FI74540B - System och anordning foer maetning av en vaetskas hoejdnivao. - Google Patents

Description

1 74540 Järjestely ja menetelmä nesteen korkeustason mittaamiseksi Tämä keksintö kohdistuu järjestelyyn ja menetelmään nesteen tason mittaamista varten. Keksintö kohdistuu eri-5 koisesti, vaikka ei pelkästään, sähköä johtavien nesteiden, kuten maidon, korkeustason mittaamiseen. Keksintö ei kuitenkaan sovellu kaikkien sähköä johtavien nesteiden mittaamiseen .

Tähän mennessä lukuisia mekaanisesti passiivisia 10 järjestelyitä ja menetelmiä on käytetty ja ehdotettu käytettäviksi nesteiden korkeustasojen mittauksissa mukaanluettuina kapasitiiviset anturit, suhteellista johtokykyä mittaava menetelmä, differentiaalianturi, jossa käytetään monielektrodijärjestelyä, ultraääniheijastus ja resonans-15 siontelomittausmenetelraät ja vastaavat.

Mitattaessa nesteiden, kuten esimerkiksi maidon korkeustasoa, tarvitaan tarkka ja vähän tehoa vaativa järjestelmä maidon korkeustason mittaamiseksi edullisesti säiliössä. Esimerkiksi US-patentissa 3 349 617 esitetty 20 mittaussäiliö tai -kammio, johon liittyy maitomittari.

Tällainen maidon mittaus tarvitaan näytteenoton yhteydessä, joka vaaditaan lypsytoiminnassa, meijereiden maitovarastoissa ja vastaavassa.

Tähän mennessä ei mikään tunnetuista järjestelyis-25 tä tai menetelmistä ole ollut tyydyttävä, sopiva tai menestyksellinen nesteiden, kuten maidon tehokasta mittausta varten.

Esimerkiksi kapasitanssiantureita käytettävissä järjestelyissä on esiintynyt epäkohtina hygienia ja puhdis-30 tus, jolloin antureiden dielektriselle materiaalille jatkuvasti kerääntyvä saastuminen tai kasautuminen on aiheuttanut mittausvirheiden kasvua käytön jatkuessa ja kasvaessa. Ehdotettuihin suhteellisiin johtokykymittauksiin, vaikka ne soveltuvat mittauksiin, joissa vaaditaan rajoi-35 tettua tarkkuutta, on osoittautunut vaikuttavan haitallisesti muutokset nesteen johtokyvyssä (joita yleensä nesteillä, kuten maidolla havaitaan).

2 74540

Monielektrodeja käyttävät differentiaalianturi-järjestelyt ovat tyydyttäviä eräitten nesteiden suhteen, mutta niissä esiintyy epäkohtana mittausvirheen jatkuva kasvu ajan mukana orgaanisia nesteitä, kuten maitoa käy-5 tettäessä, koska elektrodien pitäminen puhtaina on vaikeaa.

Ultraääniheijastus- ja resonanssiontelomenetelmät ovat osoittautuneet sopimattomiksi niiden verrattain suurten tehovaatimusten ja tavallisesti verrattain suuren koon vuoksi. Tämä on erikoisen epäedullista, jos mittaus-10 järjestelyjä ja menetelmiä käytetään lypsykatoksissa, meijereissä ja vastaavissa paikoissa, joissa halutaan minimoida kustannukset, tehonkulutus ja laitteen ja osien koko.

Esillä oleva keksintö kohdistuu laitteistoon ja menetelmään nesteiden korkeustasojen mittaamiseksi ja py-15 ritään siinä ainakin jossakin määrin vähentämään näiden epäkohtien vaikutuksia. Esillä oleva keksintö kohdistuu myös tehokkaan ja suoraan käytettävän mittausjärjestelmän ja menetelmän muodostamiseen nesteiden kanssa käytettäväksi.

