Устройство для определения уровня диэлектрического вещества

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в качестве датчиков физических процессов (температуры, давления, уровня жидких и сыпучих сред и др.) на промышленных объектах, транспортных средствах, а также в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники. Устройство для определения уровня диэлектрического вещества содержит основной и дублирующий датчики уровня, эталон, два идентичных измерительных канала (основной и дублирующий), три идентичных измерителя уровня. Блоки, входящие в состав устройства, и их соединение показаны на фиг.1. Техническим результатом является повышение достоверности измерения параметров датчиков уровня заправки, удаленных с помощью длинной кабельной линии связи от средства измерения, а также повышение надежности устройства, заключающееся в защите от сбойных процессов в устройствах вычислительной техники, и от отказов электронной компонентной базы в измерительном канале. Технический результат обеспечивается троированием и перевязкой определителей уровня при дублированных измерительных каналах, а также применением встроенной системы диагностики, которая выполняет анализ достоверности выполненных измерений, и, в случае если какое-либо измерение не достоверно, выводится признак недостоверности. При этом все измеренные и расчетные значения величин сохраняются в памяти функциональных блоков устройства. 4 ил.

Реферат

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в качестве датчиков физических процессов (температуры, давления, уровня жидких и сыпучих сред и др.) на промышленных объектах, транспортных средствах, а также в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники.

В качестве одного из аналогов выбрано устройство, описанное в статье авторов Ю.Р. Агамалова, Д.А. Бобылева, В.Ю. Кнеллера «Измеритель-анализатор параметров комплексных сопротивлений на основе персональной ЭВМ» в журнале «Измерительная техника» 1996, №6.

Устройство для определения параметров двухполюсника содержит первый и второй измерительные входы, генератор синусоидального напряжения, блок задания схемы замещения, эталон, первый вывод которого подключен к первому входу блока переключения, преобразователь ток-напряжение, масштабный усилитель и аналого-цифровой преобразователь.

В аналоге использована схема косвенного измерения параметров при формировании напряжения синусоидального воздействия на объект измерения, нашедшая применение благодаря инвариантности по отношению к характеру объекта измерения и его схеме замещения. В аналоге измеряются два комплексных тока, которые преобразуются в пропорциональные напряжения, напряжение на объекте измерения и на резистивной мере-эталоне. Чтобы получить измерительную информацию, необходимую при вычислении комплексного сопротивления или проводимости, циклически по сигналам с персональной электронной вычислительной машины (ПЭВМ) производится подключение измерительной цепи сначала к объекту измерения, а затем к резистивной мере с соответствующими переключениями фазы опорного напряжения с дискретностью , где n - целое число. В результате каждого измерительного цикла получается напряжение, которое соответствует проекции вектора измеряемого напряжения на вектор фазосдвигающего опорного напряжения (симметричный прямоугольный меандр). Коды, несущие информацию о проекциях вектора измеряемого напряжения на вектор опорного напряжения, поступают в ПЭВМ для вычисления действительной и мнимой составляющих напряжений на объекте измерения и резистивной мере. Из описания видно, что схема измерения, использованная в аналоге, требует фазовых измерений и четырехпроводной схемы подключения измеряемого объекта. При использовании аналога для измерения параметров удаленного объекта измерения получается результат с большой погрешностью измерения. Это объясняется тем, что синусоидальное воздействие на удаленном объекте измерения получит неоднозначный фазовый сдвиг за счет влияния длинной линии, и поэтому по отношению к циклически фазосдвигающему опорному меандру синусоидальное воздействие будет иметь неопределенный фазовый сдвиг, что приведет к появлению значительной погрешности измерения.

К недостаткам аналога можно отнести: низкую точность определения параметров удаленного на некоторое расстояние емкостного датчика уровня; низкое быстродействие в ряде случаев его использования, например, в устройствах сигнализации прохождения уровнем диэлектрической жидкости заданных высот бака; недостаточную технологичность подготовки ракеты, в связи с необходимостью предварительной настройки аппаратуры оператором.

