Уровнемер

,/4 ОПИСА ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСК коняио сфф ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский институт электронного машиностроения и Всесоюзный науч" но-исследовательский и проектноиэыскательский институт трубного гидротранспорта(56) Викторов В. А Лункин Б. В., Совлуков А, С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука, 1978, с. 154, рис. 58-а.Авторское свидетельство СССР У 979851, кл. С 01 С 5/04, 1982.(57) Изобретение относится к техникеизмерения уровня жидкостей поплаввыми уровнемерами. Цель изобретенувеличение диапазона измерений продновременном уменьшении нелинейнти градуировочной характеристики.При измерении уровня жидкости 2 вслествие соответствующего перемещенияпоплавков 9, 1 О происходит перемещение отрезков труб 11 и 12, что приводит к изменению расстояния между концами 16 и 17 спиралей 5,6 и отрез"ками труб 11 и 12, Соответственно иэменяется и значение резонансной частоты, служащей информативным параметром чувствительного элемента. Съемизмерительной информации производит"ся с помощью электронной схемы авто"генераторного типа. 7 ил.Изобретение относится к технике измерения уровня жидкостей преимуще ственно поплавковыми уровнемерами,Целью изобретения является увеличение диапазона измерений при одновременном уменьшении нелинейности градуировочной характеристики.На фиг. 1 представлена конструктивная схема уровнемера; на фиг, 2 и 3 - разрез А-А на фиг, 1, варианты;на фиг. 4 - разрез Б-Б на Фиг. 3; на фиг. 5 и 6 - схемы вариантов расположения элементов уровнемера отно, сительно измеряемого уровня жидкости; 15 на Фиг, 7 - электрическая схема включения уровнемера.На Фиг, 1 - 7 обозначены диэлек, трическа т труба 1, контролируемаясреда 2, хомут 3, кронштейн 4, цилиндрическая спираль 5, цилиндричес кая спираль 6 противоположной навив-ки, диэлектрические покрытия 7 и 8,поплавки 9 и 10, отрезки 11 и 12 металлических труб наружной и внутрен:ней установки соответственно, разъем13, контакты 14 и 15, отводы 16 и17 верхних концов спиралей, заливка18 компаундом, слой 19 радиопоглощающего материала, резистор 20, нижниеконцы 21 и 22 спиралей 5 и 6, общий поплавок 23, широкополосный инверти-рующий электронный усилитель 24;" симметричные высокочастотные кабели 25 , и 26; электродинамический чувстви-тельный элемент 27, буферный усилитель 28 и периодомер 29.Нижние концы цилиндрических спиралей опущены в сосуд до отметки нижнего контролируемого уровня жидкости4 О 2. Отрезки металлических труб уста" навливаются концентрично диэлектрической трубе 1 и размещены на одном общем поплавке 23 или на двух отдельных поплавках 9 и 10. В нижней части45 трубы установлен поглотитель электромагнитнои волны, выполненный в виде слоя 19 радиопоглощающего материала, помещенного в зазор между спиралями 5 и 6, или выполненный в виде резистора 20, включенного между концами 21 и 22 спиралей 5 и 6. Сопротивление резистора 20 выбирается приблизительно равным эквивалентному волновому сопротивлению спиралей 5 и 6 для по 1 й верхностной волны противофазного ти- ) па, Толщина стенок труб 1 не превышает шага намотки спиралей 5 и 6, Толщина покрытий 7 и 8 равна одному -двум шагам намотки спиралей 5 и 6,. Длина каждого из отрезков 11 и 2 труб равна половине длины намотки спиралей 5 и 6, Зазоры между стенками отрезков 11 и 12 труб и покрытиями 7 и 8 не превышают одного - двух шагов намотки спиралей 5 и 6.Электронная часть уровнемера - автогенераторного типа, Чувствительный элемент 27 с помощью симметричных высокочастотных кабелей 25 и 26 включен между симметричным входом и выходом широкополосного инвертирующегоэлектронного усилителя 24, Произведение коэффициента усиления усилителя 24 на коэффициент ослабления вэлементе 27 и кабелях 25 и 26 выбирается превышающим единицу.Уровнемер работает следующим образом,Высокочастотная разность потенциалов, прикладываемая между контактами 14 и 15 разъема 13, возбуждает вспиралях 5 и 6 поверхностную электромагнитную волну противофазного типа,распространяющуюся по спиралям 5 и 6и затем поглощаемую слоем 19 радиопоглощающего материала либо резистором 20.При толщине стенок диэлектрическойтрубы 1, не превышающей шага намоткиспиралей 5 и 6, нулевая пространственная гармоника электрического поля поверхностной электромагнитной волны противофазного типа практически полностью сосредоточена в стенках диэлектрической трубы 1. Во внешней по отношению к стенкам трубы 1 области присутствуют лишь высшие пространственные гармоники, поле которых отходит от боковых стенок трубы 1 на .