20 Keksinnön erään kohdan mukaan saadaan nesteen kor keustason mittauslaitteisto, joka käsittää: vähintäin ensimmäisen ja toisen toisistaan erillään olevan elektrodin; vähintäin yhden pitkänomaisen kelan; 25 jolloin mainitut elektrodit ja mainittu kela on sovitettu upotettaviksi ainakin osaksi sähköisesti johtavaan nesteeseen; välineet vaihtovirran syöttämiseksi mainitun ensimmäisen ja toisen elektrodin lävitse ja niiden välitse mai-30 nitun sähköisesti johtavan nesteen vaikutuksesta siten, että muodostuu sähkömagneettinen kenttä ainakin mainitun ensimmäisen elektrodin ympärille; jolloin mainittu pitkänomainen kela on siten muotoiltu, että se ilmaisee mainittuun kelaan indusoituneen 35 sähkömagneettisen kentän;

II

3 74540 välineet, joiden tarkoitus on muuttaa mainittu sähkömagneettinen kenttä oleellisesti lineaariseksi funktioksi mainitun sähköä johtavan nesteen syvyydestä.

Tämän keksinnön seuraavan kohdan mukaan saadaan 5 menetelmä nesteen korkeustason mittaamiseksi, mikä menetelmä käsittää: vähintäin ensimmäisen ja toisen elektrodin ja vähintäin yhden pitkänomaisen kelan ainakin osittaisen upottamisen sähköisesti johtavaan nesteeseen; 10 vaihtovirran johtamisen mainitun ensimmäisen ja toisen elektrodin lävitse mainitun nesteen vaikutuksesta siten, että muodostuu sähkömagneettinen kenttä ainakin mainitun ensimmäisen elektrodin ympärille ja mainittu sähkömagneettinen kenttä indusoituu mainittuun kelaan; 15 mainitun sähkömagneettisen kentän muuttamisen oleel lisesti lineaariseksi funktioksi mainitun sähköisesti johtavan nesteen syvyydestä.

Keksintöä esitellään seuraavassa pelkästään esimerkin avulla mukaanliitettyihin piirroksiin viitaten, joista 20 kuvio 1 on kuva nestesäiliöstä, joka käsittää esil lä olevan keksinnön mukaisen mittausjärjestelmän; kuvio 2 on tasoleikkauskuva pitkin mukaanliitetty-jen piirrosten kuvan 1 viivaa A - A; kuvio 3 on kuva kelasta esillä olevan keksinnön 25 yhden toteutusmuodon mukaan; kuvio 4 on esitys muunninyksiköstä, joka sisältää esillä olevan keksinnön mukaiset elektrodit ja kelan; kuvio 5 esittää vuokaaviona keksinnön erään toteutusmuodon toimintaa.

30 Esiteltäessä keksintöä mukaanliitettyihin piirrok siin viitaten on otettava huomioon, että keksintöä esitellään vain esimerkin avulla säiliössä olevan nesteen mittaukseen viitaten, mikä on maidon mittaus mittaussäiliös-sä. Kuten edellä on mainittu, tämä on kuitenkin ainoastaan 35 esimerkki ja keksintöä voidaan yhtä hyvin soveltaa muiden nesteiden mittaukseen (ja myös nesteiden, joiden ei välttämättä tarvitse olla säiliössä).

74540

Esillä olevan keksinnön mukainen mittausjärjestelmä kohdistuu maidon mittaamiseen säiliössä, johon liittyy sopiva maitomittari tai jokin muu järjestelmä, josta maito siirtyy säiliöön. Keksintöä voidaan soveltaa erikoisen 5 edullisesti, jos halutaan saada mitattu näyte maidosta esimerkiksi testausta varten. Tämä vaaditaan useissa valtioissa, kuten Uudessa Seelannissa, Amerikan Yhdysvalloissa ja useissa Euroopan valtioissa. Esillä olevaa keksintöä voidaan esimerkiksi käyttää yhdessä maitomittarin kanssa, 10 jollainen on esitetty US-patentissa 3 349 617.

Säiliö tai kammio 1 on edullisesti pitkänomainen kammio, joka on valmistettu sopivasta eristemateriaalista, kuten esimerkiksi muovimateriaalista. Säiliön alapää on edullisesti suljettu ja se on muodoltaan pitkänomainen.

15 Käytetään sopivaa välinettä maitomäärän johtamiseksi säiliöön mittausta varten.

Kuten mukaanliitetyissä piirroksissa on esitetty, vähintäin kaksi toisistaan erillään olevaa, pitkänomaista elektrodia 2, 3 ulottuu säiliöön 1 ja ne ulottuvat edul-20 lisesti sen koko pituudelta. Mukaanliitetyissä piirroksissa esitetyssä toteutusmuodossa elektrodit 2, 3 ovat oleellisesti yhdensuuntaiset keskenään, mutta tämä ei ole välttämätöntä. Sijoittamisen helpottamiseksi elektrodit 2, 3 (ja seuraavassa esiteltävä kela) on yhdistetty muunninyk-25 sikköön 8, joka on varustettu sulkukappaleilla 8a sen pohjassa ja huipussa, jotka kiinnittävät lujasti ensimmäisen ja toisen elektrodin paikalleen toistensa suhteen ja joiden avulla ne voidaan sijoittaa luotettavasti säiliöön.

