Способ измерения уровня

Социалистическик Республик изовеитинияК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное 2) Заявлено 08.05.8 авт. свил-ву 3286641/18-10 5) М, Кл 1 Е 23/2 исоединением заявкиГосударственный комнтет) Авторыизобретения Д. Перо Я ировоградский институт сельскохозяйствец 1 иц. машиностроения(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВН Наиболее ляется способ женности пол мами стоячей В известно соседними экс на расстоянии участки лицей пряженностьюпредлагаемому явуровня по напряседними экстремублизким к измерения я между с волны 2 м способе тремумам Л/4 друг ных завис поля Е и в интервале между и, расположенными от друга, имеются имостей между науровнем 1. Изобретение относится к ралиоволновым способам измерения уровня и может быть использовано в сельском хозяйстве лля контроля положения машин и их рабочих органов относительно поверхности почвы.Известны радиоволновые способы измерения уровня сред путем воздействия на них электромагнитными волнами и последующей регистрации распределения поля стоячей волны 1.Недостатками указанных устройств являются необходимость механических перемеще- ний измерительных устройств, волноводной системы и высокая предельная погрешность определения текущего значения контролируемого уровня, равная Л/4 или Л/2, где Л, - длина волны, 15 Недостатком известного способы являе 1- ся то, что крхтизца упомянутых участков зависит от свойств контролируемой срелы. а конкретно - пропорциональна молулк коэффициента отражения 3/ волн от поверхности уровня, что приводит к ошибкам в измерении уровня срел, параметры которь 1 х изменяются в технологическом процессе.Цель изобретения повышение т 1 чцости определеция уровня за счет искл 1 очецця влияния изменений молуля коэффициент;1 отражения.Поставленная цель лостигается те 1, что в способе измерения уровня срел путем воздействия на них электромагнитными волнами и последующей регистрации напряженности поля стоячей волны, изменяют ллццу 1 голны, сравнивают напряженность поля стоячей волны с наГ 1 ряжеццостыо поля в отсутствии облучаемой среды, опрелеляют ллцну волны, при которой упомянутые напряженности совпадают. и по результату смлят об уровне.На фиг. 1 ланы кривыеи 2, которые изображают зависимость напряженности Е поля стоячей волны от уровня 1 в еди. ни пах л Г 1 ри двх зцачен и ях мол лен коэф972237 35 40 45 Е(Ь 0/Хо) = Ео(Ло) Формула изобретения фцццг гоц о 1 ражеция, соответственно, /3,/ и г 3(3/ больше /В/); на фиг.2 - крицыг 6 зависимости Е(Ь) при четырех знац цццх Л (возрастающих с номером кривых) и соответствио 1 цих им величинах напряжен(Ю ов Я) ( 6цостей Ео,Ео Ео и Еов отсутствии отражакццей среды, кривой 7 . - зависимость Е(Л) црц фиксированном значении Ь,равном Ь 0, кривой 8 зависимость Ео (Л); на фиг. 3 - блок-схема уровцемера, реализующего предлагаемый способ.Уровцемер (фиг. 3) солержит задающий гецера гор 9, измерительный преобразователь 1 О, приемно-передающую антенну 11; поверхность2 уровня, функциональные преобразователи 3 и 14, устройство 15 сравнения.Гри облучении поверхности среды нормальцыми к ней волнами распределение напряженности поля стоячей волны в зависимости от уровня имеет вид (фиг. 1). С увеличением Ь кривые Е (Ь/Л) осциллируют с затуханием вокруг значения напряженности Е 0, которая была бы в отсутствии отракакццей среды. Для обширного класса сред ца частотах выше 100 МГИ изменения элект. рических свойств сказываются на изменении /3/ в то время как фаза коэффициента отражения ч изменяется незначительно. Кроме того, во многих случаях р близко к К. Например, лля почвы на частоте 500 МГц в диапазоне изменения полевой влажностиО - 30" /3/ изменяется от 0,4 до 0,6, а сР от 176 ло 178. В результате непостоянства электрических свойств среды Е зависит цс только от Ь, но и от /3/, что ограничивает область применения прототипа средами, лля когорых значение /3/ постоянно,в частности лля зеркального отражателя /3 = 1, или изменяется незначительно.