Резонансный уровнемер

Резонансный уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

00 498497

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соаэ Советских

Социалистических

Республик

Г

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.06.74 (21) 2031498/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.01.76. Бюллетень М 1

Дата опубликования описания 19.03.76 (51) М. Кл. G 01 F 23/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 681.128.82 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. Д. Розенштейн, В. В. Внуковский и Е. И. Ипполитов (71) Заявитель (54) РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к уровнемерам.

Известны резонансные уровнемеры, содержащие генератор высокой частоты, датчик в виде отрезка однородной линии и схему обработки сигнала с датчика в виде амплитудного детектора, подключенного к датчику, и усилителя постоянного тока.

Недостатком известного уровнемера является сравнительно малый диапазон измерения и низкая точность показаний прибора.

С целью устранения недостатков предложенный резонансный уровнемер дополнительно снабжен двумя варикапами, подключенными параллельно датчику, а схема обработки сигнала с датчика содержит дифференцирующий усилитель, управляемый автогенератор напряжения треугольной формы, выполненный в виде компаратора и интегрирующего усилителя, и фильтр низкой частоты, при этом вход дифференцирующего усилителя подключен к выходу детектора, выход дифференцирующего усилителя подключен ко входу компаратора, выход которого подключен ко входу интегрирующего усилителя, а выход интегрирующего усилителя подключен ко входу компаратора, фильтра низкой частоты и связан с общей точкой соединения катодов варикапов. Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема уровнемера, на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема уровнемера.

Уровнемер состоит из генератора 1 фиксированной высокой частоты, резонансного дат5 чика 2 в виде отрезка однородной линии, варикапов 3 и 4, амплитудного детектора 5, дифференцирующего усилителя 6, управляемого автогенератора напряжения 7 треугольной формы и фильтра 8 низкой частоты, Колеба10 тельный контур образован датчиком 2 и варикапами 3, 4 и подключен к генератору 1 высокой частоты и к детектору 5. Дифференцирующий усилитель 6 подключен к выходу детектора 5 и к цепи управления автогенера15 тора 7, выход которого подключен к варикапам 3 и 4 и к фильтру 8 низкой частоты.

С выхода фильтра низкой частоты снимается сигнал в виде напряжения, пропорционального уровню жидкости в датчике 2.

20 Дифференцирующий усилитель 6 выполнен на операционном усилителе (фиг. 2), к инвер тирующему входу 9 которого подключен выход детектора 5. Автогенератор напряжения 7 треугольной формы состоит из компаратора 10 т

25 интегрирующего усилителя 11, выполненных на операционных усилителях. Выход дифференцирующего усилителя 6 подключен к неинвертирующему входу 12 компаратора. Выход компаратора подключен к инвертирующе30 му входу 13 интегрирующего усилителя, выход

498497

1О

20

Зо

14 которого соединен с общей точкой соединения катодов варикапов 3 и 4 и с фильтром низкой частоты 8, выполненном в виде сглаживающего усилителя 15, который одновременно развязывает выходной сигнал с остальной схемой.

Работает уровнемер по следующему циклу.

При включении напряжения питания автогенератор 7 выдает на варикапы 3 и 4 нарастающее напряжение, изменяя (уменьшая) емкость последних до значения, соответствующего настройке контура в резонанс с частотой генератора 1. Исходное значение управляющего напряжения на варикапах в случае диэлектрических сред выбирается таким, чтобы контур с незаполненным датчиком был настроен в резонанс при максимальной емкости варикапов, т. е. это значение напряжения соответствует нулевому выходному сигналу.

При достижении резонанса на дифференцирующем усилителе б начинается формирование положительного импульса, соответствующего спаду частотной характеристики (выход детектора о подключен к инвертирующему входу 9 дифференцирующего усилителя).

Когда амплитуда импульса достигнет значения, достаточного для срабатывания компаратора 10, происходит смена направления изменения выходного напряжения автогенератора и соответствующее увеличение емкости варикапов 3 и 4, которое, в свою очередь, приводит к смещению частотной характеристики снова к резонансу.

При этом огибающая частотной характеристики меняется направление, вызывая появление на выходе дифференцирующего усилителя б отрицательного импульса и новую смену направления выходного напряжения автогенератора, что, в свою очередь приводит к уменьшению емкости варикапов и новому смещению частотной характеристики.

Таким образом, заканчивается режим поиска и система переходит в режим захвата максимума частотной характеристики.

Расстройка контура от резонанса незначительна (малые потери на поиск) и слабо зависит от изменения добротности датчика под действием влияющих величин. Это достигается благодаря высокой чувствительности компаратора 10, входящего в состав управляемого автогенератора 7, и высокому коэффициенту усиления дифференцирующего усилителя

6, выполненных на операционных усилителях в интегральном исполнении (микросхемы) .

При изменении уровня среды в датчике 2 в ту или иную сторону происходит расстройка колебательного контура, что вызывает автоматическую подстройку контура за счет емкости варикапов. Подстройка (режим слежения и удержания) происходит аналогично описанному режиму поиска и захвата, К ширине полосы удержания не предъявляется жестких требований, поскольку изменения уровня среды в датчике происходят обычно с конечной скоростью.

Таким образом, описанная система является самонастраивающейся системой экстремального регулирования с поиском экстремума по чувствительности (по направлению изменения огибающей резонансной характеристики колебательного контура с датчиком).

Предмет изобретения

Резонансный уровнемер, содержащий датчик в виде отрезка однородной линии, генератор высокой частоты, амплитудный детектор и схему обработки сигнала датчика, о тл и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, он дополнительно снабжен двумя варикапами, подключенными параллельно датчику, а схема обработки сигнала датчика содержит дифференцирующий усилитель, управляемый автогенератор напряжения треугольной формы, выполненный в виде компаратора и интегрирующего усилителя, и фильтр низкой частоты, при этом вход дифференцирующего усилителя подключен к выходу детектора, выход дифференцирующего усилителя подключен ко входу компаратора, выход которого подключен ко входу интегрирующего усилителя, а выход интегрирующего усилителя подключен ко входу компаратора, входу фильтра низкой частоты и связан с общей точкой соединения катодов варикапов.