Однако специфика эксплуатации изделий ракетно-космической техники для проведения измерения уровня диэлектрического вещества выставляет свои требования, способствующие поиску новых технических решений в области измерений. Обозначим наиболее характерные из них:

- удаленность до 500 метров емкостного датчика уровня заправки (ДУЗ) от средства измерения. Примером тому может служить процесс определения параметров комплексного сопротивления емкостного датчика уровня заправки, вмонтированного в бак ракеты, которая находится в испытательном корпусе или на стартовом комплексе во время ее заправки компонентами топлива;

- высокая точность и достоверность измерения параметров удаленного двухполюсника, коим является ДУЗ. Очевидно, что точность измерений напрямую связана с объемом гарантийных запасов топлива на борту ракеты. Чем выше точность измерений, тем меньше потребные гарантийные запасы топлива, тем выше эффективность ракеты, позволяющей вывести большую полезную нагрузку;

- требование высокой технологичности подготовки ракеты, исключающее процедуру предварительной настройки средства измерения человеком-оператором;

- высокая надежность средства измерения, обеспечивающая бесперебойную работу устройства для определения уровня диэлектрического вещества во всех режимах его работы;

При этом на точность измерения параметров датчика уровня могут оказывать влияние дестабилизирующие факторы, приводящие к появлению:

- сбойные процессы в устройствах вычислительной техники, а также отказы электронной компонентной базы в измерительном канале, что может привести к недостоверным измерениям уровня диэлектрического вещества и, как следствие, к недоливу или переливу топлива в баки ракеты-носителя или разгонного блока;

- воды или льда в электросоединителях наземной кабельной сети, что приводит к появлению сопротивлений утечек и внесению искажений в значения определяемых параметров ДУЗ;

- обрыву жил в измерительных цепях ДУЗ, в том числе экранных цепей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому устройству является устройство, описанное в патенте РФ RU 2262668 С2, MПК: G01F 23/26, «Устройство для измерения уровня диэлектрического вещества», авторов Балакина С.В., Долгова Б.К., Хачатурова Я.В., Одновола И.Е., выбранное в качестве прототипа.

Устройство для определения уровня диэлектрического вещества, содержащее первый измерительный канал, в который входят генератор синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу эталона и к первому измерительному входу устройства, причем выход преобразователя ток-напряжение через последовательно соединенные масштабный усилитель и аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу блока управления измерением, выходы которого с первого по третий подключены соответственно к управляющим входам масштабного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, а также к первому входу блока управления по частоте, первый выход которого подключен к управляющему входу генератора синусоидального напряжения, а в первый определитель уровня входят блок управления режимами, выходы которого с первого по четвертый подключены соответственно к входу блока задания схемы замещения, к первому входу первого вычислителя полного приращения электрической емкости, к первому входу первого вычислителя текущего приращения электрической емкости и к первому входу первого вычислителя уровня, при этом выход первого вычислителя электрической емкости подключен к вторым входам первого вычислителя полного приращения электрической емкости и первого вычислителя текущего приращения электрической емкости, выход которого подключен к второму входу первого вычислителя уровня, третий вход которого подключен к выходу первого вычислителя полного приращения электрической емкости, а выход блока задания схемы замещения подключен к первым входам первого вычислителя электрической емкости и первого вычислителя активного сопротивления, при этом второй выход блока управления по частоте первого измерительного канала подключен ко вторым входам первого вычислителя электрической емкости первого определителя уровня и первого вычислителя активного сопротивления первого определителя уровня, третьи входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя первого измерительного канала, а второй вход блока управления по частоте первого измерительного канала подключен к пятому выходу блока управления режимами первого определителя уровня, шестой выход которого подключен к четвертому входу блока управления измерением первого измерительного канала.

В основу способа положен метод косвенного измерения параметров двухполюсника при формировании напряжения синусоидального воздействия на объект измерения, нашедший применение благодаря инвариантности по отношению к характеру объекта измерения и его схеме замещения. Этот способ позволяет осуществлять измерения параметров двухполюсника, удаленного до 500 метров от средств измерения. Однако экспериментально установлено, что при использовании упомянутого устройства для измерения уровня диэлектрического вещества, выбранного авторами за прототип, точность и достоверность определения параметров снижается за счет влияния отказов в измерительных каналах, связанных со сбойными процессами в устройствах вычислительной техники, отказами электронной компонентной базы, влиянием помех на датчик, кабельную линию связи и измерительные каналы, а также отказов, связанных с плохим контактом в электросоединителях наземной кабельной сети, вызванным коррозией или загрязнением контактов электросоединителей, наличием воды или льда в электросоединителях, что приводит к появлению сопротивлений утечек.

