CS272605B1

CS272605B1 - Scanner's connection for liquid's level height high-frequency measuring

Info

Publication number: CS272605B1
Application number: CS577088A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Csc Bezek; Vladimir Ing Csc Raffaj; Vladimir Ing Csc Bilik
Original assignee: Bezek Jan; Raffaj Vladimir; Bilik Vladimir
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1988-08-25
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS577088A1

Abstract

The solution deals with the connection for high-frequency measurement of the liquid level where the information about the liquid level is transformed into the phase of complex coefficient of reflection in the reference plane. The phase is measured by the vector reflectometer. The gist of the solution is the fact that it consists of a section of the high-frequency guide (14), whose first end is connected to the non-reflection load (15) and its second end is connected to the test port (123) of the vector reflectometer (12), which is connected with the microcomputer via the communication channel (122). The high-frequency harmonic generator (11) is connected to the input of the vector reflectometer (12).<IMAGE>

Description

(54) Zapojenie snímača pre vysokofrekvenčně meranie výšky hladiny kvapaliny (57)Riešenie sa týká zapojenia na vysokofrekvenčně meranie výšky hladiny kvapalín, v ktorom sa informácia o výške hladiny transformuje na fázu komplexného koeficiente odrazu v referenčnej rovině. Eáza sa meria vektorovým reflektometrom. Podstatou riešenia je, že pozostáva z úseku vysokofrekvenčného vedenia (14), ktorého jeden koniec je připojený k bezodrazovej záťaži (15) a druhý koniec je připojený k testovacíemu portu (123) vektorového reflektometra (12), ktorý je komunikačným kanálom (122) spojený s mikropočítačom. Na vstup vektorového reflektometra (12) je připojený vysokofrekvenčný harmonický generátor (11).(54) High-Frequency Liquid Level Measurement Sensor Wiring (57) The present invention relates to a high-frequency liquid level measurement wiring in which the level information is transformed into a phase of a complex reflection coefficient in the reference plane. Ease is measured with a vector reflectometer. The principle of the solution is that it consists of a section of high-frequency line (14), one end of which is connected to the anechoic load (15) and the other end is connected to the test port (123) of the vector reflectometer (12) connected to the communication channel (122). with microcomputer. A high-frequency harmonic generator (11) is connected to the input of the vector reflectometer (12).

CS 272605 BlCS 272605 Bl

272 605 (11) (13) (51) Int. CL ⁵ 272 605 (11) (13) (52) Int. CL ⁵

G 01 P 23/28G 01 P 23/28

-jí . CS 272605 Bl-jí. CS 272605 Bl

Vynález sa týká zapojenia snímača na meranie výšky hladiny kvapalťn.The invention relates to the connection of a sensor for measuring the level of liquids.

Na snímánie výšky hladiny kvapalín. sa použivajú zariadenia pracujúce na rSznych princípoch. Jedna skupina hladinomerov je založená na meraní zmien parametrov elektromagnetických vín dopadajúcich na kvapalinu. Elektromagnetická vlna dopadajúca na rozhranie dvoch prostředí, ako sú dve rožne kvapaliny alebo kvapalina a plyn, čiastočne prechádza z jedneho prostredia do druhého a čiastočne sa od rozhrania odráža. Rovnaký jav možno pozorovat’ aj na vedení čiastočne ponorenom do kvapaliny. Napaúový skok alebo úzký napatJový impulz šíriaci sa po vedení sa po dopade na rozhranie čiastočne odráža a vracia sa na začiatok vedenia s časovým oneskorením, ktoré je priamo úměrné vzdialenosti rozhrania od začiatku vedenia. Hladinoměry pracujúce na tomto principe sa vzájomne odlišujú rožnou konštrukciau snímača hladiny ako aj roznym sposohom merania časového oneskórenia.For sensing liquid level. equipment using different principles is used. One group of level meters is based on measuring changes in the parameters of electromagnetic waves impinging on a liquid. The electromagnetic wave impinging on the interface of two environments, such as two spirits or liquid and gas, partially passes from one environment to another and partially reflects off the interface. The same phenomenon can be observed on the line partially immersed in the liquid. The voltage jump or the narrow voltage pulse propagating along the line is partially reflected upon the interface and returns to the beginning of the line with a time delay that is directly proportional to the distance of the interface from the beginning of the line. Level gauges operating on this principle differ from each other in the spherical design of the level sensor as well as in the different ways of measuring the time delay.

