Резонансный уровнемер

(11159 17 11 ИЗОБРЕТЕН ИЯ ТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 61) Допол (22) Заявл с присоед нительное к авт. свид вуено 17.06.76 (21) 2372719/18-1 51) М. Кл, С 01 Р 23/ нием заявкиГосударственный квинтеСовета Министров СССРоо делам изобретенийн открытий 23) Приорит вано 05.02.78. Б бликования опис 3) Опублик юллетень 5 ния 25,0.1.7(71) Заявитель 4) РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМЕ 2 Изобретение относ ия уровня диэлектри еэонансных устройс ся к област ме е омошьюь испольи дру 5 ских сред с п и может быткой, пшцевойнности,зовано в нефтехимич гих отраслях промыш 15 Извест.ч резонансные уровнемеры, включающие частотно-модулированный генератор высокой частоты для возбуждения электромагнитных колебаний в датчике, генератор запуска, опорный колебательный контур, корректирующий контур, погруженный в измеряе. мую среду, формирующие устройства, триггер 11 . В известных резонансных уровне- мерах для компенсации погрешности, обусловленной изменениями диэлектрической про ницаемости контролируемой среды, используется информация об этих изменениях, получаемая с помощью корректирующего колебательного контура, помещенного в нижней части датчика. В таких уровнемерах не исключается погрешность, вызванная градиен-, том диэлектрической проницаемости по вы соте, так как корректирующий контур дает информацию об изменениях диэлектрической проницаемости контролируемой среды только в нижней часи датчика,Известен также резонансный уровнемер,ближайший по технической сущности к предлагаемому уровнемеру и содержащий частотно-модулированный генератор высокойчастоты для возбуждения электромагнитныхколебаний в датчике, генератор запуска,формирующее устройство, триггер, блок синхронизации, ключ и усилитель постоянноготока 12 .Недостатком известного устройства является невысокая точность измерении уровня диэлектрических сред.Цель изобретения - повышение точности измерения уровня диэлектрических средс изменяющейся в широких пределах диэлектрической проницаемостью,Для достижения этой цели резонансныйуровнемер снабжен решающим устройством,умножителем частоты, включенным междудатчиком и частотно-модулированным генератором высокой частоты, логической схемой ИЛИ, входы которой соединены соответственно с выходом блока синхронизации.и выходом генератора запуска, а выход-содним из раздельных входов триггера, инвертором, вход которого связан с выходомгенератора запуска, логической схемой И,входы которой соединены с выходом блока5синхронизации и выходом инвертора, а выход - со счетным входом триггера, выходкоторого через две логические схемы Иподключен к последовательно соединеннымрешающему устройству и усилителю постоян 10ного тока, причем второй вход одной из логических схем И связан также с выходомгенератора запуска, а вход другой - с выходом инвертора,На фиг. 1 представлена блок-схема прей-лагаемого уровцемера; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Уровнемер содержит датчик 1, представляющий собой отрезок электрической длиннойлинии, частотно-модулированный генератор 20высокой частоты 2, умцожитель частоты 3,генератор запуска 4, блок синхронизации 5формирующее устройство 6, инвертор 7, логическую схему 11 ЛИ 8, логическую схемуИ 9, триггер 10, логические схемы И 11 и 2512, решающее устройство 13, усилительпостоянного тока 14 для выдачи унцфицированного сигнала.Датчик 1 возбуждается на первой и однойиз выси.цх нечетных гармоник. Относительные выходные характеристики датчика 1, т.е,зависимости его резонансных частот в относительных единицах от уровня контролируемой среды, ца первой ( в11 и высшей - и о/ой.-"- ) гармониках описываются соответст- З 5Йве но выражениями: юиЮО 40(г) гдеЯ,(И) - функции от величины уров,ня, вцд которых определяется характером распределения электромагнитного поля по длине датчика 1 на первой и ц -ой гармониках соответственно;с, - диэлектрическая проницаемость конт 50ролируемой среды;Нтеку 1 цее значение уровня;- текущие значения резонансных частот датчика 1 на первой и Ю -ой гармониках соответственно;резонансные частоты пустого датчйка на первой и ц -ой гармониках соответственно. причемИз совпадецияарактеристик относительных и .п. датчи но вця следует, чт Поэтому для фзначении ур цства часто ают во времен выходныхпри нулемоментысовпаксации часа На фиг. 2 приведены отнссительцые выходные характеристики- и дато чика 1, выполненного в виде отрезка одно родной длинной линии, короткозамкцутого на конце.Для возбуждения датчика 1 на первой гармонике служит частотно-модулированный генератор высокой частоты 2, частота которого изменяется периодически, синхронно с частотой генератора запуска 4 и перекрывает резонансные частоты пустого и заполненного датчика на первой гармонике.Возбуждение датчика ца и -ной гармо нике осуществляется выходным сигналом умножителя частоты 3, частота которого вп раз больше частоты генератора 2 и перекрывает резонансные частоты пустого и заполненного датчика на И -ой гармонике. Относительные частотные характеристики/ г 1генератора 2-и умножителя частотыо3() приведены ца фиг. 2, где 1, - текущие значецня частот выходных сигналов генератора 2 и умцожителя,частоты 3 соответствелпю,Блок синхронизации 5 предназначен для фиксации нулевого уровня.