Уровнемер

.80 (и авт.свю щ и й с яышения точно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОЧЯРЫТИЙ САНИЕ ИЗО 1 61) 900120.801008621 А сУГ:-, / тн измерения в области низких уровней, в него введены последовательно соединенные схема формирования Фиктивной частоты и дополнительный коммутатор, включенные между входом схемы Формирования частот и вхо дами двух основных коммутаторов, н схема выделенная уровня корректирующего контура, подключенная одним входом к входу схемы признака переполнения, другим входом - к схеме выработки управляющих сигналов, а выходом - к дополнительному коммутатору, соединенному также с выходом датчика.01-Е, = У( Н,е,) - текущ 25 где ее значениечастоты рабочейсекции датчика;Х= У ( Н,Е) - текущее значениечастоты корректирующей секции датчика;Е = Я - начальные значения частот ХиЗначение частоты Е всегда соответствует частоте полйостью заполненной секции датчика, что обусловлено компенсационными свойствами алгоритма, 40При опросе первой секции датчика в уровнемере частота й поступает с первой секции, а Й 2 - с корректирующего контура датчика (фиг. 1) . Если урОвень кОнтрОлируемОй среды В пер 45 вой секции окажется ниже Ь(фиг.1), то корректирующий контур окажется заполненным частично и частота его в этом случае Ебудет отличаться от частотйполностью заполненного корректирующего контура на величину Ьй 2 2 ккреол, 2 Ккчто приведет к ошибке аН измерения уровня в первой секции датчика. Величина ошибки при измерении уровня в пределах длины корректирующего контура может достигать 10-20.Цель изобретения - повышения точности измерения в области низких уровней.Поставленная цель достигается 60 тем, что в уровнемер введены последовательно соединенные схема формирования фиктивной частоты и дополнительный коммутатор, включенные между входом схемы формирования час 35 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в криогенной, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения уровня диэлектрических сред. 5По основному авт, св, Р 900120 известен уровнемер, содержащий датчик, схему выработки управляющих сигналов, две схемы коммутации, схему формирования частот, две логи ческие схемы, блок памяти коэффициентов, два ревврсивных счетчика, схему фиксации переполнения, регистр уровня, счетчик и регистр секций 1 1.Недостатком известного уровнемера является большая погрешность при измерении низких уровней среды. В процессе измерения уровня с много- секционного датчика вычислительный преобразователь реализует компенсационный алгоритм тот и входами двух основных коммутаторов, и схема выделения уровня корректирующего контура, подключенная одним входом к входу схемы признака переполнения, другим входом к схеме выработки управляющих сигналов, а выходом - к дополнительному коммутатору, соединенному также с выходом датчика.На фиг, 1 приведена структурная схема уровнемера; на фиг. 2 - один из вариантов выполнения схемы выработки управляющих сигналов.Уровнемер содержит датчик 1, блок 2 памяти частот ЙО 1 и Йо 2 схему 3 формирования фиктивной частоты Е 2 фк, схему 4 выработки управляющих сигналов, коммутирующие схемы 5 - 7, логические схемы И 8 и 9, блок 10 памяти коэффициентов, реверсивные счетчики 11 и 12, триггер 13, регистр 14 уровня, схему 15 выделения уровня корректирующего контура, схему 16 признака переполнения, счетчик 17 и регистр 18 числа секций.Измерительный Г канал многосекционного датчика 1 подключен к схемам 5 и б коммутации, а компенсационный канал Г 2 - к входу схемы 7 коммутации. Выходы схемы 6 коммутации подключены к счетным входам реверсивного счетчика 12, а схемы 5 коммутации - к входам логических схем 8 и 9, соответственно связанных своими выходами с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 11. К входам схем 5 и 6 подключены входы Гои ЙО 2 схемы 2 формирования частот и шйна Я схемы 4 выработки управляющих сигналов, а к другим входам схемы 7 ком,мУтаЦии - выхоД Е 2 ФК схемы 3 фоР- мирования фиктивной частоты и выходная шина схемы 15 выделения уровня корректирующего контура. Выходы ЦО, Я и Я схемы 4 подключены к блоку 10 памяти, выходы И , кото) рого соединены с кодовыми входами реверсивного счетчика 11, связанного своими выходами с соответствующими кодовыми входами второго реверсивного счетчика (РС ) 12, регистра 14 уровня.; схемы 15 выделения уровня корректирующего контура и схемы 16 переполнения. РС 12 подключен к триггеру 13, единичный выход которого соединен с входом схемы б коммутации и входами логических схем 8 и 9. Один выход схемы 16 переполнения подключен ксчетчику 17, связанному с регистром 18 секций, а второй - к входам установки кода регистров 14 и 18.