Reálne časové oneskorenia sú vel'mi malé. Preto sa použivajú vedenia rozličných konštrukcii, v ktorých sa dosahuje zníženie rýchlostí šírenia napaťového impulzu, napr. stredný vodič koaxiálneho vedenia navinutý v tvare špirály na rúrke z izolačného materiálu alebo dvojvodičové vedenie navinuté ako bifilárne vinutá cievka na izolačnej trubke. Nevýhodou týchto snímačov je náročnejšia výroba v porovnaní s jednoduchým vedením a negativny vplyv zmáčania snímača. Zbytky kvapaliny, ktoré v dosledku přilnavosti kvapalín zostávájú po zmáčaní medzi závitmi špirály, zhoršujú přesnost* '^merania. Časové oneskorenia sú obvykle merané priamo napr. pomocou osciloskopu, alebo pomocou počítača frekvencie. Pri meraní malých zmien výšky hladiny sa naráža na problém přesného merania velmi krátkých časových intervalov.Real time delays are very small. Therefore, lines of different designs are used in which a reduction of the propagation velocities of the voltage pulse, e.g. a central coaxial wire coiled in a spiral shape on a pipe of insulating material, or a two-conductor wire coiled as a bifilar coil on an insulating tube. The disadvantage of these sensors is the more demanding production compared to simple wiring and the negative influence of the sensor wetting. Liquid residues that remain as a result of the adhesion of the liquids after wetting between the coil threads deteriorate the measurement accuracy. Time delays are usually measured directly e.g. using an oscilloscope or a computer frequency. When measuring small variations in water level, there is a problem of accurate measurement of very short time intervals.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojenie snímača pre vysokofrekvenčně meranie výšky hladiny kvapalín podlá vynálezu, ktorého podstatou je., že pozostáva z úseku vysokofrekvenčného vedenia, ktorého jeden koniec je připojený k hezodrazovej záťaží rovnej impedancii vysokofrekvenčného vedenia vyplněného meranou kvapalinou. Druhý koniec je připojený k testovaciemu portu vektorového reflektometra, ktorý je komunikačným kanálom spojený s mikropočítačom a na ktorého vstup je připojený vysokofrekvenčný harmonický generátor.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the wiring of the high-level liquid level sensor according to the invention, which consists of a high-frequency line section, one end of which is connected to a pretty-reflective load equal to the impedance of the high-frequency line filled with the measured liquid. The other end is connected to the test port of the vector reflectometer, which is connected to the microcomputer via a communication channel and to which an RF harmonic generator is connected.

Výhodou zapojenia podlá vynálezu je jednoduchá konštrukcia snímača hladiny a možnost využit na meranie koeficiente odrazu integrované, širokopásmové šestportové reflektometre so sústredenými parametrami, čo prináša kompaktnost celého zariadenia, schopnost merať výšku hladiny kvapaliny automaticky a relativné nízké náklady na výrobu zariadenia.The advantage of the wiring according to the invention is the simple construction of the level sensor and the possibility to use the integrated, broadband six-port reflector parameters to measure the reflection coefficient, bringing the compactness of the whole device, the ability to measure liquid level automatically and relatively low production costs.

Na pripojenom výkrese je znázorněná bloková schéma zapojenia snímača hladiny podlá vynálezu.The attached drawing shows a block diagram of a level sensor connection according to the invention.

Snímač výšky hladiny poďťa vynálezu pozostáva z úseku vysokofrekvenčného vedenia 14, ktorého jeden koniec je připojený k hezodrazovej záťaži 15 a druhý koniec je připojený k testovaciemu portu. 123 vektorového reflektometra 12. Tento je komunikačným kanálom 122 spojený s mikropočítačom 13. Na vstup vektorového reflektometra je připojený vysokofrekvenčný harmonický generátor 11.The level sensor according to the invention consists of a section of the high-frequency line 14, one end of which is connected to the pretty-reflective load 15 and the other end is connected to the test port. 123 of the vector reflectometer 12. This is a communication channel 122 connected to the microcomputer 13. A high frequency harmonic generator 11 is connected to the input of the vector reflectometer.

Pri meraní výšky hladiny 2 kvapaliny sa úsek vysokofrekvenčného vedenia 14 ponára do kvapaliny tým koncom, ku ktorému je připojená bezodrazová záťaž 15. Vysokofrekvenčný harmonický generátor 11 generuje elektromagnetický signál, ktorý aa odráža od hladiny kvapaliny a vektorový reflektometer 12, riadený mikropočítačom 13, meria poměr komplexních amplitúd v referenčnej rovině 1 odrazenéj a postupujúcej, v čase harmonicky sa meniacej elektromagnetickéj vlny. Z tohto směru sa získá údaj o výške hladiny kvapaliny.When measuring the level of the liquid level 2, the section of the high-frequency line 14 immerses in the liquid at the end to which the anechoic load 15 is connected. The high-frequency harmonic generator 11 generates an electromagnetic signal which aa reflects from the liquid level. of complex amplitudes in the reference plane 1 of the reflected and passing electromagnetic wave at a time of harmoniously changing. From this direction, the level of the liquid is obtained.

Claims

In a particular embodiment, a broadband sixport with concentrated parameters and two detectors was used as the reflectometer 12. The level sensor consisted of a section of coaxial conduit 14 with a 50 ohm wave resistance. The line section was impeded at the submerged end 142. A parallel combination of a 5.4 ohm resistor and a 12 pF capacitor, forming a non-reflective load 15 above the particular type of coaxial conduit 14 immersed in water. The high frequency harmonic generator 11 generated a ε harmonic time waveform of 100 MHz allowing measurement of level changes over 150 cm . The operation of the reflectometer 12 and the transfer of data to the microcomputer 13 were ensured via the communication channel 122. The connection made it possible to measure the level with an accuracy of approximately 0.5 cm.

The sensor wiring according to the invention is suitable for measuring water level and liquids with a high water content. However, it can also be used to measure the height levels of liquids with lower values of relative permittivity, but provided that the submerged end of the line is perfectly matched or by measuring at multiple frequencies. The device according to the invention also allows the measurement of the interface position between several liquids with different complex permittivity.

OBJECT OF THE INVENTION

A circuit for high-level liquid level measurement, characterized in that it comprises a section of a high-frequency line (14), one end of which is connected to the anechoic load (15) and the other end connected to the test port (123) of the vector reflectometer (12). the communication channel (122) is connected to the microcomputer (13), the high frequency harmonic generator (11) being connected to the input (121) of the vector reflectometer (12).

1 drawing