Elektrodit 2, 3 on edullisesti valmistettu sopi-30 vasta metallista, kuten esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä, jonka käyttö on erikoisen edullista maitotaloudessa ja erikoisesti mitattaessa nestettä kuten maitoa. Ruostumattomasta teräsmateriaalista valmistetut elektrodit voidaan pitää verrattain puhtaina, mikä luonnollisesti on mitä 35 tärkeintä ja edullisinta, jos keksinnönmukaista järjestelmää käytetään maidon mittaamiseen yhdessä karjatiloilla käytettyjen lypsylaitteiden kanssa sekä maidon käsittelyssä.

74540

Ensimmäinen pitkänomainen elektrodi 2 on muodoltaan putki tai tanko. Toinen erillään oleva elektrodi 3 voi muodoltaan ja rakenteeltaan olla jokin haluttu, mutta keksinnön suositeltavassa toteutuksessa se on pitkähkö 5 putki, jonka poikkileikkaus on oleellisesti neliömäinen. Tämä kuitenkin vain esimerkkinä.

Keksinnön suositeltavassa toteutuksessa toinen elektrodi 3 on oleellisesti ontto ja sisältää siihen sijoitettuna pitkänomaisen kelan 4.

10 Esillä olevan keksinnön mukainen kela 4 sijaitsee keksinnön suositeltavassa toteutusmuodossa toisen elektrodin 3 suhteen sen sisäpuolella. Ei kuitenkaan ole oleellista, että se liittyy toiseen elektrodiin. Tämä on havaittu edulliseksi valmistuksen ja käytön suhteen, mutta on 15 huomattava, että kela 4 voidaan sijoittaa mihin tahansa kohtaan säiliössä, kunhan kela 4 on ensimmäisen elektrodin 2 läheisyydessä niin, että se pystyy ilmaisemaan siihen indusoituneen ensimmäisen elektrodin ympärille muodostuneen asianmukaisen sähkömagneettisen kentän. Tätä esitellään 20 seuraavassa tarkemmin.

Siten, vaikka esillä olevaa keksintöä esiteltäessä kela 4 on sijoitettu toiseen elektrodiin 3, voi kela 4 sijaita erillään ensimmäisestä ja toisesta elektrodista 2, 3 jollain sopivalla tai tarkoituksenmukaisella tavalla, 25 kunhan kela 4 sijaitsee ensimmäisen elektrodin läheisyy dessä ja sen muoto, asema ja sijainti sopivat vastaanottamaan ja indusoimaan siihen ensimmäisen elektrodin 2 ympärille muodostuneen sähkömagneettisen kentän.

Keksinnön esillä olevassa muodossa kela 4 on pit-30 känomainen kela, joka käsittää yhden tai useampia pitkänomaisia pituussuuntaisia kierroksia 5. Kokeilemalla on havaittu, että käytettäessä kelaa 4, jossa on yksi tai useampia pituussuuntaisia kierroksia, kela pystyy vastaanottamaan ja siihen indusoituu erikoisen tehokkaasti sähkö-35 magneettinen kenttä, joka voidaan muuntaa lineaariseksi funktioksi nesteen korkeustasosta, johon nesteeseen elektrodit 2, 3 ja kela 4 ulottuvat.

74540

Esillä olevan keksinnön mukainen kela 4 voi käsittää mielivaltaisen lukumäärän pitkänomaisia ja pituussuuntaisia kierroksia 5. Tässä yhteydessä viitattakoon mukaan-liitettyihin piirroksiin ja erikoisesti niiden kuviin 2 5 ja 3. Siten esillä olevassa keksinnössä kelaan 4 sisältyy useita pitkänomaisia pituussuuntaisia kierroksia 5, jotka on käämitty oleellisesti "H"-muotoisen kelakehyksen 6 ympärille, jolloin kierrokset sijaitsevat kelakehyksen pitkänomaisen poikkikappaleen tai sydämen 7 ympärillä. Täl-10 löin saadaan kela 4, johon sisältyy useita pitkänomaisia, pituussuuntaisia, kelakehyksen ympärillä sijaitsevia kierroksia 5, kuten esimerkiksi mukaanliitettyjen piirrosten kuvissa 2 ja 3 on esitetty.

