Резонансный уровнемер

Резонансный уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ иц 5I238ii

Союз Советских

Социалистичесних

Ресвублии, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.01.74 (21) 1990396/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.76. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 04.06.76 (51) М. Кл.-" 6 01Г 23, 28

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) 4 ДК 681.128.82 (088.8) (72) Авторы изсбретения

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

Изобретение относится к области измерения уровня различных жидкостных сред резонансным методом.

Известен резонансный уровнемер, содержащий датчик уровня, частотно-модулированный генератор высокой частоты для возбуждения электромагнитных колебаний в датчике, источник модулирующего напряжения, генератор запуска, блок синхронизации, формирующее устройство, триггер, ключ, два пиковых детектора и усилитель постоянного тока.

Недостатком известного уровнемера является сложность схемы формирования и выделения выходного сигнала уровнемера.

Новизна описываемого уровнемера заключается в том. что к выходу генератора высокой частоты подключен дополнительный канал индикации уровня и детектор огибающей, к выходу которого подключено формирующее устройство, включенное в цепь управления генератора модулирующего напряжения, один выход которого подключен к входу генератора высокой частоты. г другой в входу фильтра, при этом генератор модулирующего напряжения представляет собой управляемый аэтогенератор напряжения треугольной формы, выполненный на компараторе и интегрирующем усилителе, а формирующее устройство выполнено в виде дифференцирующего счлителя.

На фиг. 1 представлена структурная схема уровнемера; на фиг. 2 — принципиальная схема уровнемера; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие работ i ровнемера.

5 Уровнемер (фи",. 1) состоит из датчика 1, генератора высокзй частоты 2, модулированного по частоте с помощью автогенератора напряжения треугольной формы 3, подключенного и модулятору высокочастотного гене10 р атора 2. дифференцирующего усилителя 4, подключенного к детектору огибающей 5 и K цепи управления автогенератора 3, фильтра

6, подключенного к выходу автогенератора 3.

С выхода 7 фильтра 6 снимается сигнал в

15 виде напряжения, пропорционального уровню жидкости B датчике 1. Далее сигнал поступает на индикатор. Дополнительный более точный канал индикации уровня представляет собой частотомер л,loo преобразователь часто20 га — код 6, подключенный к выходу высокочастотного генератора 2. Генератор высокой частоты 2 (фиг. 2) выполнен на транзисторе 8, работающем в лавинном режиме, iTQ обеспечивает большой коэффициент пере25 стройки частоты.

Дифференцирующий усилитель 4 выполнен на операционном усилителе, к инвертирующему входу 9 которого подключен детектор 5.

Автогенератор напряжения треугольнои фор30 мы 3 состоит из компаратора 10 и интегрнру512381

50 ющего усилителя 11, выполненных на операционных усилителях. Выход дифференцирующего усилителя 4 подключен к неинвертирующему входу 12 компаратора. Выход компаратора подключен к инвертирующему входу 13 интегратора, выход 14 которого соединен с модулятором высокочастотного генератора 2 и с фильтром 6, выполненным в виде сглаживающего усилителя 15, который одновременно развязывает выходной сигнал с остальной схемой.

Уровнемер работает следующим образом.

При включении напряжения питания уровнемера автогенеоатор 3 выдает на модулятор высокочастотного генератора 2 нарастающее напряжение, изменяя частоту последнего от значения, соответствующего резонансной частоте незаполненного датчика (с некоторым запасом), до значения, соответствующего резонансной частоте датчика с текущим значением уровня (точка а на фиг. 3). По достижении этой частоты на дифференцирующем усилителе 4 начинается формирование положительного импульса (точка a), соответствующего спаду резонансной характеристики (выход детектора 5 подключен к инвертирующему входу 9 дифференцирующего усилителя 4).

Когда амплитуда импульса достигнет значения, достаточного для срабатывания компаратора 10, происходит смена направления изменения выходного напряжения автогенератора и соответствующее уменьшение частоты высокочастотного генератора 2 (точка б, б и б").

При снижении частоты огибающая частотной характеристики меняет направление, вызывая появление на выходе дифференцирующего усилителя 4 отрицательного импульса и новую смену направления выходного напряжения автогенератора, что в свою очередь приводит к повышению частоты генератора 2 (точки в, в и в") и т. д. Таким образом, заканчивается режим поиска и система переходит в режим захьата частоты. Ход б — в является зеркальным изображением хода б — а, ход в — г соответствует ходу а — б, т. е. частота генератора 2 меняется от резонансной до некоторой более высокой частоты и обратно (а — б, б — а, а — б,....). Диаграммы на фиг. 3 выполнены в непропорциональных масштабах.

При действительности девиация частоты генератора 2 относительно резонансной частоты датчика (дуга а — б) незначительна (малые потери на поиск) и слабо зависит от изменения дооротности датчика под действием влияющих величин. Это достигается благодаря высокой чувствительности компаратора 10 автогенератора 3 и высокому коэффициенту усиления дифференцирующего усилителя 4, выполненных на операционных усилителях.

При изменении уровня среды в датчике 1 в ту или иную сторону частота генератора 2 автоматически перестраивается до нового значения, соответствующего новой резонансной частоте датчика.

Перестройка (режим слежения и удержания) происходит аналогично описанному режиму поиска и захвата. При этом к ширине полосы удержания нс предъявляется жестких требований, поскольку изменение уровня среды в датчике происходит обычно с конечной скор остью.

Таким образом, описываемый уровнемер является самонастраивающейся экстремальной системой с поиском экстремума по чувствительности, т. е. по направлению изменения огибающей резонансной характеристики датчика.

Формула изобретения

Резонансный уровнемер, содержащий датчик уровня, частотно-модулированный генер атор высокой ч астоты для возбуждения электромагнитных колебаний в датчике, генератор модулирующего напряжения, формирующее устройство и устройство выделения выходного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения схемы уровнемера и повышения точности измерения, к выходу генератора высокой частоты подключен дополнительный канал индикации уровня и детектор огибающей, к выходу которого подключено формирующее устройство, включенное в цепь управления генератора модулирующего напряжения, один выход которого подключен к входу генератора высокой частоты, а другой к входу фильтра, при этом генератор модулирующегю напряжения представляет собой управляемый автогенератор напряжения треугольной формы, выполненный на компараторе и интегрирующем усилителе, а формирующее устройство выполнено в виде дифференцирующего усилителя.

Состав тсаа 11, Баи:папи i

Тепрел 3. Таранснко Коррск" кр Т, Доо!аовоги скан

Рета unp Г. Яковлев

Ясказ 1?Р8 !9 к!х.. Л 1293 Тира;к 86! !.I они:.: и!.

Ц1-(ИИПИ Государственного комитета Совета М пиетров СССР ио яам напои тси !I fl T! р., T!ilt

113935, >!ocr;iia, Ж-35, Раушская нао., д. 4 5

Тип;граф. .."., ир. Сапунова, 2