Таким образом, недостатком прототипа является недостаточная надежность и достоверность измерения, обусловленная использованием одного измерительного канала и отсутствием встроенной системы диагностики устройства.

В связи со сказанным выше, техническим результатом предлагаемого устройства для определения уровня диэлектрического вещества является повышение достоверности измерения параметров датчиков уровня заправки, удаленных с помощью длинной кабельной линии связи от средства измерения, а также повышение надежности устройства, заключающееся в защите от сбойных процессов в устройствах вычислительной техники, и от отказов электронной компонентной базы в измерительном канале.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения уровня диэлектрического вещества, содержащем первый измерительный канал, в который входят генератор синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу эталона и к первому измерительному входу устройства, причем выход преобразователя ток-напряжение через последовательно соединенные масштабный усилитель и аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу блока управления измерением, выходы которого с первого по третий подключены соответственно к управляющим входам масштабного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, а также к первому входу блока управления по частоте, первый выход которого подключен к управляющему входу генератора синусоидального напряжения, а в первый определитель уровня входят блок управления режимами, выходы которого с первого по четвертый подключены соответственно к входу блока задания схемы замещения, к первому входу первого вычислителя полного приращения электрической емкости, к первому входу первого вычислителя текущего приращения электрической емкости и к первому входу первого вычислителя уровня, при этом выход первого вычислителя электрической емкости подключен к вторым входам первого вычислителя полного приращения электрической емкости и первого вычислителя текущего приращения электрической емкости, выход которого подключен к второму входу первого вычислителя уровня, третий вход которого подключен к выходу первого вычислителя полного приращения электрической емкости, а выход блока задания схемы замещения подключен к первым входам первого вычислителя электрической емкости и первого вычислителя активного сопротивления, при этом второй выход блока управления по частоте первого измерительного канала подключен ко вторым входам первого вычислителя электрической емкости первого определителя уровня и первого вычислителя активного сопротивления первого определителя уровня, третьи входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя первого измерительного канала, а второй вход блока управления по частоте первого измерительного канала подключен к пятому выходу блока управления режимами первого определителя уровня, шестой выход которого подключен к четвертому входу блока управления измерением первого измерительного канала, в отличие от прототипа, в первый измерительный канал введен ключ, выход которого соединен с входом преобразователя ток-напряжение, а первый и второй входы ключа подключены соответственно к второму измерительному входу устройства и к выходу эталона, при этом в первый определитель уровня введены второй вычислитель полного приращения электрической емкости, первый вход которого подключен ко второму выходу блока управления режимами, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первым входам второго вычислителя текущего приращения электрической емкости и второго вычислителя уровня, второй вход которого подключен к выходу второго вычислителя полного приращения электрической емкости, при этом выход блока задания схемы замещения подключен к первым входам второго вычислителя активного сопротивления и второго вычислителя электрической емкости, выход которого подключен ко второму входу второго вычислителя полного приращения электрической емкости, ко второму входу вычислителя текущего приращения электрической емкости, а также к первому входу блока диагностики достоверности измерения, входы которого со второго по четвертый подключены соответственно к выходу первого вычислителя электрической емкости, к выходу первого вычислителя уровня и к выходу второго вычислителя уровня, а выход аналого-цифрового преобразователя первого измерительного канала подключен к пятому входу блока диагностики достоверности измерения первого определителя уровня, при этом введен идентичный первому второй измерительный канал, а также введены второй и третий идентичные первому определители уровня, причем выход аналого-цифрового преобразователя второго измерительного канала подключен ко вторым входам первого вычислителя электрической емкости и первого вычислителя активного сопротивления третьего определителя уровня, ко вторым входам второго вычислителя электрической емкости и второго вычислителя активного сопротивления первого определителя уровня, к пятому входу блока диагностики достоверности измерения третьего определителя уровня и к шестому входу блока диагностики достоверности измерения первого определителя уровня, а выход аналого-цифрового преобразователя первого измерительного канала подключен ко вторым входам вторых вычислителя электрической емкости и вычислителя активного сопротивления второго определителя уровня, ко вторым входам вторых вычислителя электрической емкости и вычислителя активного сопротивления третьего определителя уровня, и к шестым входам блоков диагностики достоверности измерения второго определителя уровня и третьего определителя уровня, первый выход которого подключен к первому входу блока выборки медианного значения уровня, второй и третий входы которого подключены соответственно к первым выходам блока диагностики достоверности измерения второго измерительного канала и блока диагностики достоверности измерения первого измерительного канала, при этом выход первого вычислителя активного сопротивления первого определителя уровня подключен к первому входу основного сигнализатора отказов измерительных цепей, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам второго вычислителя активного сопротивления второго определителя уровня, второго вычислителя активного сопротивления третьего определителя уровня, а первый вычислитель активного сопротивления третьего определителя уровня подключен к первому входу дублирующего сигнализатора отказов измерительных цепей, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого вычислителя активного сопротивления второго определителя уровня, второго вычислителя активного сопротивления первого определителя уровня, причем выход блока управления по частоте первого измерительного канала подключен к третьим входам второго вычислителя электрической емкости и второго вычислителя активного сопротивления второго определителя уровня и к третьим входам второго вычислителя электрической емкости и второго вычислителя активного сопротивления третьего определителя уровня, а выход блока управления по частоте второго измерительного канала подключен к третьим входам первого вычислителя электрической емкости и первого вычислителя активного сопротивления третьего определителя уровня и к третьим входам второго вычислителя электрической емкости и второго вычислителя активного сопротивления первого определителя уровня, при этом вторые выходы блоков диагностики достоверности измерения первого, второго и третьего измерительных каналов, выходы основного и дублирующего сигнализатора отказов измерительных цепей, а также выход блока выборки медианного значения уровня являются выходами устройства.