Kela 4 voidaan tällöin sijoittaa onttoon, pitkän-15 omaiseen toiseen elektrodiin 3, joka voidaan tiivistää oleellisesti vesitiiviiksi lisäämällä sopivia sulku- ja tiivistemateriaaleja ja/tai käyttämällä päätesulkukappa-leita 8a, jolloin elektrodit ja kela yhdistetään muunnin-yksikköön 8. Kuten piirrosten kuvista 1 ja 3 voidaan havai-20 ta, kela 4 sijoitettuna toisessa elektrodissa 3 säiliöön 1, sijaitsee oleellisesti pystysuorassa, ylöspäin suuntautuvassa tasossa.

Elektrodin 2 yläpää 2a on avoin avoimen sulkukap-paleen lävitse niin, että se voidaan kytkeä vaihtovirtaläh-25 teeseen. Sulkukappaleet 8a, jotka voidaan valmistaa esimerkiksi sopivasta muovista tai eristemateriaalista, sulkevat elektrodien toiset päät. Tässä suhteessa viitattakoon mu-kaanliitettyjen piirrosten kuvaan 4.

Käytettäessä sopivat tunnetut välineet on kytketty 30 muuntimeen 8 ja elektrodiin 2 vaihtovirran syöttämiseksi ensimmäisen elektrodin 2 lävitse.

Vaihtovirta muodostaa sähkömagneettisen kentän 10 ensimmäisen elektrodin 2 ympärille, kuten mukaanliitetyissä piirroksissa on esitetty. Sähkömagneettinen kenttä 10 si-35 jaitsee oleellisesti vaakatasossa. Ensimmäisen elektrodin

II

7 74540 2 ympärille muodostunut sähkömagneettinen kenttä 10 indusoituu sitten kelaan 4 ja muunnetaan sitten sopivien tunnettujen menettelyjen avulla oleellisesti lineaariseksi funktioksi sähköä johtavasta maidosta.

5 Käytettäessä kelaan 4 indusoitunut sähkömagneetti nen kenttä 10 on oleellisesti verrannollinen virtatien pituuteen mitattuna kelan 4 huipun läheisyydestä pisteeseen, joka on likimain puolivälissä nesteeseen upotetun kelan 4 pituutta. Keksinnön tässä muodossa kela 4 on upo-10 tettu maitoon 11 säiliössä 1. Kuitenkin, kuten voidaan todeta, keksintöä voidaan soveltaa yhtä hyvin muiden nesteiden mittaamiseen (ei välttämättä säiliössä), kuten esimerkiksi jokien, satamien jne syvyyksien mittaamiseen.

Kelan 4 pituussuuntaiset kierrokset ovat erikoisen 15 edullisia, koska ne muodostavat välitilan tai raon kierrosten 5 väliin, mikä sallii sähkömagneettisen kentän 10 kulun niiden lävitse ja siten kela 4 voi vastaanottaa siihen indusoituneen kentän. Tällöin muodostuu tehokas sähkömagneettinen kenttä, joka voidaan lukea ja muuttaa line-20 aariseksi funktioksi sähkömagneettisesta kentästä. Kuten mukaanliitetyistä piirroksista voidaan havaita, kierrosten 5 välisten tilojen tai aukkojen pituussuuntainen akseli (mikä määräytyy kelakehyksen 6 sydämen 7 muodon mukaan keksinnön suositeltavassa toteutuksessa) on oleellisesti 25 kohtisuorassa sähkömagneettisen kentän 10 oleellisesti vaakatasossa olevaa akselia tai tasoa vastaan niin, että sähkömagneettinen kenttä pystyy siirtymään välitilojen tai aukkojen lävitse, (kuten nuoli 9 osoittaa piirrosten kuvassa 2) .

30 Vertailuna, jos kierrokset ovat oleellisesti poi- kittaissuunnassa kelakehyksen ympärillä, ei muodostu tällaista välitilaa tai aukkoa, jonka lävitse sähkömagneettinen kenttä voisi kulkea. Sähkömagneettinen kenttä ei tällöin pystyisi indusoitumaan tehokaaasti kelaan.

