Устройство для измерения уровня жидкости, преимущественно, в сосудах систем гидростатического нивелирования

О П И С А Н И Е ( )979851ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М Кл з6 01 С 5/04 б 01 С 9/22 б 01 Г 23/10 Гбсудорстнонный номнтот Опубликовано 07.12,82. Бюллетень45Дата опубликования описания 7.12.82(53) УДК 528.546+ + 681.128.6 (088,8) по делам нзобротеннй н открытий(72) Авторы изобретения Московский ордена Ленина институт инженеров геодезии,аэрофотосъемки и картографии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ,ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, В СОСУДАХ СИСТЕМ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ1Изобретение относится к геодезическомуприборостроению, в частности к уровнемерам, и предназначено для измерения уровняжидкости, преимущественно, в сосудах гидростатического нивелирования.Известны устройства для измерения уровня жидкости, основанные на использованиивысокочастотных методов получения сигнала измерительной информации.Известно устройство для измерения уровня жидкости в гидростатическом нивелире,содержащее емкостной чувствительный элемент и мостовую схему получения сигналаизмерительной информации 1 .Недостатком этого устройства являетсяограничение точности из-за зависимости результатов измерения от значения диэлектрической проницаемости среды над поверхностью жидкости, емкости и индуктивностисоединительных кабелей, полных сопротивлений подключенных к кабелям электронныхблоков,Наиболее близким к изобретению является устройство, реализующее способ измерения уровня жидкости, содержащее сосуд, частично заполненный жидкостью, поплавок 2на поверхности жидкости, снабженный сплошным электропроводящим покрытием, и чувствительный элемент, жестко закрепленный над поплавком и подключенный к схеме регистрации.С изменением уровня жидкости измеФяется расстояние между поплавком и чувствительным элементом, Соответственно изменяются и потери от вихревых токов в электро- проводящем покрытии поплавка, вносимые в чувствительный элемент. Схема регистрации выделяет сигнал, пропорциональный вносимым в чувствительный элемент потерям, и, таким образом, связанный с измеряемым уровнем жидкости 2.Недостатком известного устройства является ограничение точности вследствие недостаточной чувствительности и низкой помехозащищенности чувствительного элемента с аналоговым представлением выходного сигнала измерительной информации, влияния состава среды над поплавком и трения поплавка о стенки сосуда.Целью изобретения является увеличение точности измерения.Указанная цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в видедиэлектрической пластины, на противоположные поверхности которой нанесено электропроводящее покрытие в форме концентрических спиралей с взаимно противоположными направлениями намотки, начала спиралей электрически соединены с входом, концы -- с выходом электронного усилителя, а выход электронного усилителя подключен к регистратору.Причем по периметру внутренней части сосуда установлена вставка из несмачивающегося материала, поплавок размещен внутри вставки и выполнен из несмачивао. щегося материала, радиус поплавка г выбран с соблюдением условияК - гг, + г И где й - внутренний радиус вставки из несмачиваюцегося материалаг Га - радиусы кривизны поверхностижидкости на поверхностях вставки и поплавка соответственно.Чувствительный элемент выполнен радиусом, равным или меньшим радиуса электропроводяцего покрытия поплавка.Толщина диэлектрической пластины не превышает толщины спиралей.На фиг. 1 представлено конструктивное построение устройства; на фиг. 2 - функциональная схема вкочения чувствительного элемента. Устройство для измерения уровня жидкости, преимущественно, в сосудах систем гидростатического нивелирования состоит из закрытого металлического сосуда 1, частично заполненного жидкостью 2 и снабженного штуцерами 3 для подключения шлангов, соединяющих систему сосудов 1 между собой. По периметру внутренней части сосуда 1 установлена вставка 4, а внутри нее, на поверхности жидкости 2, размещен поплавок 5 со сплошным электропроводящим покрытием 6 в верхней части. Вставка 44 и поплавок 5 выполнены из несмачивающегося материала. Радиус поплавка 5 выбран с соблюдением условия (1). Над поплавком 5 жестко закреплена диэлектрическая пластина 7 с электропроводящим покрытием в форме спиралей 8 и 9 радиусом, равным или меньшим радиуса электро- проводящего покрытия 6 поплавка. Спирали 8 и 9 на противоположных поверхностях диэлектрической пластины 7 установлены концентрически, со взаимно противоположными направлениями намотки. Толщина диэлектрической пластины 7 равна или меньше ширины проводников спиралей 8 и 9. Расстояние от диэлектрической пластины 7 до электропроводящего покрытия 6 равно или меньше радиуса спиралей 8 и 9. Начала спиралей 8 и 9 посредством разъема О и коаксиального кабеля 11 электрически соединены с входом, а концы - посредством разьема 12 и коаксиального кабеля 13 -- с выходом электронного усилителя 14. Выход электронного усилителя 14 подключен к измерительному входу электронно-счетного частотомера 15.