Выходы Ч, - с, схемы 4 подключены соответственно к реверсивному счетчику 11 и триггеру 13, ренер1008621 Рассмотрим работу устройства втечение одного цикла опроса многосекционного датчика ТТ,= ЙТ(4)где Тс - время опроса одной секции;20К - число секций,Для синхронной работы устройствав начале цикла Т. производится обнуление счетчика 17 и счетчика секциив многосекционном датчике 1 посредством сигналов с),3 ии к входувторичного преобразователя подклю 6чаются частоты Е и Йг, соответству"ющие первой секцйи.В течение времени Тсосуществляется формирование соответствующегокода уровня Иц = Н эа шесть тактов Т За это время реализуетсясовместно зависимость ( 1 ) и полином( 3 ). Управление последовательностьювычислений по тактам производится 35 схемой 4, имеющей классическую структуру устройства управления синхронного типа.Один из вариантов построения схемы выработки управляющих сигналов 40 приведен на фиг. 2.Устройство включает генератор 19тактовой частоты, счетчик 20 импульсов тактовой частоты Р с коэффитциентом пересчета, равным шести, дешифратор .21 сигналов Й;, необходимыйдля выборки кодов коэффициентов аппроксимирующего полинома иэ блока10 (фиг. 1) памяти коэффициентов иуправления коммутацией частот всхемах 5 и 6, вычитающий счетчик 22числа установленных секций и дешифратор 23 управляющих сигналов с), .Тактовая частота Р с выходаТ55генератора 19 тактовой частоты поступает на вход счетчика 20, кодовыйвыход которого соединен с входом дешифратора 21. В дешифраторе 21 формируется последовательность сигналовО;, поступающая в схему высокочас тотного уровнемера, а также на входы вычитающего счетчика числа установленных секций 22 и дешифратора 23.Вычитающий счетчик 22 по окончании цикла опроса многосекционного 65 датчика Т(4) загружается кодом чиссивному счетчику 12, счетчику 17, схеме 16 фпереполнения и схеме 15 выделения уровня корректирующего уровня. Выходы с,6 и с схемы 4 подключены к датчику 1 уровня для обеспечения его синхронной работы с вторичным преобразователем. Выходной результат уровнемера снимается с регистра 18 секций, в котором хранится число полностью заполненных секций и регистра 14 для хранения кода уровня внутри текущей секции. В основе действия уровнемера лежит циклический опрос во . времени секций датчика, начиная с первой, с Формированием в течение времени .опроса каждой секции кода уровня БН = Н. в ней и формированием сигнала Ч; = 1, если уровень в 1 -й секции 1 Н; = Н н,или сиггде Нп , - уровень полйостью заполненйой 1 -й секции.В предлагаемом устройстве введен двойной опрос первой секции датчика. При первом иэ них в качестве частоты Й 2 корректирующей секции датчика используется частота Йгф. На основании полученного значения уровня делается вывод, заполнен корректирующий контур полностью или частично. Если уровень оказывается менее Ь к - уровня, полностью за.полненного корректирующего контура, то коорректирующий контур заполнен . частично, и, следовательно, его частота Г 2 не может быть использована для измерения уровня первой секции датчика, поэтому во время второго опроса необходимо использовать частоту дфкЕсли же при первом опросе получаем значение уровня в первой секции больше Ькк, то при втором опросе первой секции датчика в качестве частоты Ег используется Е . Заме 2 кк тим при этом, что результат первого опроса нигде не индицируется и используется вычислительным преобразователем только для коммутациичастот йг для первой секции.Если уровень при опросе первойсекции ), Но и, то происходит переключение вторичного преобразователя на опрос второй секции датчика. В этом случае частоты коммутируются по следующЕму закону: Е снимается со второй секции, Йг - с первой секции, Далее при опросе следующихсекций частота Е снимается с 1-йсекции, Й 2 - с (1 - 1)-и секции,В течение всего цикла опроса датчика определяется число полностьюзаполненных секций Не , и уровеньИН, внутри текущей секции. Значениеуровня ИН. в каждой секции формируется последовательно на выходе реверсивного счетчика 12. При вычислении кода уровня Иреализуется зависимостьНг2: , Р 101 1 2е с одновременной ее линеаризацией,осуществляемой путем аппроксимациифункциин: "(г) ( )полиномом второй степени Р (2) (о +и)1+о, (3)(5) 7 0 02 2 40 45 50 55 60 65 ла секций датчика и высокочастотный уровнемер переходит к следующему циклу опроса другого секционного датчика.