35 Vaikka keksinnön esillä olevassa toteutuksessa ensimmäinen ja toinen elektrodi 2, 3 (ja toisessa elektro- 74540 dissa 3 sijaitseva kela 4) ovat oleellisesti sama-akseli-sia tai yhdensuuntaisia keskenään, ei tämä ole oleellista.

On kuitenkin edullista, jos ensimmäisen elektrodin ja pitkänomaisen kelan akselit eivät ole kohtisuorassa toisiaan 5 vastaan. Esimerkiksi, jos ensimmäisen elektrodin 2 lävitse kulkevan vaihtovirran pituusakseli on kohtisuorassa kelan 4 pituussuuntaisen käämityksen 5 pituusakselia vastaan, voi muodostua toinen sähkömagneettinen kenttä, mikä haittaa esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen toimintaa. 10 Esillä olevan keksinnön mukaan, jos maidon sähkö- johtokyky on kauttaaltaan likimain tasainen, sähkövirtaus kaikkina aikoina säiliössä tai kammiossa on oleellisesti tasainen.

Verrattain tasaisen ja säännöllisen toiminnan 15 ylläpitämiseksi kelakehyksen 6 ja sydämen 7, joiden ympärillä käämitys 5 sijaitsee, mittojen täytyy olla oleellisesti tasaisten. Tällaiset tasaiset mitat sallivat indusoituneen magneettisen kentän voimakkuuden tehokkaan käytön lineaarisena funktiona nesteen syvyydestä säiliössä. Jos 20 kelakehyksen muodossa tai mitoissa esiintyy muutoksia, voidaan suorittaa kalibrointi ja ottaa ne huomioon elektronisten laskutoimitusten avulla lopullista lukemaa varten (kuten seuraavassa esitetään). Kuitenkin on edullista, jos kelakehyksen mitat ovat oleellisesti tasaiset tarkan luke-25 man saamiseksi käytettäessä indusoitunutta sähkömagneettisen kentän voimakkuutta lineaarisena funktiona maidon nes-tekorkeudesta säiliössä.

Esillä olevassa keksinnössä, jos esimerkiksi elektrodien 2, 3 materiaali on ruostumatonta terästä ja sähköä 30 johtava neste on maitoa, täytyy käyttötaajuudet valita siten, että ne ovat yhteensopivia maidon ja ruostumattoman teräksen kanssa niin, että materiaalit eivät muodosta esto-kerrosta indusoidulle sähkömagneettiselle kentälle.

Tässä suhteessa on havaittu, että alueella 3-30 35 KHz oleva taajuus on erikoisen sopiva.

Il 9 74540

Seuraavassa tarkastellaan erikoisesti keksinnön käyttöä sekä menetelmää nesteen mittaamiseksi säiliössä 1.

Mittausjärjestely käsittää säiliön 1, joka on yhdistetty esimerkiksi maitomittariin, jollainen on esitetty 5 US-patentissa 3 349 617. Ensimmäinen ja toinen elektrodi 2, 3 ulottuvat säiliöön 1 niin , että ne ovat ainakin osaksi uponneet maitoon 11 säiliössä. Ensimmäistä ja toista elektrodia 2, 3 pidetään tai ne sijaitsevat rinnakkain toistensa vieressä ylemmän ja alemman sulkukappaleen 8a 10 avulla muodostaen siten muunninyksikön 8. Ensimmäinen elektrodi 2 on edullisesti pitkänomainen tanko tai putki ja toinen elektrodi on pitkänomainen ontto putki, jolloin sekä ensimmäinen että toinen elektrodi on valmistettu ruostumattomasta teräksestä. Kela 4 on sijoitettu toiseen 15 elektrodiin 3. Kela 4 muodostuu useista pitkänomaisista ja pituussuuntaisista kierroksista 5, jotka sijaitsevat kelakehyksen 6 ympärillä. Kelakehys 6 ja käämitys 5 sijaitsevat tiivistettyinä toisessa elektrodissa 3. Käytön aikana paikallaan käämin 5 pituusakseli sijaitsee oleellisesti 20 pystysuunnassa. Ensimmäisen ja toisen elektrodin pituus- akselit ovat myös oleellisesti pystysuorassa keksinnön yhdessä suositellussa toteutuksessa.

