Способ измерения уровня жидкости

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сокзз СоветскивСоциалистическихРеспублик 1111000770(51) И. Кп.зС 01 Г 23/26 6 .0113/06 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР во делам изобретений и открытий(23) Приоритет 53 УДК 681.128,64: ;531.787(088,8) Опубликовано 28,02,83,Бюллетень Мо 8 Дата опубликования описания 28. 02. 83(72) Авторы изобретения Московский ордена Ленина и ордена ОктябрьскойРеволюции авиационный институт им, Серго Орджоникидзе(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к области измерения уровня раздела сред, а также может быть использовано и в других областях, например при измерении давления жидкостными манометрами.Известен способ измерения уровня с помощью емкостных датчиков, заключающийся в установке штыревого датчика в жидкой среде и определении величины, обратной коэффициенту модуляции выходного сигнала датчика, по которой судят об измеряемом уровне 1. Недостатком такого способа является низкая разрешающая способность и низкая точность при дистанционном контроле.Наиболее близким по технической сущности и достигаемомурезультату к предлагаемому является способ измерения уровня жидкости, включающий автоматический поиск уровня путем получения кодового сигнала с после- довательно установленных измерительных емкостных ячеек, диэлектрический зазор которых образует канал для измеряемой жидкости2 ). Недостатком известного способа измерения уровня является низкая разрешающая способность вследствие наличия шунтирующих емкостей между измерительными ячейками.Цель изобретения - повышение разрешающей способности за счет устранения шунтирующих емкостей.Укаэанная цель достигается тем, что в способе измерения уровня жидкости, включающем в себя автоматический поиск уровня путем получения кодового сигнала с последовательно установленных измерительных емкостных ячеек, диэлектрический зазор которых образует канал для измеряемой жидкости, кодовый сигнал получают последовательным замыканием двух соседних ячеек в параллель ную цепь, а остальные замыкают на общую шину, причем положение уровня фиксируют при получении величины сигнала, промежуточной между величи- нами соответствующего сигнала ат двух соседних ячеек при наполовину заполненной нижней ячейке и при наполовину заполненной верхней ячейке.Реализация предлагаемого способа измерения уровня жидкости поясня 100077011 И - иОется на примере измерения давленияжидкостным манометром.На фиг. 1 приведен жидкостнойманометр, общий вид; на фиг. 2блок-схема устройства, на фиг. 3Схема, поясняющая работу коммутатора.Жидкостной манометр (фиг. 1)состоит из резервуара 1 большого объема, заполненного рабочей жидкостью2 (например, водой), со вставленнойв него стеклянной цилиндрическойтрубкой 3. Трубка 3 устанавливаетсявертикально и фиксируется относительно стояка 4, Свободный конец трубки 3 соединяется посредством резинового шлайга 5 с областью, где производится измерение давления. Дляизмерения давления, большего атмосферного, резервуар соединяется припомощи шланга 6 либо с областью,где известное давление больше атмосферного, но меньше измеряемого,либо с источником известного давле-ния. Через заливную горловину 7 производится заливка рабочей жидкости,а через кран 8 ее слив. Стеклянная 25трубка 3 разделяет пластины конденсатора 9 (фиг. 2), которые расположеныпараллельно друг другу и подключены через коммутатор 10 и дешифратор 11к электронной следящей системе 12 ЗО(фиг. 1). Пластины конденсатора 9укреплены на стойке 4, на которомоимеется шкала (не показана), необходимая, например, при градуировке устройства. Пластины конденсатора 9 в секции подключены к коммутатору 10 (фиг. 2), состоящему из управляемых ключей и собранному, например, на базе диодных переключающихся микросхем. Коммутатор 10 соединен с дешифратором 11 и электронной следящей системой 12, содержащей измеритель 13 емкости, с аналого-цифровым преобразователем 14,выход которого соединен с ключом управления индикатором .15 и логи ческими элементами 16 и 17 сравнения, Выходы логических элементов 16и 17 сравнения подключены к логическому элементу 18 совпадения и ключам 19 и 20 управления реверсивным 50 счетчиком 21. Реверсивный счетчик 21 соединен с дешифратором 11 и ключом управления индикатором 22 номера измерительной ячейки, соединенного с ключом управления индикатором 55 15 и логическим элементом 18 совпадения. Тактовый генератор 23 соединен с ключами 19 и 20 управления реверсивного счетчика 21 и измерителем 13 емкости. 