Признаки, характеризующие введение в определитель уровня второго вычислителя электрической емкости и второго вычислителя активного сопротивления, соединенных с блоком задания схемы замещения, введение второго вычислителя полного приращения электрической емкости, соединенного с блоком управления режимами, вторым вычислителем уровня, вторым вычислителем электрической емкости, вторым вычислителем текущего приращения электрической емкости, введение второго вычислителя текущего приращения электрической емкости, соединенного с блоком управления режимами и введение второго вычислителя уровня, соединенного с блоком управления режимами и вторым вычислителем текущего приращения электрической емкости, а также введение второго измерительного канала, второго и третьего определителя уровня, соединение аналого-цифрового преобразователя второго измерительного канала с первым вычислителем электрической емкости и первым вычислителем активного сопротивления третьего определителя уровня, со вторым вычислителем электрической емкости и вторым вычислителем активного сопротивления первого определителя уровня, соединение аналого-цифрового преобразователя первого измерительного канала со вторым вычислителем электрической емкости и вторым вычислителем активного сопротивления второго определителя уровня, со вторым вычислителем электрической емкости и вторым вычислителем активного сопротивления третьего определителя уровня, соединение блока управления по частоте первого измерительного канала со вторым вычислителем электрической емкости и вторым вычислителем активного сопротивления второго определителя уровня, со вторым вычислителем электрической емкости и вторым вычислителем активного сопротивления третьего определителя уровня, соединение блока управления по частоте второго измерительного канала с первым вычислителем электрической емкости и первым вычислителем активного сопротивления третьего определителя уровня, со вторым вычислителем электрической емкости и вторым вычислителем активного сопротивления первого определителя уровня, позволяют, в отличие от прототипа, вычислять параметры каждого датчика уровня заправки и уровень заправки каждым из трех определителей уровня независимо, тем самым существенно повышая надежность устройства для определения параметров двухполюсников за счет обеспечения n - канального структурного резервирования процесса определения параметров емкостного датчика и соответственно уровня.