Tarkastettaessa kuvaa 5 mukaanluetuissa piirroksissa, kellosignaali mikroprosessorilta 18 alennetaan jaka-25 maila sopivaan taajuuteen ja johdetaan suureen Q-arvon omaavan suodattimen lävitse ja edelleen vakiovirtalähtee-seen 31. Vaihtovirta kulkee siten ensimmäisen elektrodin 2, maidon 11 (joka on sähköä johtavaa nestettä) ja toisen elektrodin 3 lävitse.

30 Vaihtovirran kulku aiheuttaa sähkömagneettisen kentän 10 muodostumisen ensimmäisen elektrodin 2 ympärille (kuten piirrosten kuvassa 1 on esitetty).

Kela 4 vastaanottaa indusoimalla sähkömagneettisen kentän 10.

35 Indusoitunut sähkömagneettinen kenttä kelasta 4 siirtyy esivahvistimen 32 lävitse ja sitten vahvistettuna 10 74540 matalapäästösuodattimen 13 lävitse. Signaali johdetaan sitten ylipäästösuodattimen 15 kautta tarkkuustasasuuntaa-jaan 16 ja se digitoidaan sitten analogia digitaali-muun-timen 17 avulla. Mikroprosessori 18 säätää signaalijännit-5 teitä vakiovirtalähteestä, oskillaattorilta ja mittaus-kelalta esimerkiksi 4-kanavaisen multipleksointilaitteen 14 avulla. Näitä signaaleja käytetään sitten indusoituneen sähkömagneettisen voiman suhdemittauksen suorittamiseksi. Perussignaali tarkkuustasasuuntaajalta voidaan myös käyttää 10 säiliössä olevan nesteen korkeustasoa. Tämä signaali muuttuu lineaarisesti nesteen korkeuden mukaan.

Esimerkiksi 8 bitin mikrotietokoneyksikkö 18 muodostaa säädön analogisia signaaleja ja nestekidenäyttöä varten. Reaaliaikakelloa 27 käytetään epäoleellisten pii-15 rien poiskytkemiseksi, virtausnopeusinformaation laskemiseksi ja esimerkiksi automaattista virrankatkaisua varten (jos toimintaa ei ole ollut esimerkiksi etukäteen määrätyn 20 minuutin aikana).

Osoiteväylän alemmat kahdeksan bittiä dekoodataan 20 8 bittisen osoitteen lukituspiirin 24 avulla. Muistikartta- menettelyävoidaan käyttää dekoodaamaan muistipiirit RAM 21, EPROM 22, EEPROM 23, nelikanavainen MUX 24 ja näyttö-ohjain 26.

Analogia digitaali-muunnos voidaan suorittaa kuusi-25 kanavaisen, yksiluiskaisen 8-10 bitin analogia digitaali- muuntimen avulla.

Mikrotietokone suorittaa osoituksen, ajoituksen, laskuritoiminnan ja aritmeettiset toimenpiteet, jotka vaaditaan täydellisen analogia digitaalimuunnosjärjestelmän 30 toteuttamiseksi.

Sopivia ohjelmia käytetään digitoidun anturisig-naalin muuttamiseksi esimerkiksi maidon saannoksi, kuten kilogrammoiksi, nauloiksi ja litroiksi. Lisäksi käytettävästä datasta voidaan saada lisätietoa, kuten maidon 35 sähkönjohtavuus, virtausnopeus ja nesteen korkeustason 11 11 74540 suhdemittaukset voidaan laskea. Sopivaa ohjelmistoa voidaan myös käyttää järjestelmän kalibroimiseksi, jolloin kalibrointi eri mittakaava-arvoilla lasketaan ja taltioidaan EEPROM-muistiin 23.

5 Pelkästään esimerkkinä esitetään tapa, jonka avul la sähkömagneettinen voima muunnetaan ja luetaan esimerkiksi lineaariseksi funktioksi sähköisesti johtavasta nesteestä.

On huomattava, että jokaista sopivaa tapaa voidaan 10 käyttää sähkömagneettisen kentän lukemiseen ja sen muuttamiseen lineaariseksi funktioksi.

Käytön aikana sähkömagneettinen kenttä, joka indusoituu kelaan 4, on oleellisesti verrannollinen virtatien pituuteen mitattuna kelan huipun läheisyydestä kohtaan, 15 joka on suunnilleen puolivälissä nesteeseen upotetun kelan pituutta. Keksinnön esillä olevassa muodossa tämä on kela 4 upotettuna maitoon 11 säiliössä 1. Kuitenkin, kuten voidaan havaita, keksintöä voidaan soveltaa yhtä hyvin muiden nesteiden mittaukseen (ei välttämättä säiliössä), kuten 20 esimerkiksi jokien, satamien ja vastaavien mittauksiin.

