Резонансный уровнемер
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 974135
Авторы: Постовалов, Старцев, Тарасенко, Щедрин
Текст
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 040581 (21) 3286276/18-10 Я 11 М, Кп,з О 01 Г 23/28 с присоединением заявки М(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель 54) РЕВОНДНСНЫЙ УРОВНЕМЕР прибороствампучих срхимичесслях п о осится к к устро дких и с енение в угих отр сий нныия Изобретение отнстроению, а именно йконтроля уровня жи ы е,и может найти примкой, нефтяной и др а Рьыаленности.Известно устройство контроля уровня, содержащее датчик в виде отрезкадлинной линии, включенный в колебательный контур, в котором при изменении уровня изменяется индуктивноеили емкостное сбпротивление дачика,погруженного в измеряемую среду,исоответственно изменяется резонанс -ная частота контура. Преобразованиесигналов с датчика производится посредством фиксации экстремума амплитудно-частотнойхарактеристики датчика с использованием режима вынужденных колебаний 13,Недостатком данного уровнемераявляются ограниченные возможностив повышении точности измерения вследствие нелинейности и нестабильностимодулятора и перестаиваемого генера"тора.Известен резонансный уровнемер,содержащий датчик уровня с амплитудным детектором, подключе й квыходу генератора возбужден и череэ пиковый детектор, дифференциальный усилитель, триггер и модуляд тор к входу генератора возбужденияИзмерение уровня контролируемой среды сводится к измерению частоты высокочастотного генератора 21.Недостатком этого устройства является необходимость преобразованиявыходного сигнала частоты в нормализованный выходной сигнал для управления устройствами индикации, чтоприводит к дополнительной погрешности и снижению точности.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что в резонансном уровнемерегенератор возбуждения выполнен в виде цифрового синтезатора частоты,модулятор - в виде первого ревер вного счетчика, генератора опорночастоты и двух схем совпадения, вустройство введены делитель частоты,коммутатор, второй реверсивный счет 25 чик, второй триггер и кипп-реле,причем выходы первого триггера подклю -чены ко вторым входам первой и второй схем совпадения, первые входыкоторых подключены к выходу сложеЗ 0 ния первого реверсивного счетчикаи через коммутатор к входу сложениявторого реверсивного счетчика, выходвторой схемы совпадения подключенк входу вычитания первого реверсивного счетчика и через делитель частоты к входу вычитания второго реверсивного счетчика, выход которого через второй триггер подключен к входу кипп-реле и управляющему входукоммутатора, при этом выход киппреле соединен с управляющим входомпервой и второй схем совпадения.При использовании в качестве генератора возбуждения цифрового синтезатора частоты, перестраиваемого15счетчиком, выходной сигнал на индика-,цию результата измерения снимаетсясо ступеней счетчика, каждому состоянию которого соответствует определенное фиксированное значение выходной частоты синтезатора. Такимобразом, исключается пРеобРазованиечастота - выходной сигнал и повышается точность.При дискретной перестройке частотырезонансная частота датчика определяется посредством дополнительногореверсивного счетчика с делителемчастоты на два по одному из входов,как середина промежутка между порогами срабатывания сигнум-реле по обе 30стороны от максимума амплитудно-частотной характеристики датчика. Дляэтого сначала по входу с делителемопределяется отклонение частоты синтезатора от резонансной частоты дат)чика, связанное с порогом срабатывания сигнум-реле, путем подсчетапо входу с делителем половины числашагов перестройки между порогамисрабатывания сигнум-реле по обе 40стороны от максимума, а затем приперестройке частоты от порога срабатывания сигнум-реле в сторону резонансной частоты датчика, с дополнительного счетчика считываются зарегистрированные ранее импульсы до возвращения счетчика в исходное состояние. Этот момент соответствует совпадению частотЫ синтезатора с резонансной частотой датчика., Таким образом, исключается погрешность определения резонансной частоты датчика, связанная с порогом срабатывания сигнум-реле, а также от нестабильности порога срабатывания, таккак изменение порога не влияет на 55среднее значение,На фиг. 1 приведена структурнаясхема резонансного уровнемера", наФиг. 2 - графические характеристики,пояснялцие его работу.Резонансный уровнемер содержитциФровой сигнезатор частоты 1, сигнал с которого подается на резонансный датчик уровня 2 с амплитуднымдетектором, пиковый детектор З,под ключенный ко входу сигнум-реле 4, состоящего из дифференциального уси-лителя 5 и триггера б, узел перестройки 7, содержащий тактовый генератор 8 и две схемы И 9 и 10, включенный между выходами сигнум-реле 4 и входами реверсивного счетчика 11 выходы ступеней которого подключены к входам ступеней управления частотой цифрового синтезатора частоты 1 дополнительный реверсивный счетчик 12, подключенный через коммутатор 13 по одному входу и делитель частоты на два 14 по другому входу к выходам узла перестройки 7, триггер 15 кипп-реле 16, соединенные последовательно между выходами дополнительного реверсивного счетчика 12 и управляющими входами узла перестройки 7, причем выход триггера 15 подключен также к управляющему входу коммутатора 13.