расстояние, не превышающее шага на мотки спиралей 5 и 6, Поэтому покрытия 7 и 8, ширина которых равна одному - двум шагам намотки спиралей 5 и 6, исключают взаимодействие электрического полн волны со средой такой, как крнтролируемая жидкость 2, пеной и газовой средой над жидкостью 2, осадками и загрязнениями на покрытиях 7 и 8. Тем самым предотвращается влияние случайного изменения диэлектрических свойств среды на фаэовую скорость поверхностной волны, распространяющейся по спиралям 5 и 6.Магнитное поле поверхностной волны содержит нулевую пространственную139405 гармонику во внешней по отношению к стенкам диэлектрической трубы 1 области пространства и выходит за пределы покрытий 7 и 8, индуцируя элек 5 трические токи в выполненных из металла отрезках 11 и 12 труб. Индукция электрических токов в отрезках 11 и 12 приводит к уменьшению эквивалентного волнового сопротивления спиралей 5 и 6 в зоне нахождения отрезков 11 и 12 труб, Отраженная волна возвращается к разъему 13, частично отражается от него и вновь направляетсязону отрезков 11 и 12. В результате электродинамический чувствительный элемент уровнемера образует волноводный резонатор с частотой основного резонанса т = 1/ = 1/,ч 21.,20 Формула изобретения 25 30 40 Съем измерительной информации производится с помощью электронной схемы автогенераторного типа, Чувствительный элемент 27 включен между симметричным входом и выходом широко полосного инвертирующего усилителя 24, При условии выбора коэффициента усиления усилителя 24 и коэффициента ослабления в злемечтах 27 и кабелях 25 и 26 такими, что их произведение превышает единицу, система усилитель 24 - чувствительный элемент 27 само- возбуждается и генерирует электрический сигнал с частотой, близкой к частоте основного резонанса. Этот сигнал 55 с выхода усилителя 24 через буферный усилитель 28 поступает на вход периогде Г - частота основного резонанса;ч - фазовая скорость поверхностной электромагнитной волныпротивофазного типа в спиралях 5 и 6;1 - расстояние между отводами 16и 17 спиралей 5 и 6 и отрезками 11 и 12 металлическихтруб. При изменении уровня жидкости 2 вследствие соответствующего перемещения поплавков 9 и 10 происходит перемещение отрезков 1) и 12 труб, что приводит к изменению расстояния 1. Соответственно изменяется и значение резонансной частоты, служащей информативным параметром чувствительного элемента. о 4домера, показания которого соответствуют периоду сигнала с частотой где т - период сигнала с частотой Г.При длине 1., превышающей два три шага намотки спиралей (внутренней или внешней) 5 и 6, фазовая скорость г поверхностной волны противофазного типа слабо зависит от частоты Г и градуировочная характеристика Т(1) уровномера близка к линейной.Наилучшие результаты измерений достигаются при условии выбора длины отрезков 11 и 12 труб не менее четверти максимальной длины волны в спиралях или равной половине длины намотки спиралей 5 и 6,Уровнемер, содержащий поплавок с закрепленным на нем металлическим электродом и преобразователь, выполненный в виде подложки из диэлектрического материала, на поверхности которой нанесены металлические покрытия в форме спиралей со взаимно противоположным направлением намотки, начала спиралей электрически соединены с выходом генератора высокочастотных электромагнитных колебаний, а также измеритель информативного параметра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения диапазона измерений при одновременном уменьшении нелинейности градуировочной характеристики, в него введен поглотитель электромагнитной волны, установленный на концах спиралей, подложка выполнена в виде вертикально установленной трубы, спирали на внутренней и внешней поверхностях подложки выполнены цилиндрическими с одинаковым по модулю углом подъема витков, начала и концы спиралей размещены на одинаковых отметках подложки соответственно, при этом начала спиралей электрически соединены свходом измерителя информативного параметра преобразователя, выполненногов виде измерителя периода колебанийна резонансной частоте противофазнойповерхностной электромагнитной волны, а металлический электрод выполнен в виде отрезка трубы, концентричного подложке.1394050Составитель Е. Подымов Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни Заказ 2209/37 Тираж 717 Подл ис но е ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г., Ужгород, ул, Проектная, 4