Признаки, характеризующие введение в определители уровня блока диагностики достоверности измерения, соединенного с выходами первого и второго вычислителей электрической емкости, с выходами первого и второго вычислителей уровня, с выходом аналого-цифрового преобразователя первого измерительного канала и с выходом аналого-цифрового преобразователя второго измерительного канала, а также введение блока выборки медианного значения уровня, соединенного с выходом блока диагностики достоверности измерения первого определителя уровня, с выходом блока диагностики достоверности измерения второго определителя уровня и с выходом блока диагностики достоверности измерения третьего определителя уровня позволяют, в отличие от прототипа, сравнивать измеренные аналого-цифровыми преобразователями первого и второго измерительных каналов значения токов с заданным диапазоном, сравнивать вычисленные первым и вторым вычислителями электрической емкости значения электрической емкости с заданным диапазоном, сравнивать вычисленные первым и вторым вычислителями уровня значения уровня с заданным диапазоном, при этом в результате сравнения вышеописанных параметров выбирать и выдавать в систему управления заправкой значения уровня по основному либо дублирующему емкостному датчику заправки, а также в случае возникновения отказов отбрасывать ложные значения и информировать оператора о неисправности, кроме того в результате выдачи в блок выборки медианного значения уровня вычисленных значений уровня с помощью трех определителей уровня позволяют выбирать одно медианное значение уровня, тем самым повышая достоверность результатов измерения уровня.

Признаки, характеризующие введение основного сигнализатора отказов измерительных цепей, соединенного с выходом первого вычислителя активного сопротивления первого определителя уровня, с выходом второго вычислителя активного сопротивления второго определителя уровня и с выходом второго вычислителя активного сопротивления третьего определителя уровня, а также введение дублирующего сигнализатора отказов измерительных цепей, соединенного с выходом второго вычислителя активного сопротивления первого определителя уровня, с выходом первого вычислителя активного сопротивления второго определителя уровня и с выходом первого вычислителя активного сопротивления третьего определителя уровня, позволяют, в отличие от прототипа, сравнивать измеренные значения сопротивления изоляции основного и дублирующего датчиков уровня заправки с заданным диапазоном и в случае выхода значений за диапазон измерения информировать оператора о неисправности кабельной линии связи либо датчика, тем самым повышая достоверность измерения.

Совокупность этих признаков позволяет:

- повысить точность и достоверность измерения параметров удаленного от средства измерения датчика уровня заправки;

- повысить надежность устройства для определения уровня диэлектрического вещества;

- диагностировать отказы датчика уровня заправки и кабельной линии связи, связанные с наличием воды или льда в электросоединителях наземной кабельной сети, повреждением наземной кабельной сети или датчика уровня заправки.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых приведены:

на фиг 1 - функциональная схема устройства для определения уровня диэлектрического вещества;

фиг. 2 - алгоритм управления определением уровня диэлектрического вещества;

на фиг. 3 - алгоритм управления настройкой устройства для определения уровня диэлектрического вещества;

на фиг. 4 - алгоритм управления измерением токов.