Резонансный уровнемер работает следующим образом.В начале цикла измерения дополнительный реверсивный счетчик 12 находится в исходном, нулевом состоянии. Выходным сигналом с триггера 15 блокируется коммутатор 13, а импульсы с узла перестройки 7 поступают на вход "+" сложения реверсивного счетчика 11. С каждым входным импульсом, поступающим на вход сложения реверсивного счетчика 11, частота на выходе цифрового синтезатора частоты 1 увеличивается на некоторое значение Р (Фиг. 2 в), соответствующее шагу перестройки. На фиг. 2 а изображены импульсы перестройки, поступающие на вход сложения реверсивного, счетчика 11, а на фиг. 2 в показано . изменение частоты на выходе цифрового синтезатора при переключении реверсивного счетчика 11. Резонансный датчик уровня 2 возбуждается напряжением с цифрового синтезатора частоты 1. При приближении частоты цифрового синтезатора 1 к полосе частот резонансного датчика уровня 2 выходное напряжение датчика увеличивается. На фиг. 2 г представляется огибающая напряжения датчика уровня, выделяемая амплитудным детектором, а на фиг, 2 д напряжение на входе пикового детектора 3. До момента временинапряжение на выходе пикового детектора 3 повторяет форму напряжения на выходе амплитудного детектора. В момент времени 1 амплитуда напряжения на выходе амплитудного детектора датчика уровня достигает максимума, что соответствует совпадению выходной частоты цифрового синтезатора с резонансной частотой датчика уровня, При дальнейшем увеличении выходной частоты цифрового синтезатора 1 напряжение на выходе амплитудного детектора дат974135чика уровня уменьшается, а на вы- счетчика 11 (фиг. 2 а) и через отходе пикового детектора 3 сохраня- крытый коммутатор 13 на вход де ся мт аксимальное значение, эафикси- нительного реверсивного счетчикаа вход дополрованное в момент й . При увеличении 12, считывая зарегистрированные раотклонения частоты цифрового синтезатора 1 от резонансной частоты дат жаются импульсы досчета, поступаючика уровня 2 разбаланс напряжений щие на вход сложения дополнительногона выходах амплитудного и пикового реверсивного счетчика 12Так какдетекторов увеличивается и при дос- частота импульсов досчета вдвое вытижении некоторой пороговой величи- ше, то к середине диапазона междуны д О в момент времени свызывает 10 порогами срабатывания сигнум-реле 4срабатывание сигнум-реле 4, состоя- с дополнительного реверсивного счетщего из дифференциального усилителя чика 12 считываются импульсы, заре 5 и триггера 6. Триггер 6 сигнум- гистрированные ранее по входу с дереле опрокидывается и выходным сиг- лителем частоты на два. При возвраналом с него на схемы И 9 и 10 уз щении дополнительного реверсивногола перестройки 7 производится реверс счетчика 12 в исходное состояниенаправления перестройки. Кроме того (момент Ф)опрокидывается триггер 15в момент срабатывания сигнум-реле перепадом напряжения с которогонапряжение в пиковом детекторесбрасывается до уровня в амплитуд О изображается эпюра выходного напряном детекторе резонансного датчика жения с ключа. Сигналом кипп-релеуровня, После реверса импульсы пе- ,16 блокируется узел перестройки 7,рестройки поступают на шину вычита- ,на этом цикл измерения заканчиваетния реверсивного счетчика 11 и через ся.делитель частоты на два 14 на шину На реверсивном счетчике 11 региствычит ниа ия дополнительного реверсив 25рируется к этому моменту число шаговного счетчика 12. На фиг. 26 изобра- перестройки частоты цифрового сннтежаются входные импульсы, поступающие затора от значения резонансной часф на шину вычитания реверсивного счет- тоты датчика нулевом уров- чика 11, а на фиг. 2 е импульсы, пос- не до значения резонансной частупающие через делитель частоты на тоты датчика, определяемого измеряедва на вход дополнительного реверсив- зим уровнем. ного счетчика 12. С первым импульсом, Результат измерения считывается в поступившим на шину вычитания допол- цифровой форме в процентах измеряенительного реверсивного счетчика 12, мого уровня непосредственно с выхосрабатывает триггер 15, подключенный З 5 дов ступеней реверсивного счетчика к выходу этого счетчика, после чего 11, Разрешающая способность резонанс снимается блокировка с коммутатора 13. ного уровнемера определяется колиНа фиг. 2 з изображается эпюра выход- чеством фиксированных частот в дианого напряжения триггера 15. При пос- паэоне перестройки частоты цифровотуплении импульсов перестройки на 40 го синтезатора, соответствующего шину вычитания счетчика 11 частота диапазону резонансной частоты датчика выходе цифрового синтезатора пони- ка уровня, причем при отсутствии иэжается и снова приближается к резонан- меряемой среды показания реверсивного сной частоте резонансного датчика счетчика равны нулю, а при заполнеуровня. После прохождения резонанс нии датчика на нем регистрируется ной частоты датчика уровня 2 вновь максимальное количество фиксирован- возникает разбаланс напряжений на ных частот диапазона перестройки.