Сигнализатор уровня криогенной жидкости

 

СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ, содержащий одноконтурный автогенератор, собранный по схеме с общей базой, в качестве элемента колебательного контура которого включен первый измерительный преобраэова епь , а в качестве элемента RC-цепи автосмещения и эмиттерной цепи включен второй измерительньй преобразователь, передающую антенну, подключенную к выходу автогенератора, селективное приемное устройство, состоящее из приемной антенны, узкополосного фильтра, усилителя, фильтра низкой частоты и регистратора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, первый измерительный преобразователь .выполнен в виде параллельно соединенных емкостного датчика с положительным температурным коэффициентом емкости и терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления , включенных параллельно колебательному контуру автогенератора , а второй измерительный преобразователь выполнен в виде терморезисi тора с отрицательным температурным сл коэффициентом сопротивления, подключенного к выходу операционного усилителя параллельно конденсатору RC-цепи автосмещения и параллельно соединенным емкостному датчику уровня и емкостному датчику с отрицательным температурным коэффициентом емкости, подключенных к входу операционного усилителя, при этом оба измерительных 30 преобразователя установлены на одной :л отметке по уровню.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН () 9) () l) (5()4 С 01 F 23/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTGPCHOMV СВИД=ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3691078/24-10 (22) 13, 01. 84 (46) 15. 10,85. Бюп. Р 38 (72) Э.И. Арш, В.Н. Бурахин, -В.П. Канунников, В.Н. Покатаев и А.К. Флоров (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 681.128,6(088.8) (56) 1. Патент ФРГ ))- 1908750, кл. 42 е 34/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 883794. кл, G 01 R 27/26, 1980. (54)(57) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ, содержащий одноконтурный автогенератор, собранный по схеме с общей базой, в качестве элемента колебательного контура которого включен первый измерительный преобразователь, а в качестве элемента

RC-цепи автосмещения и эмиттерной цепи включен второй измерительный. преобразователь, передающую антенну, .подключенную к выходу автогенератора, селективное приемное устройство, состоящее из приемной антенны, узкополосного фильтра, усилителя, фильтра низкой частоты и регистратора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, первый измерительный преобразователь .выполнен в виде параллельно соединенных емкостного датчика с положительным температурным коэффициентом емкости и терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления, включенных параллельно колебательному контуру автогенератора, а второй измерительный прообразователь выполнен в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, подключенного к выходу операционного усилителя параллельно конденсатору RC-цепи автосмещения и параллельно соединенным емкостному датчику уровня и емкостному датчику с отрицательным температурным коэффициентом емкости, подключенных к входу операционного усилителя, при этом оба измерительных преобразователя установлены на одной отметке по уровню.

1185 I 01

Изобретение относится к устройствам для сигнализации уровня заполз нения различных резервуаров криогенной жидкостью, обладающей малой величиной диэлектрической проницаемости, Известно устройство для сигнализации уровня заполнения, которое содержит транзисторный автогенератор с двумя колебательными контурами, один из которых включен в цепь коллек- 10 тора, а другой — в цепь базы; между коллектором и базой включен конденсатор связи; емкостные датчики включены в качестве элементов колебательных контуров выходнои дискретныи 15 сигнал снимается с коллектора или резистора в эмиттерной цепи (1) .

Достоинство этого устройства состоит в том, что для формирования выходного сигнала в дискретной форме 20 не требуется промежуточного дискриминатора, Выходной сигнал появляется в случае, если изменяется емкость датчика одного из колебательных контуров, т,е. применен общий резонан- 25 сный критерий, позволяющий изменить режим автогенератора, Однако данное устройство не обладает чувствительностью, необходимой для контроля уровня заполнения крио- З0 генной жидкости.

Наиболее близким к изобретению является автогенераторный измеритель— сигнализатор, который содержит автогенераторный измеритель, инвертор, З5 передающий автогенератор с антенной и селективной приемник — частотомер; датчик включен в колебательный контур автогенераторного измерителя, который работает в режиме непрерывной генерации; амплитудный де|ектор через элемент задержки выделяет сигнал, который управляет величинами сопротивления двух управляемых резисторов и емкости, включенных в цепи передающего автогенератора, работающего в режиме прерывистой генерации, таким образом, чтобы изменилась частота следования импульсов прерывистой генерации (2) .

К достоинствам этого устройства следует отнести высокую чувствительность по измеряемому параметру, так как измерения проводятся в непрерыв- ном режиме и на оптимальной частоте. а также воэможность осуществить ближнюю телеметрию.

Однако это устройство не решает задачу надежного контроля уровня заполнения криогенной жидкости из-эа его недостаточной чувствительности, Целью изобретения является повышение чувствительности сигнализатора, Поставленная цель достигается тем, что в сигнализаторе уровня криогенной жидкости, содержащем одноконтурный автогенератор, собранный по схеме с общей базой, в качестве элемента колебательного контура которого включен первый измерительный преобразователь, а в качестве элемента RGцепи автосмещения в эмиттерной цепи включен второй измерительный преобразователь, передающую антенну, подключенную к выходу автогенератора, селективное приемное устройство, состоящее иэ приемной антенны, уэкополосного фильтра, усилителя, фильтрра низкой частоты и регистратора, первый измерительный п„"еобраэователь выполнен в виде параллельно соединенных емкостного датчика с положительным температурным коэффициентом емкости и терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопро-. тивления, включенных параллельно колебательному контуру автогенератора, а второй измерительный преобразователь выполнен в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, подключенного к выходу операционного усилителя параллельно конденсатору RC-цепи автосмещения и параллельно соединенным емкостному датчику уровня и емкостному датчику с отрицательным температурным коэффициентом емкости, подключенных к входу операционного усилителя, при этом оба измерительных преобразователя установлены на одной отметке по уровню.

