Тираж 70 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ромитета СССР открытийшская наб., д. 4/5 .