Устройство работает следующим образом.Силы поверхностного натяжения жидкости 2, при выполнении условия (1), удерживают поплавок 5 в центре сосуда 1, не давая ему приближаться к стенкам вставки 4, так, что вертикальные перемещения поп лавка 5 соответствуют контролируемым изменениям уровня жидкости 2. С изменением расстояния между э ектропроводящич покрытием 6 поплавка 5 и спиралями 8 и 9 изменяется взаимная индуктивность, обусловленная взаимодействием этих элементов, что приводит к изменению времени прохождения электромагнитной -волны с вьхода электронного усилителя 4 на его вход по цепи коаксиальный кабель 3 - разъем 12 -- спирали 8 и 9 -- разьем 1 О коаксиальный кабель 11. Указащгая цепь осуществляет запаздывающую обратную связь в электронном усилителе 14, приводящую к его самовозбуждению. Время прохождения электромагнитной волны по этой цепи определяет частоту генерации. В результате кон-тролирусмое изменение уровгя жидкости 2приводит к изменению частоты генепации, представляющей собой выходной сигнал измерительной информации устройства, регист 1 эр)смОЙ элек ронно счетным стотоме - з 0 ром 15Вследствие электрической емкости междуспиралями 8 и 9 электрическое поле распространяющейся по ним электромагнитной волны практически полностью сосредоточено в диэлектрической пластине 7 межд снираЗ 5 лями 8 и 9. Поэтому с электропроводящимпокрытием 6 и средой над поверхностью жидкости 2 взаимодействует только магнитное поле волны. Магнитная проницаемость этой среды не изменяется с изменением ее состава, следовательно, не изменяется и магнитное поле волны. Таким образом, изменение состава среды над поверхностью жидкости 2 не влияет на выходной сигнал измерительной информации.Предлагаемое устройство позволяет уве личить точность измерения вследствие:- увеличения чувствительности чувствительного элемента в результате выбора времени прохождения электромагнитной волны в качестве информационного параметра;- получения выходного сигнала измерительной информации непосредственно в дискретной форме путем непосредственного преобразования времени прохождения электромагнитной волны в частоту генерации;-- увеличение помехозащищенностипредставлением выходного сигнала измерительной информации в дискретной форме;- исключения влияния состава средынад поверхностью жидкости;- исключения трения поплавка о стенки сосуда.Вместе с тем представление информации в дискретной форме позволяет автоматизировать обработку данных измерений на электронно-вычислительной машине.Формула изобретения1. Устройство для измерения уровня жидкости, преимущественно, в сосудах систем гидростатического нивелирования, содержащее сосуд, частично заполненный жидкостью, поплавок на поверхности жидкости, снабженный сплошным электропроводящим покрытием, чувствительный элемент, жестко закрепленный над поплавком и подключе- ный к схеме регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, чувствительный элемент выполнен в виде диэлектрической пластины, на противоположные поверхности которой нанесено электропроводящее покрытие в форме концентрических спиралей со взаимно противоположными направлениями намотки, начала спиралей электрически соединены с входом, концы - с выходом электронного усилителя, а выход электронного усилителя подключен к регистратору.2. Устройство по и. 1, отлггцаюигеесятем, что, по периметру внутренней части сосуда установлена вставка из несмачивающегося материала, поплавок размещен внутри вставки и выполнен из несмачивающегося материала, радиус поплавка г выбранс соблюдением условияК - г)г, +г 2,где Р - внутренний радиус вставки изнесмачива)ощсгося материала;гг - радиусы кривизны поверхностижидкости на поверхностях вставки и поплавка соответственно.3. Устройство по пп. 1 и 2, отлггнаюигееся тем. что чувствительный элемент выполгсн,)г)л)дол), )аны:. ),г меньшцм палихсз электропровол)гцсх) Окпыт)я )О,г)вкг.4. Устройсво и) и;. 1 "3, Отлггчгюгг 4 ее:то то.и:); л),)сктрсок)г пл;гс.2 О тины нсревг)г)е г г),пгины спир;),ци.1 от) :. .и и формаши,при:ятыс во )с р) экс)сртизс1. Авторское свплсгсльств) СО.,РЛЪ 38814, кл. г.) г (; 9)22, 197)2. Заявка Яои 54 22 Ю,кл. (5 О Г 23,1(1, 1970.ударственного комитета Сизобретений и открытийЖ - 35, Раушская наб.,ент, г. Ужгород, ул. Про