Представленная на фиг. 1 функциональная схема устройства для определения уровня диэлектрического вещества содержит первый и второй идентичные измерительные каналы, выделенные пунктирной линией и первый, второй и третий идентичные определители уровня, выделенные пунктирной линией, причем нижний индекс цифрового обозначения блока указывает принадлежность блока определенному измерительному каналу или определенному определителю уровня, при этом в первый измерительный канал входят генератор 11 синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу эталона 21 и к первому измерительному входу 31 устройства, причем выход преобразователя 41 ток-напряжение через последовательно соединенные масштабный 51 усилитель и аналого-цифровой 61 преобразователь подключен к первому входу блока 71 управления измерением, выходы которого с первого по третий подключены соответственно к управляющим входам масштабного 51 усилителя и аналого-цифрового 61 преобразователя, а также к первому входу блока 81 управления по частоте, первый выход которого подключен к управляющему входу генератора 11 синусоидального напряжения, а в первый определитель уровня входят блок управления 91 режимами, выходы которого с первого по четвертый подключены соответственно к входу блока 101 задания схемы замещения, к первому входу первого вычислителя 111 полного приращения электрической емкости, к первому входу первого вычислителя 121 текущего приращения электрической емкости и к первому входу первого вычислителя 131 уровня, при этом выход первого вычислителя 141 электрической емкости подключен к вторым входам первого вычислителя 121 полного приращения электрической емкости и первого вычислителя 111 текущего приращения электрической емкости, выход которого подключен к второму входу первого вычислителя 131 уровня, третий вход которого подключен к выходу первого вычислителя 111 полного приращения электрической емкости, а выход блока 101 задания схемы замещения подключен к первым входам первого вычислителя 141 электрической емкости и первого вычислителя 151 активного сопротивления, при этом второй выход блока 101 управления по частоте первого измерительного канала подключен ко вторым входам первого вычислителя 141 электрической емкости первого определителя уровня и первого вычислителя 151 активного сопротивления первого определителя уровня, третьи входы которых подключены к выходу аналого-цифрового 61 преобразователя первого измерительного канала, а второй вход блока 81 управления по частоте первого измерительного канала подключен к пятому выходу блока 91 управления режимами первого определителя уровня, шестой выход которого подключен к четвертому входу блока 71 управления измерением первого измерительного канала, при этом, в первый измерительный канал входит ключ 161, выход которого соединен с входом преобразователя 41 ток-напряжение, а первый и второй входы ключа подключены соответственно к второму 171 измерительному входу устройства и к выходу эталона 21 при этом в первый определитель уровня введены второй вычислитель 181 полного приращения электрической емкости, первый вход которого подключен ко второму выходу блока 91 управления режимами, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первым входам второго вычислителя 191 текущего приращения электрической емкости и второго вычислителя 201 уровня, второй вход которого подключен к выходу второго вычислителя 181 полного приращения электрической емкости, при этом выход блока 101 задания схемы замещения подключен к первым входам второго вычислителя 211 активного сопротивления и второго вычислителя 221 электрической емкости, выход которого подключен ко второму входу второго вычислителя 181 полного приращения электрической емкости, ко второму входу вычислителя 191 текущего приращения электрической емкости, а также к первому входу блока 231 диагностики достоверности измерения, входы которого со второго по четвертый подключены соответственно к выходу первого вычислителя 141 электрической емкости, к выходу первого вычислителя 131 уровня и к выходу второго вычислителя 201 уровня, а выход аналого-цифрового преобразователя 61 первого измерительного канала подключен к пятому входу блока 231 диагностики достоверности измерения первого определителя уровня, причем выход аналого-цифрового 62 преобразователя второго измерительного канала подключен ко вторым входам первого вычислителя 143 электрической емкости и первого вычислителя 153 активного сопротивления третьего определителя уровня, ко вторым входам второго вычислителя 221 электрической емкости и второго вычислителя 211 активного сопротивления первого определителя уровня, к пятому входу блока 233 диагностики достоверности измерения третьего определителя уровня и к шестому входу блока 231 диагностики достоверности измерения первого определителя уровня, а выход аналого-цифрового 61 преобразователя первого измерительного канала подключен ко вторым входам вторых вычислителя 222 электрической емкости и вычислителя 212 активного сопротивления второго определителя уровня, ко вторым входам вторых вычислителя 223 электрической емкости и вычислителя 213 активного сопротивления третьего определителя уровня, и к шестым входам блоков диагностики достоверности измерения 232 второго определителя уровня и 233 третьего определителя уровня, первый выход которого подключен к первому входу блока 24 выборки медианного значения уровня, второй и третий входы которого подключены соответственно к первым выходам блока 232 диагностики достоверности измерения второго измерительного канала и блока 231 диагностики достоверности измерения первого измерительного канала, при этом выход первого вычислителя 151 активного сопротивления первого определителя уровня подключен к первому входу основного 25 сигнализатора отказов измерительных цепей, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам второго 212 вычислителя активного сопротивления второго определителя уровня, второго 213 вычислителя активного сопротивления третьего определителя уровня, а первый вычислитель 153 активного сопротивления третьего определителя уровня подключен к первому входу дублирующего 26 сигнализатора отказов измерительных цепей, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого вычислителя 152 активного сопротивления второго определителя уровня, второго вычислителя 211 активного сопротивления первого определителя уровня, причем выход блока 81 управления по частоте первого измерительного канала подключен к третьим входам второго вычислителя 142 электрической емкости и второго вычислителя 152 активного сопротивления второго определителя уровня и к третьим входам второго вычислителя 223 электрической емкости и второго вычислителя 213 активного сопротивления третьего определителя уровня, а выход блока 82 управления по частоте второго измерительного канала подключен к третьим входам первого вычислителя 143 электрической емкости и первого вычислителя 153 активного сопротивления третьего определителя уровня и к третьим входам второго 221 вычислителя электрической емкости и второго вычислителя 211 активного сопротивления первого определителя уровня, причем к первому измерительному 31 входу первого измерительного канала и ко второму измерительному 171 входу первого измерительного канала подключен основной датчик 271 уровня заправки, а к первому измерительному 32 входу второго измерительного канала и ко второму измерительному 172 входу второго измерительного канала подключен дублирующий датчик 272 уровня заправки, при этом вторые выходы блоков 231, 232, 233 диагностики достоверности измерения первого, второго и третьего измерительных каналов, выходы основного 25 и дублирующего 26 сигнализатора отказов измерительных цепей, а также выход блока 24 выборки медианного значения уровня являются выходами устройства.

