Высокочастотный уровнемер

 

»»ф уущ кх Фи®ЗМ

4Фви евмв» t к м м ч ввввва МЬ." (11) 523297

Описан»ив

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 451914 (22) Заявлено 04.05.75 (71) 2130421/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.76. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 06.09.76 (51) М. Кл. С 01F 23/28 государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК. 681.128.083.2 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

М. И. Бандак, С. Г. Дютворт, В. Т. Маликов, С. И. Пятин и Ю. А. Скидан

Винницкий политехнический институт (71) Заявитель (54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области контроля уровня электронными методами и может быть использовано при дистанционном контроле уровня жидких и мелких сыпучих сред.

По основному авт. св. № 451914 известен высокочастотный уровнемер, в котором погрешность измерения от изменения свойств среды уменьшена по сравнению с известными ранее высокочастотными уровнемерами. Этот уровнемер содержит генератор высокой частоты, подключенный через фазовращатель к одному из входов первого фазового детектора и через ответвитель к коаксиальному датчику, а также генератор низкой частоты, подключенный к второму входу первого фазового детектора, выход которого соединен с одним входом второго фазового детектора, у которого второй вход подключен к ответвителю, а выход через усилитель с автоматической регулировкой усиления к одному из входов синхронного детектора, на вход которого подключен генератор низкой частоты.

В известном устройстве усилитель с автоматической регулировкой усиления поддерживает на выходе постоянной амплитудусигнала, являющуюся суммой низкочастотной и высокочастотной составляющих. При контроле значительных уровней составляющие суммарного сигнала становятся соизмеримыми, что ведет к снижению сигнала, несущего информацию об уровне контролируемого вещества, а следовательно к возникновению погрешности измерения и к значительной нелинейности выходной характеристики высоко5 частотного уровнемера.

Цель изобретения — повышение точности измерения, расширение пределов измерения, а также увеличение разрешающей способности уровнемера.

l0 Это достигается тем, что предлагаемый высокочастотный уровнемер снабжен последовательно соединенными усилителем с электронной регулировкой усиления и фильтром, включенными между соединенным с ответвителем

15 фазовым детектором и синхронным детектором, а также вторым фильтром, включенным между фазовым детектором и усилителем с автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с управляющим вхо20 дом усилителя с электронной регулировкой усиления.

На чертеже показана блок-схема уровнемера.

Высокочастотный уровнемер содержит ге25 нератор 1 высокой частоты, подключенный через направленный осветитель 2 к коаксиальному датчику 3 и через фазовращатель 4 к фазовому детектору 5, генератор 6 низкой частоты, подключенный на другой вход фазово30 го детектора 5, выход которого соединен с

А мЯц

1 „,22М 2

523297 =, Vч

10 1 2 6

55 одним входом второго фазового детектора 7, на другой вход которого подключен коаксиальный датчик 3 через направленный ответвитель 2. Выход фазового детектора 7 подключен через заградительный фильтр 8 низкой частоты 0 к входу усилителя 9, выход которого подан на управляющий вход усилителя 10, на другой вход которого через заградительный фильтр 11 высокой частоты о подключен выход фазового детектора 7. Выход усилителя 10 соединен с одним входом синхронного детектора 12, на другой вход которого подключен генератор 6 низкой частоты, а на выход — индикатор.

Напряжение с выхода второго фазового детектора 7 поступает на фильтры 8 и 11.

Фильтр 8 является заградительным фильтром низкой частоты 0, поэтому на вход усилителя

9 поступает второе слагаемое напряжение U7, содержащее высокочастотную составляющую, уровень которого изменяется в соответствии с изменением величины отраженного сигнала

U>, зависящего от свойств контролируемой среды.

Усилитель 9 выделяет изменение величины 1 2 6

Напряжение с выхода усилителя 9 подается на управляющий вход усилителя 10 с электронной регулировкой усиления, регулируя его усиление, чем компенсирует влияние изменения величины

Усилитель 10 усиливает только напряжение частоты Q, а высокочастотная составляющая напряжения U7, которая увеличивала общее значение напряжения на входе усилителя 9 в высокочастотном уровнемере по авт. св. № 451914, в измерительном блоке предлагаемого уровнемера отсутствует, Следовательно, напряжение, несущее информацию об уровне контролируемого вещества может изменяться в гораздо более широких пределах, т. е. диапазон измерения H значительно расширится.

Напряжение на выходе усилителя 10 составляет

U11 sin Qt.sin 3H.

Последний член этого выражения обращается в нуль, если H=O и если с помощью фазовращателя установки нуля введен начальный

4 сдвиг (фазовый) между сигналами высокой частоты U1 и У2, равный 90 . При отличии Н от нуля напряжение на выходе усилителя 10 пропорционально sin рН. Однако, учитывая, что где о — частота колебаний ГВЧ; с — скорость распространения света; а — диэлектрическая проницаемость воздуха; ц, — магнитная проницаемость воздуха; возможно подобрать такое о, при котором величина gH будет соответствовать линейному участку функции яп рО, следовательно напряжение U11 пропорционально H.

Измерив значение напряжения низкой частоты 0 на выходе усилителя 10, можно точно измерить уровень контролируемой среды, изменяющийся в широких пределах.

Напряжение с выхода усилителя 10 поступает на вход синхронного детектора 12, который измеряет значение напряжения низкой частоты 0, пропорциональное уровню контролируемой среды, опорным сигналом синхронного детектора 12 служит напряжение генератора 6 низкой частоты, индикатор на выходе синхронного детектора 12 проградуирован в единицах длины.

Благодаря дополнительной избирательности усилителя 10 увеличивается также разрешающая способность высокочастотного уровнемера за счет уменьшения влияния перекрестных искажений и шумов.

Формула изобретения

Высокочастотный уровнемер по авт. св. № 451914, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, расширения пределов измерения, а также увеличения разрешающей способности, уровнемер снабжен последовательно соединенными усилителем с электронной регулировкой усиления и фильтром, включенными между соединенным с ответвителем фазовым детектором и синхронным детектором, а также вторым фильтром, включенным между фазовым детектором и усилителем с автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с управляющим входом усилителя с электронной регулировкой усиления.

523297

Составитель Т. Иноземцева

Корректор М. Лейзерман

Техред T. Курилко

Редактор Г. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1693/14 Изд. Ка 1504 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5