Резонансный уровнемер

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву щ 185321 (22) Заявлено 11.02.76 (21) 2324898/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Сова Соввтских

Социалистических

Республик (11) 599 l65 (51) и. Кл.

5 01 F 23/28

Гааударатваааый аанатат

Соаата Миааатрра Сер аа двлан азабратааа» и аткрытаа (43) Опубликовано25.03.78. Бюллетень №11 (53) ggK681.128..82 (088.8) (45) Дата опубликования описания11.03,78. (72) Автор изобретения

Г. И. Корниенко (71) Заявитель (54) РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть .использовано для измерения уровня жидких и сыпучих тел как диэлектрических, так и электропроводных сред. 5

В основном авт.св. М 485321 описан резонансный уровнвмер, содержащий генеpRTop возбуждения с частотным модулятором, сигнал которого подается на,резонансный датчик уровня с амплитудным детвкто- )0 ром, запоминающее устройство, включенное между резонансным датчиком и сигнум-реле.

Такая схема не обеспечивает требуемой точности при работе в условиях действияраз- 5 личных возмущающих факторов (напримвр, температуры, вибрации, ударов, электрических помех). Болае того, эта схема может оказаться неработоспособной в результате потери устойчивости при действии интенсив- 20

Ных возмущений.

Цель изобретения - повышение точности .измерения уровня и обеспечение устойчивой работы в условиях действия возмущающих факторов. 25

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый резонансный уровнемер дополнительноо введены и ослвдовательн о с оединенные генератор тактовых импульсов и коммутатор, причем выход коммутатора соединен с входом сигнум-реле.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2 и 3 -эпюры, поясняющие его работу.

Уровнемер содержит генератор возбуждения 1, сигнал которого подается на резонансный датчик уровня 2 с амплитудным детектором, запоминающее устройство 3. включенное между резонансным датчиком и снгнум-реле 4. Выходной сигнал снгнум реле в виде напряжения подается на частотный модулятор 5. Генератор тактовых импульсов 6 подключен к коммутатору 7, управляющему сигнум-реле.

Датчик возбуждается напвяжением с генератора 1, частота которого . изменяется под действием изменяющегося модулируюшет;о . напряжения.

Пря попадании частоты генератора 1 в полосу частот возбуждаемого резонансного

599i65

3 датчика 2 выходное напряжение датчика увеличивается и достигает максимума прн совпадении частоты генератора с резонансной частотой датчика. Причем огнбанидая этого напряжения, выделяемая амплитудным детектором, содержащимся в датчике, повторяет форму резонансной кривой датчика (см.

° фиг. 2 б) . К выходу датчика подключено запоминающее устройство 3. Прн переходе частоты генератора эа резонансную частоту1п датчика запоминающее устройство запоминает максимальную величину выходного напряжения датчика. По мере удаления частоты генератора от резонансной частоты датчика выходное напряжение запо- у, минающего устройства, определяемое разностью заполненного напряжения и теку щего значения выходного напряжения датчика увеличивается. По достижении выходным напряжением запоминающего устройства по- иъ рога срабатывания сигнум-реле PU снгнум-реле срабатывает и производит реверс направления изменения модулирующего напряжения, а следовательно; и реверс направления изменения частоты генератора, которая опять приближается к резонансной частоте датчика. При равенстве частоты генератора резонансной частоте датчика вновь происходит "запоминание максимального на» пряженин датчика. Затем опять срабатывает щ сигнум-реле и нроисходит реверс направления модуляции. В результате в схеме уров нвмера устанавливаются автоколвбания, при которых частота высокочастотного генератора изменяется на небольшую величину Af Зк (см. фиг. 2) вокруг значения резонансной; частоты датчика.

Поскольку значение резонансной частоты датчика связано со значением уровня среды однозначной зависимостью, а частота сигна-4р ла генератора колеблется с малой амплитудой b, 5 около резонансной частоты датчика, измерение уровня сводится к определению частоты сигнала генератора в данном уровнвмере. Выходным параметром такого уровнемера является частота сигнала. что очень удобно при использовании цифровых методов передачи информации на большие расстояния и ее регистрации. Однако при же лании частотный сигнал легко преобразовать% в аналоговый.