Предлагаемый способ измерения основан ца однозначной связи между положениями уровня и ллиной волны в случае равенства напряженностей Эта связь имеет видЬо = Л о ( - . ---), п = 0,1,2,В случае, если сР изменяется малоЬо = КЛо (2)гле К -- константа. Для сред, у которых сблизко к Г, эта константа не зависит отсвойств срелы. 5 (О 15 20 25 30 4соображений. Однозначное определение уровня осуществляется в интервале Л/4. Необходимое лля этого относительное изменение длины волны раво 1/и. При больших Ь малые изменения Л приводят к значительному смещению распределения поля, тогда как Е 0 меняется мало,а дисперсия свойств практически отсутствует.Устройство по предлагаемому способу (фиг. 3) работает следующим образом.Пол воздействием периодического, например пилообразного напряжения 1) (1) задающего генератора 9, изменяется длина волны Л) измерительного преобразователя 1 О, приемно-передающая антенна 11 которого облучает поверхность среды 12 с уровнем Ь, В результате на выходе измерительного преобразователя 10 формируется сигнал в виде сложной функции времени 1 1)(Е Ь/Л ) Ц . Одновременно напряжение генератора 9 подается на функциональные преобразователь 13, воспроизводящий функцию Л (1), и преобразователь 14, на выходе которого формируется сигнал в функции ( 1(Е 0 Л (1). Сигналы преобразователей 1 О и 14 сравниваются в устройстве 15. В момент т 0, когда упомянутые сигналы равны, устройство 15, воздействуя на функциональный преобразователь 13, фиксирует значение Л О), которое при градуировке 2 определяет величину уровня Ь. Функции Л (1) и Е 0 (Л ) определяются экспериментально для конкретного измерительного преобразователя, в частности при больших и, когда необходимые изменения Л малы, можно осуществить линейную зависимость Л (1), а Е 0 считать константой. Предлагаемый способ позволяет контро. лировать уровень сред в интервале его изменения шириной Л /4 независимо от /3/, при условии, что р изменяется мало. Например, при длине волны 0,6 м (частоте 500 МГц) диапазон измерения составляет 15 см, что достаточно для копирования профиля поверхности почвы рабочими органами корнеклубнеуборочных и почвообрабатывающих машин, сошниками сеялок и в ряде других случаев.Пусть значение уровня составляет Ь 0 (фиг. 2). Тогда при непрерывном увеличении 50 Л изменяется картина распределения поля стоячей волны, послеловательцо изображенная кривыми 3 .-6; поле стоячей волны Е(Л) в точке Ьо -- цо кривой 7; значение Ео (Л) - цо кривой 8. Для некоторой длины волны Л 0 достигается равенство (1). В этом случае Л 0 определяет искомый уровень Ь 0 в масштабе (2), Натуральное число Ь, входяцгее и К, определяется из конструктивных Способ измерения уровня, основанный на излучении электромагнитных волн в направлении контролируемого материала и последующей регистрации напряженности поля стоячей волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния непостоянства коэффициента отражения, изменяют длину волны, сравнивают напряженность поля стоячей волны с напряженностью поля в отсутствии облучаемой среды, определяют длину волны, прикоторой упомянутые напряженности совпа дают, и по результату судят об уровне Источники информации,принятые во внимание при экспертизе9722371. Авторское свидетельство СССР433353, кл. б 01 Г 23/28, 971.2. Брандт А. А. Исследования диэлектриков на сверхвысоких частотах.М., Физматгиз, 1963, с. 310 (прототип).Составитель М. Гулевич Редактор И. Ковальчук Техред И. Верес Корректор Г. Огар Заказ 7878/27 Тираж 673 Подписное ВНИИГ 1 И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4