Уровнемер

Союз Советск ихСоциалнстиче сии кРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 892221(6 ) Дополнительное к авт. саид-ву 22) Заявлено 29, 02. 80 (21) 2890715/18-10с присоединением заявки М 01 Г 23/28 Ъоударо 1 ввииый комитет СССР ао делам изабрвтвинй и открытий(71) Заявитель занский завод "Теплоп) УРОВНЕ контролю тоцрук" Изобретение относится ки измерению уровня,Известны уровнемеры, работающиена принципе локации в СВЧ диапазонес частотной модуляцией зондирующегосигнала 1).Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является уровнемер, содержащий частотно-молулированный генератор СВЧ, антенну, соединенную с генератором, первый смеситель, соединенный с антенной и гене"ратором СВЧ, который предназначендля получения разностной частоты,соответствующей искомому расстоянию,подключенную к генератору СВЧ линиюзадержки, обеспечивающую соответствующую заданному расстоянию задержку,второй смеситель, соединенный с генератором и линией задержки, предназнаценный для получения соответствующей заданному расстоянию опорнойчастоты, перестраиваемый фильтр, под"ключенный к первому смесителю, и умножитель частоты, подключенный ковторому смесителю, а также вычислительное устройство, предназначенноедля вычисления искомого расстоянияпо отношению двух частот, получаемыхосле первого и второго .смесителей.Р 3Известныц уровнемер в связи сосложностью схемного выполнения имеетряд недостатков, влияющих в конечномитоге на точность измерения и надежность устройства.Цель изобретения - увеличениености измерения, упрощение констции и увеличение надежности,Поставленная цель достигается тем,5что уровнемер, содержащий генераторСВЧ, подключенный по двум каналамцерез последовательно соединенные циркуляторы, один из которых соединен сантенной, а другой - с линией задерж"ки, смесители-формирователи к вычислительному устройству, модулятор и источник постоянного напряжения, дополнительноснабжен последовательно сое 892221юа 52025 10 15 30 35 40 45 50 55 диненными кварцевым генератором, делителем, избирательным фильтром, сумматором и преобразователем напряжение"частота, при этом второй вход сумматора подключен к источнику постоянногонапряжения.На фиг. 1 показана структурнаясхема уровнемера; на фиг. 2 в , графики, поясняющие работу уровнемера; нафиг. 3 - график, полученный в результате эксперимента.Схема содержит генератор СВЧ 1,подключенный через циркулятор 2 кантенне 3 и к смесителю 4, генератортакже подключен через циркулятор 5 клинии 6 задержки и к смеситею 7, квыходам смесителей 4 и 7 через усилители-Формирователи 8 и 9 подключеновычислительное устройство 10.Схема содержит также кварцевыйгенератор 11, который через делитель12 и избирательный Фильтр 13 подключен к сумматору 14. Выход сумматорачерез преобразователь 15 напряжения"частота и модулятор 16 подключен кгенератору СВЧ 1.Уровнемер работает следующим образом.От генератора СВЧ 1 частотно-модулированный сигнал через циркулятор2 поступает на антенну 3 и излучается в сторону коНтролируемой среды.Отраженный сигнал поступает на антенну и через циркулятор поступаетна смеситель 4, куда приходит и сигнал с генератора ослабленный циркулятором. В результате смешения подаю"щего и отраженного сигнала с выходасмесителя 4 снимается напряжение разностной частоты, пропорциональное измеряемому расстоянию. Аналогично работает и опорный канал, состоящий излинии 6 задержки, которая имитируетизвестное расстояние, циркулятора 5,смесителя 7. После усиления и формирования раэностная и опорная частотыпоступают в вычислительное устройство 10, где по отношению этих частотвычисляется исходное расстояние. Таккак основная ошибка при измерениирасстояния частотным методом связа"на с дискретностью отсчета, в уровнемере применена специальная схемаформирования модулирующегс напряже"ния, которая работает следующим образом,Кварцевый генератор 11 выдает стабильные импульсы, которые после делителя 12 подаются на избирательный ФильтР 13 (Фиг. 2 а,б), где формируется синусоидальное напряжение, которое подается на сумматор 14 куда подается также постоянное напряжение 0 (фиг. 2 в). С выхода сумматора получаем переменное напряжение с постоянной составляющей (фиг. 2 г), Это на" пряжение подается на преобразователь 15 напряжение-частота, где формируются импульсы с переменной частотой (фиг. 2 д.е), причем средняя частота за период синусоидального напряж ния остается постоянной Сформированные меандры переменной частоты подаются на модулятор, который формирует треугольное напряжение. В качестве формирователя используется интегратор с постоянными времязадающими элементами, поэтому при подаче меандров переменной частоты с выхода модулятора получаем треугольные импульсы,модулированные по частоте и амплитуде(фиг. 2 ж), которые подаются на элемент, управляющий частотой СВЧ генератора (варактор, на обмотку трансформатора при управлении магнитным полем), При подаче такого модулирующего напряжения девиация СВЧ генератораменяется для каждой ветви треугольного напряжения (Фиг. 2 б), а частотабиений остается постоянной величиной,т.е. за этот период имеет место усредненное значение этой частоты,На фиг. 3 приведен график измерения расстояния. Использовался твердотельный генератор СВЧ на диодеГанна с варакторной перестройкой,частота девиации 300 ИГц, частота треугольных колебаний средняя 500 Гц,частота медленных синусоидальных колебаний 2,5 Гц, Без схемы усреднениявеличина дискретной ошибкид В =1 в = 25 см0где С=310 м/с - скорость света;И - девиация частоты300 1 Гц.Со схемой усреднения дискретнаяошибка получилась д й7 см.формула изобретенияУровнемер, содержащий генератор СВЧ, подключенный по двум каналам через:последовательно соединенные циркуляторы, один из которых соединен с антенной, а другой - с линией задержки, смесители и усилители-формирова892221 Ь этом второй вход сумматора подключен к источнику постоянного напряжения. 5тели к вычислительному устройству, модулятор и источник постоянного на, пряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности, он снабжен последовательно соединенными кварцевым генератором, делителем, избирательным фильтром, сумматором и преобразователем напряжение-частота, при Источники информации,у принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 632910, кл. С 01 Г 23/28, 1977.2, Патент фРГ М 2452555,кл. 42 е 34, 1978 (прототип).892221 Составитель Т. а Техред А, Бабин ааааее ЮЮВ Тираж 705 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Жоземце ктор О. Половк ор Л Шень Заказ 11209/6 Подписноетета СССРрытий ного ком ний и от Раушская оектная иал ППП "Патент", г. Ужгород,