С выхода вычитающего счетчика 22 снимаются сигналы, несущие информацию о номере опрашиваемой секции. На ос нове этих данных, а также сигналов Ц с выхода дешифратора 23 снимается последовательность управляющих сигналов оВыбор кодов Ба пропорциональных 10 коэффициентам апйроксимирующего полинома (3), осуществляется сигналами Ц , Й 3, 06. Запись кодов в реверсивнйе счетчики 11 и 12 производится в моменты поступления я,1 и с 2 со ответственно. В моменты "эайиси кодов в счетчики подача импульсных последовательностей на их счетные входы запрещается.Во время первого такта из блока 10 памяти (фиг. 1) через реверсивный счетчик 11 и РС 12 записывается код Иа , а триггер 13 с приходом импульса с устанавливается в единичное состояние.В течение первого такта код Б а 2 списывается иэ РС 12 импульсами частот 202 и й , поступающими на его вычитающий й суммирующий входы через схему 6 коммутации с блока 2 памяти частот и первичного датчика 1 до момента обнуления РС 12. Здесь й ) Г 2, На выходе триггера 13 формйруется временной интервал с 1, дли- тельностью который заполняется импульсами час,тот Г и Г 1, йоступающим через схему 5 коммутации с выхода блока 2 памяти частот и первичного датчика на входы логических схем 8 и 9. При этом на их выходах формируютея число-импульсные коды п 1+=У 1 с. и и:Х 1, которые поступают на суммйрующий й вычитающий входы РС 11 соответственно. В РС 11 образуется сумма1 РС 1 1+ 1-01 1) 1 С учетом 5)01 1,1 (Ч)02 2 2 В начале второго такта код В 1 РС 1 пе реписывается из РС 11 в РС.12, из которого он списывается импульсами частоты Й 1 до обнуления РС 12. На выходе трйггера 13 формируется интервал Г 2=Ю 7 р 01 Е 1 , который заполняется на схеме 5 импульсами частоты К 2, На выходе схемы 5 формируется число импульсов п 2 рЕ 2 с 2, которое записывается в РС 11, образуя в немкод г142 РС 1=2"2 р )41 РС 1 8) В начале третьего такта Нрс 1 переписывается в РС 12, а в РС 11 устанавливается код Иа =- а и аналогично предыдущему такту в РС 11 формируется код ГЗРС 1 2 3 ,2 РС 1 с,+М В четвертом, пятом и шестом тактах,аналогично первым трем тактам, вРС 11 формируются коды соответственно 11 = 01 1, Я; 10)(,10), 10),в Ц.1) и 11) в (,12) Ъыражение 12) принимает вид й :й:М .+й х01 1 2 6 РС 1 Н 1 сх 2 02 2 2 с01 1 2 х - ". - + Й И 3102 2 7 Результирующий код уровня НН =(ю 22+а ) хЕ+а 0 образуемый в РС 11 в конце шестого такта, соответствует значению уровня в опрашиваемой секции.Опрос первой секции производится дважды эа один цикл опроса датчика. Во время первого опроса на выходе схемы 15 формируется сигнал Я(%), на основании которого осуществляется коммутация частоты Е 2 для первой секции на вход вычислительного преобразователя.В конце второго опроса первой секции сформированный код уровня поступает на схему 16 признака пере-. полнения. Если ИН ) Бн , то в момент прихода сийхроимйульса , вырабатывается сигнал Ч 1 = 1 (при этом ар = О), который увеличивает состоянйе счетчика 17 заполненных секций на единицу.Если 0БН (Юип , то схема 16, признака перейолнейия вырабатываетсигнал загрузки з, р = 1 и в регистры 18 и 14 будут загружены состояния счетчика 17 заполненных секций и код уровня текущей секции Ин,1008621 иг.8 Составитель Т. ИноземцеваТехред С,Мигунова КорректорВ. Бутяга ор тащиши 2327/53 Тир ВНИИПИ Государ по делам иэ 113035, москва, Жб 41венногоретений5, Раушс Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д, 4/5.Зак филиал ППП фПатент", г. ужгород, ул. Проектная 13) соответственно. Цикл опроса второй секции аналогичен предыдущему и ТеДеЕсли; например, число заполненных секций равно четырем, то в счетчике 17 заполненных секций запишется число 4, а при опросе пятой секции сформируется код уровня Ин и в регистр 14 уровня и регистр 18 секций перепишется результат И н из РС 11 и счетчика 17 число заполненных секций Бсек и уровень внутри, текущей секции Нн , т.е.н секи. нЭ 15 При дальнейшем опросе уже пустых секций сигналы с 3 ц = О, Ч; = 0 и состояния регистров 14 и 18 изменяются только в следующем цикле опроса датчика.Процесс образования результата в каждом цикле аналогичен рассмотренному выше, Сформированный результат М в Н может быть передан в устройство индикации.Разработанный высокочастотный уровнемер обладает более высокой точностью измерения низкий уровней. Так у прототипа погрешность,измерения уровней, близких к нулю, для конкретного датчика с учетом погрешности алгоритма компенсации составляет около 108. Предлагаемый высокочастотный уровнемер имеет погрешность измерения уровней при аналогичных условиях Ь близких к нулю, равную 28.