Представленный на фиг. 2 алгоритм управления определением параметров двухполюсников обеспечивает пояснение работы устройства фиг. 1. Блоки, выделенные пунктиром и включающие ту или иную функцию алгоритма, указывают на принадлежность этой функции в охватываемом блоке.

Согласно алгоритму фиг. 2 работа устройства состоит из двух режимов:

режим настройки устройства, целью которого является настройка устройства на конкретный емкостной датчик уровня. При этом происходит измерение токов через каждый датчик на длинной кабельной линии связи и эталон с последующим вычислением электрической емкости каждого сухого (незаполненного диэлектрическим веществом) емкостного датчика уровня. Затем вычисляется полное приращение электрической емкости каждого датчика, полностью погруженного в диэлектрическое вещество. При вычислении расчетного значения полного приращения электрической емкости используется вычисленное значение электрической емкости сухого датчика и заданные значения диэлектрической проницаемости окислителя, горючего и газовой подушки. После этого, в отличие от прототипа, с помощью встроенной системы диагностики проводится анализ достоверности выполненных измерений и, в случае, если какое-либо измерение не достоверно, выводиться признак недостоверности. При этом все измеренные и расчетные значения величин сохраняются в памяти функциональных блоков устройства;

режим измерения уровня, который заключается в определении фактического уровня заполнения топливом каждого емкостного датчика уровня при заправке. При этом происходит измерение токов через каждый датчик на длинной кабельной линии связи и эталон с последующим вычислением реальной, текущей электрической емкости каждого заполняемого диэлектрическим веществом емкостного датчика уровня. Затем вычисляется текущее приращение электрической емкости каждого заполняемого датчика, после чего вычисляется относительное заполнение каждого емкостного датчика (вычисляется уровень). При этом отличительными от прототипа особенностями является троирование и перевязка определителей уровня при дублированных измерительных каналах, а также введение встроенной системы диагностики, повышающими надежность устройства.

Согласно алгоритму фиг. 2 блоки управления режимами 91, 92, 93 устанавливают режим работы устройства. В этом случае:

- в вычислители полного приращения электрической емкости 111, 112, 113, 181, 182, 183 выдаются значения диэлектрических проницаемостей окислителя и горючего, а также диэлектрические проницаемости газовой среды, находящейся в газовой подушке. Эти параметры необходимы для получения расчетных значений полного приращения электрической емкости каждого емкостного датчика, полностью погруженного в соответствующее диэлектрическое вещество;

- в блоки задания схемы замещения 101, 102, 103 выдаются расчетные зависимости для вычисления параметров емкостного датчика уровня, схема замещения которого состоит из параллельно соединенных электрической емкости и электрического сопротивления, при этом блоки задания схемы замещения фиксируют расчетные зависимости в вычислителях электрической емкости 141, 142, 143, 221, 222, 223 и вычислителях активного сопротивления 151, 152, 153, 211, 212, 213. Расчетные зависимости имеют следующий вид:

где: ω1, ω2,- величины известные и задаются блоками 81, 82 управления по частоте; RЭТ - величина известная и задается блоками 101, 102, 103 задания схемы замещения; Iω1, Iω2 - значения токов, которые измеряются, как в процессе настройки, так и в процессе измерения и формируются с выходов аналого-цифровых преобразователей;

- в блоки управления измерением 71, 72 выдается число необходимых измерений и значения частот на которых они будут проводиться, в данном случае, поскольку датчик является двухэлементным двухполюсником, количество измерений будет 2 на 2 разных частотах. Полученные в процессе измерения значения токов через каждый датчик и эталон будут использованы в дальнейшем для вычисления реальной сухой электрической емкости каждого датчика в режиме настройки и для вычисления реальной текущей электрической емкости каждого датчика в режиме измерения уровня;