Устройство для измерения уровня вещества

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения уровня различных веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Контролируемое вещество 1 зондируют волнами, модулированными по частоте, принимаемые отраженные волны вследствие их временной задержки при прямом и обратном распространении имеют в любой момент времени частоту, отличную от частоты зондирующих волн. Здесь имеет место многократное последовательное прохождение волнами прямого и обратного пути, что дает возможность многократно повысить точность измерения Излученные генератором 2 частотно-модулированные волны через направленный ответвитель 3 поступают на передающую антенну 4, излученные ею волны принимаются приемной антенной 5i, которая соединена с передающей антенной 4g. Эта антенна направляет принятые антенной 5iволны в сторону контролируемого веществз 1. Операция приема-излучения повторяется многократно, для чего схема содержит N передающих и N приемных антенн . Волна с последней приемной антенны подается на смеситель б, на другой вход которого подается опорный сигнал с генератора и далее на регистратор 2 ил. (Л О ю ел

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 01 F 23/28

ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

° L (7

jj

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4687800/10 (22) 28,04.89 (46) 30.11,91. Бюл. ¹ 44 (71) Институт проблем управления (72) А.С.Совлуков (53) 681.128.63(088,8) (56) Финкельштейн M.È. Основы радиолокации, М.: Радио и связь, 1983, с.111 — 124.

Викторов В,А., Лункин Б.B., Совлуков

А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин, M. Наука, 1978, с.150-154. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УРОВНЯ ВЕЩЕСТВА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения уровня различных веществ, Цель изобретения — повыше- ние точности измерений. Контролируемое вещество 1 зондируют волнами, модулированными по частоте, принимаемые отраженные волны вследствие их временной

„„SU „„1695140 А1 задержки при прямом и обратном распространении имеют в любой момент времени частоту, отличную от частоты зондирующих волн. Здесь имеет место многократное последовательное прохождение волнами прямого и обратного пути, что дает возможность многократно повысить точность измерения. Излученные генератором 2 частотно-модулированные волны через на- правленный ответвитель 3 поступают íà передающую антенну 41, излученные ею волны принимаются приемной антенной 5>, которая соединена с передающей антенной

4 . Эта антенна направляет принятые антенной 51 волны в сторону контролируемого вещества 1. Операция приема-излучения повторяется многократно, для чего схема содержит N передающих и N приемных антенн. Волна с последней приемной антенны подается на смеситель 6, на другой вход которого подается опорный сигнал с генератора и далее на регистратор. 2 ил.

1695140

2kNA f FM с

40 где F< = 1/T> — частота модуляции;

k = 1 и k = 2, соответственно, для несимметричной и симметричной частотной модуляции; 45

TM — период модуля ции; с — фазовая скорость волн.

Здесь имеет место многократное последовательное прохождение волнами прямого (до обьекта) и обратного пути, в 50 результате чего они проходят эффективное расстояние Ъgy = NZ, где N соответствует числу зондирований объекта (поверхности контролируемого вещества). Такое эффективное удаление этой поверхности от ан- 55 тенн фактически дает возможность многократно повысить точность измерения, Фиксированная величина погрешности М определения уровня есть

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения уровня различных веществ, может быть применено для измерения уровня жидкого металла в техно- 5 логических емкостях металлургического производства, уровня жидких и сыпучих веществ независимо от их электрофизических параметров.

Цель изобретения — повышение точно- 10 сти измерения.

На фиг,1 (а,б) приведены графики временной зависимости частоты f(t) зондирующей и принимаемой волн, на фиг,2 — схема устройства. 15

Устройство содержит контролируемое вещество 1, генератор 2 частотно-модулированных колебаний, направленный ответвитель 3, передающие антенны 41,42„...4N, приемные антенны 5т,5,...,5м, смеситель б 20 частот, регистратор 7.

Устройство работает следующим образом, Контролируемое вещество 1 зондируют волнами (электромагнитными, акустически- 25 ми), модулированными по частоте по несимметричному (фиг.1,а) или симметричному (фиг,1,6) пилообразному закону в пределах диапазона ее девиации. Л f = fp — f>, Принимаемые отраженные волны вследствие их 30 временой задержки при прямом и обрат-ном распространении имеют в любой момент времени т частоту, отличную от частоты зондирующих волн (см. фиг.1,а,б, пунктирные линии), Отличие (разность) этих частот 35 — частота биений fe — выра>кается следующей формулой

h,Z =-- —,——

2 Nhf (2) что в К раз меньше, чем в случае однократного зондирования.

Источником частотно-модулированных волн явгяется генератор частотно-модулированных колебаний 2, соединенный через основное плечо направленного ответвителя

3 с передающей антенной 4т. Излученные ею волны принимаются приемной антенной

5т, которая соединена с передающей антенной 4т. Эта антенна вновь направляет при- . нятые антенной 5т волны в сторону контролируемой поверхности 1. Операция приема-излучения повторяется многократно, для чего схема содержит N пеоедающих и N приемных антенн, причем первая передающая антенна 4т подсоединена (через направленный ответвитель) к генератору 3, а последняя приемная антенна 5 ч подключена к одному из двух входов смесителя частот

6, на другой вход которого через боковое плечо направленного ответвителя 3 подается опорный сигнал с генератора 2. Промежуточные приемные антенны и соответствующие каждой из них передающие антенны попарно соединены друг с другом: 5т и 4з, 52 и 4з„,5и-т и 4м; в результате происходит переизлучение принимаемых волн в каждой паре соединенных между собой антенн. Это приводит к суммарной временно9 задержке tg, зависящеи как от измеряемоN го расстояния (уровня) Z. так и от числа f4 зондирований: тз =|ч 1з, где тз = 2Z/Ñ—

N время задержки при однократном зондировании, При проведении измерений должен быть обеспечен прием отраженных волн только соответствующей приемной антенной. Это может быть достигнуто при применении антенн с узкой диаграммой направленности или (и) при возможности при исключающем взаимовлияние расположении антенн над поверхностью контролируемого вешества, Реализация устройства може быть осуществлена с применением электромагнитных волн различных диапазонов частот (СВЧ, оптического диапазонов), акустических волн и соответствующих этим волнац и диапазонам частот функциональных элементов схемы.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня вещества, содержащее генератор частотномодулированных колебаний, направленный ответвитель, передающую и приемную антенны, смеситель частот и регистратор, при1695140

fj о

Составитель Л.Васильков

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор А.Долинич

Заказ 4155 Тираж. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул (агарина, 101 чем выход генератора подсоединен через основное плечо направленного отверстия ответвителя к передающей антенне, а через боковое плечо к первому входу смесителя частот к выходу которого подключен регист- 5 ратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно содержит дополнительно не менее одной пары передающей и соответствующей ей приемной антенны, причем приемная антенна предыдущей пары соединена с передающей антенной последующей пары, а последняя приемная антенна подключена к второму входу смесителя частот.