Уровнемер работает следующим образом.Передним фронтом прямоугольных импульсов 13 генератора запуска 4, поступающих через логическую схему ИЛИ 8 ца раздельный вход а" триггера 10, последний переводится в исходное положение, прп котором на его выходе устанавливается нулевое цапряжецие(Ц =О).При равенстве частоты 1 генератора 2 и резонансной частоты т датчика, погруженного в измеряемую среду, ца первой гармонике, а также частоты 1 у умцожителя частоты 3 и резонансной частоты т и дат- чика на 1( -ной гармонике ца выходе последнего выделяются вийеоимпульсы Ь, , соответствующие по форме его амплитудно-частотным характеристикам на первой и И -ой . гармониках, Видеоимпульсы преобразуются в формирующем устройстве 6 в узкие прямоугольные импульсы 1.,р и поступают ца раздельный вход "с" триггера 10, Импульс 1 из этой последовательности, соответствующий моменту равенства частот 1 у и т и перебрасывает триггер 10, в результате чего на его выходе скачкообразцо появляется напряжециеЮ,.=В. Импульс 2 из этой последовательности,. соответствующий моменту равенства частот 1 . и , положение триггера це изменяет,5917тот датчика 1 и 1 , соответствующих нуле)о )говому уровню ьо времени, можно использовать равенство любой из них с частотойиили 1 соответственно. В предлагаемом уровнемере для. фиксации этого момента исполь 5зуются выходные импульсы Ц блока синхрьснизации, появляющиеся при равенстве частотиВыходные импульсы 1 Г блока синхронизации 5 поступают на раздельный вход ООтриггера 10 через логическую схему ИЛИ 8и на счетный вход Ь того же триггера через логическую схему И 9, управляемуюнапряжением Циинвертора 7 и пропускающую импульсы З на вход триггера толькос 15в положительные полупериоды напряжениячнвИмпульс 1 с выхода блока синхронизации5, соответствующий мод)енту равенства частот 1 и 1, переводит триггер 10 в исход ное положение, Импульс 2 с выхода блокасинхронизации 5, соответствующий моментуравецства частотии поступающий на)о гсчетный вход Ь триггера 10, перебрасываетего, в результате чего на его выходе скачкообразцо появляется напряжециец =1 Г,тр оИмпульс 3 с выхода формирующего устройства 6, соответствующий моменту равенства частот 11 и, переводит триггер висходное положение. В результате на выходе ЗОтриггера 10 за один период следованияимпульсов генератора запуска 4 выделяются два прямоугольных импульса напряжения,появляющиеся в разные полупериоды работыгенератора запуска 4. зДлительности выходных импульсов триггера 10 пропорциональны разнице резонансных частот Я, - 1 ) и (Г -1), которые всвою очередь определяются величицой уровня контролируемой среды, значением диэлек Отрической проницаемости среды и видомвыходных характеристик датчика на первойи гг -ой гармониках.Таким образом, выходные импульсы напряжения триггера 10 несут информацию 45об измеряемом уровне и значениях диэлектрической проницаемости среды во всем контролируемом диапазоне,Посредством 2-х логических схем И 11и 12 осуществляется пространственное раз О.деление выходных импульсов триггера 10,необходимое для дальнейшей обработкиинформации в решающем устройстве 13,На выходах логических схем И 11 и 12,пропускающих импульсы с выхода триггера 11610 в разные полупериоды работы гецерато. ра запуска 4, выделяются прямоугольные импульсы, пропорциональные разности резонансных частот (Х -Е ) и (1;о) соответ)го ственно.Для обеспечения независимости показаний уровцемера от изменений диэлектрической проницаемости среды выходные сигнналы с логических схем И 11 и 12 обрабатываются в решающем устройстве 13 по определенному алгоритму, например:(4 о -,нн) =, - , н)гв результате чего на выходе решающего устройства 13 снимается информация, не зависящая от диэлектрической проницаемости среды.формула изобретенияРезонансный уровцемео. содержащий датчик,частотно-модулированный генератор высокой частоты, генератор запуска, блок синхронизации, формирующее устройство, триггер и усилитель постоянного тока, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения уровня диэлектрических сред, он снабжен решающим устройством, умцожителем частоты, включенныммежду датчиком и частотно-модулированнымгенератором высокой частоты, логическойсхемой ИЛИ, входы которой соединены соотгветствецно с выходом блока синхронизацииивыходом генератора запуска, а выход-содним из раздельных входов триггера, ицвертором,. вход которого связан с выходом генератора запуска, логической схемой И, входы которой соединены с выходом блока синхронизации )н выходом и 6 вертора, а выход -со счетным входом триггера, выход которогочерез две логические схемы И подключен кпоследовательно соединенным решающемуустройству и усилителю постоянного тока,причем второй вход одной из логическихсхем И связан также с выходом генератора запуска, а вход другой с выходоминвертора,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:.1. Лвторское свидетельство СССР% 411307, кл. Я 01 Р 23/24, 1972.2, Лвторское свидетельство СССР591711 ин 5 Фиг.Г Жк 57 8/34ЦНИИП Подписита Совета Минй и открытийая наб д. 4/5 Тираж 872 ударственного комите по делам изобретен осква, Ж, Раушск