Бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения уровня сред в емкостях, когда из-за условий технологического процесса применение контактных средств невозможно или неэффективно, например при контроле уровня расплавленного металла в кристаллизаторе. Изобретение повышает точность уровня за счет уменьшения влияний искажений формы сигнала биений из-за воздействия паразитной амплитудной модуляции. Для этого дополнительно формируют второй сигнал биений, сдвинутый по фазе относительно первого, сравнивают оба этих сигнала за время периода частотной модуляции, измеряют средний временной промежуток между соседними моментами совпадения двух сигналов биений, по которому судят об уровне. 2 с.п,ф-лы, 2 мл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

)s 6 01 F 23/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773382/10, 4773381/10 (22) 25.12.89 (46) 23.12.91. Бюл. М 47 (71) Институт физико-технических проблем (72) Д.В.Хаблов (53) 681.128.6 (088.8) (56) Заявка Японии

М 60 — 48710, кл. 6 01 F 13/34, 1985. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ РАДИОВОЛНОВЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения уровня сред в емкостях, когда из-за условий технологичеИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть ис - пользовано в автоматизированных системах управления производством, где необходимо контролировать уровень сред (жидких, сыпучих, твердых).

Целью изобретения является повышеwe точности измерения уровня.

На фиг. 1 показаны два сигнала биений, сдвинутых по фазе один относительно другого при реальной ситуации искажений формы иэ-за паразитно-амплитудной модуляции (flAM); на фиг. 2 — структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит модулирующий генератор 1, соединенный с генератором

СВЧ 2, который через циркуляторы 3 и 4 соединен с антенной 5, С выходами циркуляторов соединены смесители 6 и 7, выходы! Ц 1700379 Al ского процесса применение контактных средств невозможно или неэффективно, например при контроле уровня расплавленного металла в кристаллизаторе, Изобретение повышает точность уровня за счет уменьшения влияний искажений формы сигнала биений иэ-за воздействия паразитной амплитудной модуляции. Для этого дополнительно формируют второй сигнал биений, сдвинутый по фазе относительно первого, сравнивают оба этих сигнала за время периода частотной модуляции, измеряют средний временной промежуток между соседними моментами совпадения двух сигналов биений, по которому судят об уровне.

2 с.п.ф-лы, 2 ил. которых соединены с входами блока совпадений 8. Выход блока 8 соединен с делителем 9 и эапускаюшим входом триггера 10, разрешающий вход которого соединен с модулирующим генератором. Выход триггера через интегрирующий блок 11 соединен с вычислительным блоком 12, а сбрасывающий вход триггера — с выходом делителя.

Способ осуществляют следующим образом.

После выделения второго сигнала биений, сдвинутого по фазе на фотносительно первого при одинаковом воздействии flAM, условие совпадения этих сигналов можно выразить через уравнение A(t)совPz Fzt+p,)+ B (т) =А(t) соя(2mx хг,т+ р. +p)+ В (r), 1/ОО379

1О

СТм

4Т рЛГ где А(т) — мультипликативный фактор воздействия ПАМ;

В(т) — аддитивный фактор Воздействия

ПАМ;

F5 — частота биений, и ричем

2AV

Рб = Я где R — Расстояние до контроГ Т. лируемой поверхностл, po — началь .ый сдвиг фазы сигнала биений, После преобразований уравнения получают

При учете, что Ть = 1/Fg периодичность

Решения уравнения будет равна

Т = Тб/2.

Поэтому, иэмерлв этот усредненный эа

2 ремя периода частотной модуляции Т> ВреМенной промежуток между моментами совг)аДений сигналов биений Тср, мОжнО HBMTM расстояние до контролируемой поверхноСт2л но формуле

При этом влияние f 1AM, выраженное чеРез факторы А и В, не влияет на точность фешений уравнения и, следовательно, на очность Определения расстояния по формуле.

Устройство работает следующим обра3GI 4, ЧастОтно-моДулироВанные электромаГ" нитные Волны СВЧ-диапазона от генератора СВЧ 2 через циркуляторы 3 и4 поступают на антенну 5 и излучаются в направленли контролируемой поверхности 13. Отраженная волна принимается той же антенной и

Образует, после прохождения через циркуляторы 3 M 4 и смешивания в смесителях с частью падающих волн, просочившихся через циркуляторы, на входах смесителей два

Сигнала биен;й, сдвинутых по фазе один

Относительно другого (см.фиг. 1а). Эти сигналы поступают на входы блока совпадений, который формирует на своем выходе импульсы, соответствующие моментам совпадения сигналов биений (см,фиг.1б). flepвый импульс запускает в единичное

Состояние триггер 1О, а сбрасывает el o n-й импульс с выхода делителя íà и 9. Синхрониэация работы триггера обеспечивается подачей бланкирующего импульса от модулирующего генератора, В результате на выходе триггера формируется импульс, и2ответствующий 2 x n периодам сигнала биений, Этот импульс интегрируется блоком 1 и подается в блок 12, где по его длительности определяется период усредненного cMгнала биенил,по веллчине которого определяется расстояние.

Формула изобретения

i,БескОнтактныЙ радиоволнОВый способ измерения уровня, включающий.эонди15 рование контролируемой поверхности частотно 240дулированными Волнами СВЧдиапазона, прием отра>кеннь2х волн, их смешивани8 с эондиpjloùMMM BGRнами, выделение сигнала биений и по периоду сигнала би ний определяютуровень, отл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, выделяют дополнительно второй сигнал биений, сдвинутый по фазе относительно первого, сравнивают оба сигнала и за время периода частотной модуляции измеряют средний временной промежуток между соседними моментами совпадения двух сигналов биений, 2. Устройство для бесконтактного радиоволнового измерения уровня, содержашее генератор СБЧ, управляющим входом подключенный к модулирующему генератору, а выходом через первый циркулятор — к антенне, и первый смеситель, подключенный к BTopol4у выходу циркулятора, Вычисли тельный блок, отл и ча ю щ ее с я тем, ЧТО, С ЦВЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ Иэме(26ния, в него дополнительно Введены второй циркуля2ор, связывающий первый циркуляTGP И BHT6HHg, BTOPGM СМЕСИТЕЛЬ, ВХОДОМ

ПОДКЛЮЧЕННЫИ K BTOPGMУ ВЫХОДУ BTGPOIO циркулятора, блок,oBflepeHMR, подключенНый П8РВЫМ ВХОДОМ К BblXOP J ПЕРВОГО СМ8

СИТВЛЯ И ВТОРЫМ ВХОДОМ К ВЫХОДУ ВТОРОГО смесителя, делитель частоты, триГГер, ин" т6грируюший блок, причем Выход блока сов падений соединен с входом делителя частоть: и запускающим входом триггера, выход делителя частоты соединВН с вхсдом сброса триггера, второй выход модулируюгцеГР Г6нератора соединен с синхронизи()у" югцим Входом триГГ8ра, ВыхОд кОтоооГО через интегрирук)щий блок соединен с Вы числитольным блоком.

1 фц. /

Составитель fi. Солдатов

Техред М.Моргентал Корректор i4, Ревская

Редактор Т. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 4459 Ти p8)K Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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