На фиг. 1 приведена блок-схема сигнализатора уровня заполнения; на фиг. 2 — электрическая схема с детализацией отдельных блоков.

Сигнализатор уровня заполнения содержит автогенератор 1, его колебательный контур 2, состоящий из

LC-цепи 3 и первого измерительного преобразователя 4, включающего в себя емкостный датчик 5 с положитель. ным ТКЕ и терморезистор 6 с положительным ТКС, цепь фиксированного смещения 7, нелинейный элемент 8, элемент 9 .связи, цепь 10 автосмещения, 1) 851 состоящая иэ второго измерительного преобразователя 11, включающего в себя емкостный датчик 12 уровня, емкостный датчик 13 с отрицательным

ТКЕ, операционный усилитель 14 и

5 терморезистор 15 с отрицательным

ТКС и RS-цепи 16, передающую антенну 17 и селективное приемное устройство 18, которое содержит приемную антенну 19, узкополосный фильтр 20, 1Î усилитель 21, фильтр 22 низких частот и регистратор 23. Цепь фиксированного смещения (фиг. 2) состоит из резисторов 24, 25. Операционный усилитель

26 содержит в обратной связи реэис- 15 торы 27, 28. Датчики блоков преобразователей 4 и 11 устанавливаются в резервуаре на необходимом для контроля уровне заполнения и подключены к колебательному контуру и цепи ав- 2п тосмещения автогенератора. Параллельно соединенные емкостный датчик 12 уровня и емкостный датчик 13 с отрицательным ТКЕ включены между общей шиной устройства и входом операцион- 25 ного усилителя 14, выход которого подключен к RC-цепи 16 автосмещения, Передающая антенна через конденсатор подключена к коллектору транзистора автогенератора. 30

Сигнализатор уровня заполнения криогенной жидкости работает следующим образом.

До заполнения ближней эоны емкостного датчика 5 с положительным ТКЕ, терморезистора 6 с положительным ТКЕ, емкостного цатчика 12 уровня, емкостного датчика 13 с отрицательным

ТКЕ и термореэистора 15 с отрицательным ТКС автогенератор 1, работающий в режиме непрерывных колебаний, настраивается таким образом, чтобы его рабочая точка находилась на квазилинейном участке статической характеристики в области больших значений эквивалентного сопротивления R . При этом постоянная времени колебательного контура 2 значительно больше постоянной времени <.,цепи 10 автосмещения, т. е. 7, „>,. что обеспечивает режим непрерывной генерации. Появление криогенной жидкости в зоне датчиков приводит к уменьшению емкости датчика 5 с положительным ТКЕ и уменьшению сопротив- .

01 4 ления термореэистора 6 с положительным ТКС, что приводит к уменьшению постоянной времени „ колебательного контура. Одновременно увеличение емкости .датчика 12 уровня при заполнении зоны его электромагнитного поля криогенной жидкостью, обладающей диэлектрическими свойствами, а также увеличение емкости да гчика 13 с отрицательным TKE и увеличение сопротивления терморезистора 15 с отрицательным ТКС, а также умножение емкости датчиков 12, 13 с помощью операционного усилителя 14 приводит к резкому и значительному увеличению постоянной времени цепи автосмещения. Поэтому в момент заполнения уровня криогенной жидкости постоянная времени цепи автосмещения становится значительно больше постоянной време/\ ни колебательного контура (» „ ), и автогенератор резко переходит в режим прерывистой генерации. На селективное приемное устройство 18 через антенны 17, 19 поступают импульсы прерывистой генерации, которые после узкополосного фильтра 20, усилителя 21 и фильтра

22 низкой частоты подаются на регистратор 23, сигнализирующий момент заполнения уровня жидкости, Так как величина соотношения а < >7 с.„ „зависит от температуры криогенной жидкости в связи с применением терморезисторов и термоконденсаторов, то частота прерывистой генерации позволяет оценить и температуру криогенной жидкости. Этот параметр в ряде случаев может позволить путем коррекции более точно выполнить резервуар при заранее заданных свойствах криогенной жидкости.

В предлагаемом устройстве реализуется сложный в измерительном плане бесконтактный контроль заполнения уровня криогенной жидкости, обладающей малой величиной диэлектрической постоянной и малым градиентом температур в зоне криогенная жидкость— пар и, кроме повышения чувствительности, увеличена надежность контроля и получен дополнительный сигнал о температуре криогенной жидкости, пропорциональный частоте прерывистой генерации на выходе сепективного приемного устройства. ВНИИПИ Заказ 6349/33 Тираж 702 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4