Но- выходах амплитудного и пикового де- вый цикл измерения начинается по текторов и при достижении раэбаланса заднему фронту сигнала с кипп-реле. напряжения порогового значения в 5 О При этом снимается блокировка с узла момент 1 снова срабатывает сигнум- перестройки и импульсы вновь посту- реле, производящее реверс направле- пают на вход сложения счетчика 11.ния перестройки. К моменту 1 на до- Процесс измерения является циклиполнительном реверсивном счетчике ческим и каждый цикл измерения закан 12 регистрируется половина числа чивается выдачей конечного резульшагов перестройки. частоты цифрового тата, поэтому предлагаемое иэмерисинтезатора 1 от диапазона 2 дЕ меж- тельное устройство может быть исду порогами срабатывания снгнум-реле пользовано в многоканальных систепо обеим сторонам от .максимума, мах. В этом случае датчики подключто соответствует отклонению час- чаются к измерительному устройству тоты цифрового синтезатора от ре 60поочередно посредством коммутатора зонансной частоты датчика уровня, и этим . же коммутатором под,связанному с порогом срабатывания ключаются входы ячеек памяти,свясигнум-реле. После второго ревер- занных с выходами ступеней реверса импульсы перестройки поступают сивного Счетчика. В ячейках памяти на вход сложения реверсивного запоминается результат измерения по, 974135каждому каналу на период между замерами.Резонансный уровнемер по предлагаемой схеме имеет высокую стабильность, так как сетка частот на выходе цифрового синтезатора стаби лиэирована кварцем, а значение выходной частоты жестко связано с состоянием реверсивного счетчика, с выходом ступеней которого снимается выходной сигнал о значении иэмеряе мого параметра. Нестабильность по рога срабатывания сигнум-реле не влияет на результат измерения, так как резонансная частота датчика определяется по середине диапазона 15 срабатывания сигнум-реле по .обоим сторонам от максимума, таким образом, изме.ение порога не влияет на срЕднее значение.Результат измерения выражается 2 О в цифровой форме с прямым отсчетом измеряемого параметра в процентах измеряемого уровня.Устройство выполняется на цифровых интегральных схемах, вследствие,чего имеет высокую надежность.Предлагаемый резонансный уровнемер позволяет повысить точность измерения.Формула изобретенияРезонансный уровнемер, содержащий датчик уровня с амплитудным детектором, подключенный к выходу генератора и через пиковый детектор,дифференциальный усилитель, первыйтриггер и модулятор к входу генератора возбуждения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыщения точности измерений, генератор выполнен в виде цифрового синтезатора частоты, модулятор в виде-первого реверсивного счетчика, генератора опорной частоты и двух схемсовпадения, в устройство введеныделитель частоты, коммутатор, второйреверсивный счетчик, второй триггеркипп-реле причем выходы первого триггера подключены ко вторым входампервой и второй схем совпадения,первые входы которых подключены к выходу сложения первого реверсивного счетчика и через коммутатор к входу сложения второго реверсивного счетчика,выход второй схемы совпадения подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика и через делительчастоты к входу вычитания второгореверсивного счетчика, выход которого через второй, триггер подключен квходу кипп-реле управляющему входукоммутатора, при этом выход киппреле соединен с управляющим входомпервой и второй схем совпадения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Викторов В.А, Резонансный метод измерения уровня. М., "Энергия",1969, с. 150.2Авторское свидетельство СССР9 485321, кл. С 01 Г 23/28, 1973974135 фю 2 Составитель Н.БурбелоРедактор А,Гулько Техред И.Гайду Коррек Ватрункина Заказ 8677/55 Тирам ВНИИПИ Государс ло делаМ иэобр 113035, Москва, К лиал ППП "Патент", г. Узгород, ул. Проектна е 0 673венного комитетаетений и открытий35, Раушская наб одписноССРд. 4/5
СмотретьЗаявка
3286276, 04.05.1981
ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ А-3487
ПОСТОВАЛОВ ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ, СТАРЦЕВ ГЕННАДИЙ АНДРИАНОВИЧ, ТАРАСЕНКО МИХАИЛ НИКИФОРОВИЧ, ЩЕДРИН ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01F 23/28
Метки: резонансный, уровнемер
Опубликовано: 15.11.1982
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-974135-rezonansnyjj-urovnemer.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Резонансный уровнемер</a>
Предыдущий патент: Индукционный уровнемер
Следующий патент: Конвейерные весы
Случайный патент: Почвообрабатывающий рабочий орган