60Коммутатор 10 подключает к измерителю 13 емкости одновременно две соседние пары пластин, соединенные па-: раллельно, причем только те, в пределах рабочего диапазона которых на ходится уровень рабочей жидкости или точнее, если он находится между серединой 1-й ячейки и серединой (1+1) -й ячейки. Остальные ячейки в этот момент закорочены. На фиг. 3 показано положение коммутатора 10, когда пластины 1-й ячейки совместно с пластинами (1+1)-й ячейки подключены к измерителю 13 емкости. Остальные ключи в этот момент закоротили оставшиеся пластины.В зависимости от величины М, записанной в реверсивном счетчике 21 ( рис, 3), позволяющем записать число не менее М = -1, где- максимахмальное число ячеек, дешифратор 11 подключает соответствующие 1-ю и (1+1)-ю ячейки к измерителю 13 емкости. При этом величина М связана с номерами ячеек так, что 1-й и (1+1)-й ячейкам соответствует М=1. Остальные ячейки в этот момент закорачиваются, Цифровые логические элементы 16 и 17 сравнения при величине измеряемой емкости С большеС или меньше С,;, (где Стиахи Сини соответствуют значениям емкости, когда уровень. рабочей жидкости находится на середине соответственно (1+1)-й ячейки и 1-й ячейки) на своих выходах выдают "1", которая управляет реверсивным счетчиком 21 через ключи управления 19 и 20, подключая суммирующий или вычитающий входы к генератору 23 тактовых импульсов, Соответственно вырабатывается команда на подключение либо (1+1)-й и (1+2)-й ячейки, либо 1-й и (1-1 )-йк измерителю 13 емкости и производится закорачивание отключенной ячейки. Когда М соответствует ячейкам в рабочем диапазоне ко 1торых находится уровень жидкости, т.е. . 4 1на выходах логических элементов 16 и 17 сравнения появляется "0", который отключает реверсивный счетчик 21 от генератора 23 тактовых импульсов и переводит его в режим памяти (ожидания/. Одновременно на выходе логического элемента 18 совпадения появляется "1", которая подключает через ключи управления индикатором 22 и 15 кодовые значения М и 0 для регистрации. В этом состоянии схема находится до тех пор, пока уровень жидкости не переместится в следующую пару ячеек. Темп опроса измерителя 13 емкости задается генератором 23 тактовых импульсов и может быть выбран в зависимости от условий и задач эксперимента.Между соседними ячейками имеются шунтирующие емкости. Если просто измерять емкость ячейки, в которойнаходится уровень жидкости, то появится погрешность. измерения, обусловленная непостоянством шунтирующих данную ячейку емкостей. Суммарная величина шунтирующих емкостей существенным образом зависит от положения уровня жидкости. Кроме того, величина шунтирующей емкости может стать одного порядка с емкостью ячейки при. уменьшении расстояния между ячейками и длины пластин в ячейках.Устраняются эти недостатки следующим образом. К измерителю 13 емкости подключаются одновременно пластины двух соседних ячеек, соединенных параллельно, причем только тех, между 15 серединами которых находится уро-. вень жидкости. Остальные пластины в этот момент закорачиваются. Предлагаемый способ подключения позволяет повысить разрешающую способность . 20 измерения за счет устранения влияния шунтирующих емкостей. формула изобретения25Способ измерения уровня жидкостигвключающий автоматический поиск уровня путем получения кодового сигнала с последовательно установленных измерительных емкостных ячеек, диэлектрический зазор которых образует канал для измеряемой жидкости, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения разрешающей способностиза счет устранения шунтирующих емкостей, кодовый сигнал получают последовательным замыканиемдвух соседних ячеек в параллельную цепь, а.остальные замыкают на общую шину,причем положение уровня фиксируютпри получении величины сигнала,промежуточной между величинами соответствующего сигнала от двух соседних ячеек при наполовину заполненной нижней ячейке и при наполовину заполненной верхней ячейке,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 213370, кл. 6 01 Г 23/26, 29.04.66.2. Воидеп К,. В., ,1 оЬпьСоп Т.Б.Моче сарас 1 сапсе 1 ече 1-вепз 1 пдсгапьдцсегь. - .1 и, пдцвг.гавеа 5 цгеаепй йесЬп 1 ццез аког опе - 11 песощрцйегз. - ЕЕ Сопг. РцЬ 1, 1968,43, р. 22-29 (прототип).1000770 каэ 1355/39 одписноВНИИПИ Г ССРпо де113035, Мо д, 4,5 Тираж 641 П осударственного коиитета С лам изобретений и открытий сква, Ж,Раушская наб илиал ППП "Патейт", г. Ужгород, ул.Проектная,Составитель Н, Кизиловтор М. Янович Техред М.Тепер Корректор А. Дзят