Для увеличения точности измерения уровня и повышения устойчивости работы уровнемера в условиях действия возмущающих фактопов поиск экстремума необходимо сде- 55 лать немонотонным. Нвмонотонный характер,. поиска резонансной частоты датчика обеспечивается благодаря принудительным реверсам направления частоты сигнала возбуждения, которые производятся вводом в уров- 60

4 немер генератора тактовых импульсов 6 и коммутатора 7.

Ниже рассматривается функционирование уровнемера-в условиях монотонных возмущв ний, приводящих к дрейфу овзонанснойкрнвой датчика вверх, так как именно дрейф цриводнт к потере устойчивости. Причем наибольшую опасность представляет дрейф вверх. При значительной скорости дрейфа резонансной кривой датчика вверх возможна потеря устойчивости.

На фиг. За изображена резонансйаякрнвая.датчика и переходный процесс в извесь ном уровнемере. . Переходный процесс изображен для случая дрейфа рвзонанснойкривойдатчнка вверх.

На фиг. Зб изображена,резонанснаякрнI вая,датчика и переходный процесс в предлагаемом уровнвмере так же для случая дрейфа резонансной кривой датчика вверх.", Пусть в тот момент, когда состояние схемы характеризуется координатамиЦ и 1 (см. фиг. За, точка А „), на датчик начинают действовать возмущения,выэывакнцие смещение - реэойансной кривой вверх. Пусть в момечт.начала действия возмущений происходит уменьшение частоты генератора.

Если бы на схему не действовали возмуще-ния, то при уменьшении частоты, начиная от точки A уменьшалось бы U Вследствие .этого сигнум-реле произвело бы реверс, частота начала бы возрастать и 1Ь стало бы приближаться к экстремуму. Однако при воздействии интенсивных монотонных возмущений движение к экстремуму будет lapoисходить иначе.

Пусть в момент начала действия возмущения (точка А ) происходит уменьшение частоты . За время изменения частоты от f до f и от f до f резонанс

3 ная кривая, смещаясь вертикально вверх, занимает соответственно положения 3 и k.

Вследствие этого, теперь уже при уменьшении 5 . .0 будет возрастать, принимая соогветственно r значения U> U ... (см. фиг. За}.

Поскольку теперь напряжение U возрастает, сигнум-реле не произведет реверс частоты сигнала генератора и величина будет, продолжать уменьшаться, т.е 1 двнгатьсн в неправильном направлении, удаляясь от экстремума, т.е. потеряет устойчивость.

Аналогично процесс будет протекать, если к моменту начала действия возмущения состояние схемы определяется точкой на правой ветви резонансной кривой, (точка А ) и частота увеличивается.

Для обеспечения устойчивости процессов в схеме уровнемера поиск экстремума должен

Ььть нвм он отонным. Для эт ого в схему ââ 599165

@@а.1

",еЮС

Qp

9z

Фт

Ууф Л Ф

Уф

Жив.Х

ЫНИИПИ Заказ 1386/33 Тираж 872 Подписное Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

J дятся генератор тактовых импульсов и коммутатор, которые через определенные про. межутки времени Г производят реверс изменения частоты независимо от дейстеия сигнум-реле.

На фиг. 36 изображен характер переходного процесса при поиске экстремума U по предлагаемой схеме.

Из-за действия возмущения, смещающего резонансную кривую вверх, U будет" возрастать и сигнал от сигнум-реле на реверс частоты поступать не будет (движение от точки В (до В ). Через промежуток вре мени, равный периоду генератора тактовых импульсов, произойдет реверс частоты бла» годаря подаче HB дополнительный. вход сиг нум-реле сигнала с коммутатора, U продолжает возрастать. Через период Т проК изойдет новый реверс от действия коммутатора (точка В ) и т.д. До тех пор пока действуют возмущения, сигнум-реле не срабатывает и коммутатор периодически реверсирует частоту. Частота генератора не удаляется от резонансной частоты,, а из-. меняется вблизи значения f которое имело место в момент начала действия возмущений. В результате этого схема сохраняет устойчивость.

Формула изобретения

1й Резонансныи уровнемер по авт. св.

И 485321, отличающийся тем„ что, с целью повышения точности измерения уровня и обеспечения устойчивой работы уровнемера в условиях действия возмущаю15 щих факторов,в него дополнительно введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и коммутатор, причем выход коммутатора соединен с входом сигнум-реле.

Источники информации, принятые во вни1

29 мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

N 485321, кл. Я 01 7 23/28, 1973.