Tarkasteltaessa seuraavassa esillä olevan keksinnön käyttöä viitataan jälleen piirrosten kuvaan 1,

Likimääräinen arvio anturin herkkyydelle voidaan johtaa helposti jättämällä huomiotta reunavaikutukset.

25 Magneettikentän voimakkuus r metrin päässä pitkästä virtaa johtavasta langasta on 2.1 _ B = - x 10 r 30 Jos kelan leveys on pieni etäisyyteen r verrattuna, tämän kentän kelaan indusoima sähkömotoorinen voima on e = B.A.N-w jossa A = kelan pinta-ala, N = kierrosten lukumää-35 rä ja w = kulmanopeus.

12 74540

Koska kelan pinta-ala on A = L x W, indusoitunut emf (sähkömotoorinen voima) on e * 2 · J- L.W.N.w. ΙΟ-7 volttia.

5 r

Elektrodia voidaan pitää keskinäisinduktorina, jonka suurin keskinäisinduktanssi on M = 0,1 ♦ L . M . N mikrohenryä 10 r

Indusoitunut emf on tällöin e = w . M . I volttia.

Nesteen vaihteleva johtokyky 15 Elektrodin toimintaan ei vaikuta nesteen johtokyky edellyttäen, että johtokyky on tasainen kauttaaltaan säiliössä. Käytännössä tätä ei voida olettaa.

Esimerkiksi maidon johtokyky pyrkii pienenemään lypsyn edistyessä, koska rasvapitoisuus kasvaa jälkimai-20 dossa. Pieneneminen alkuarvosta on tyypillisesti 10 - 20% ja pahimmassa tapauksessa voi se olla 25%.

Yleinen lauseke kelaan indusoituneelle sähkömo-tooriselle voimalle elektrodivirran I vaikutuksesta on 25 Vo'’*0'*3’1 , e = I . b (L - -) o Γ n \ CT dx J° x jossa b on vakio, L on elektrodin tehollinen pituus, 30 ° h on maidon pinnan korkeustaso säiliön pohjan yläpuolella ja on maidon johtokyky korkeudella x säiliön pohjalta.

Ratkaisut kolmelle yksinkertaiselle johtokyky- profiilille ovat:

Tasainen johtokyky 35 e = I . b . (L - h) O 7 13 74540

Johtokyvyn askellasku

Jos johtokyky on tasainen korkeuteen h/2 asti, millä kohtaa se laskee äkillisesti arvoon (l-Qf') kertaa alkuperäinen arvo ja on sen jälkeen vakio, ratkaisu on 5 h 1 - — e - 1 · b <Lo - 2 · -3-dr > 2 ¢/ jos o( on pieni, virhe on likimain .

10 Jos aleneminen on 30%, virhe likimääräistä ratkai sua käytettäessä on 7,5%, kun taas tarkka ratkaisu antaa virheeksi 8,9%.

Lineaarinen johtokyvyn lasku

Oletetaan, että johtokyky pienenee lineaarisesti 15 korkeuteen h siten, että arvo h on (1 -o^) kertaa pohjalla oleva arvo. Tässä tapauksessa i - !.* e = I . b (L_ - & . 3 ) o 2 -j— — M.

1-2 20 _ . o/ jos °c on pieni, virhe on likimain

O

Jos johtokyky pienenee 30%, virhe on 5% käytettäessä likimääräistä ratkaisua tai 5,9% käytettäessä tarkkaa ratkaisua.

25 Tätä keksintöä on esitelty vain esimerkin avulla ja on huomattava, että keksintöön voidaan tehdä muunnoksia ja parannuksia poikkeamatta keksinnön hengestä, mikä määritetään mukaanliitetyissä patenttivaatimuksissa.

Claims (16)

1. Nesteen korkeustason mittausjärjestely, tunnettu siitä, että se käsittää vähintäin ensimmäisen 5 ja toisen toisistaan erillään olevan elektrodin (2, 3); vähintäin yhden pitkänomaisen kelan (4), jolloin mainitut elektrodit (2, 3) ja mainittu kela (4) on sovitettu ainakin osaksi upotettaviksi sähköä johtavaan nesteeseen (11); välineet vaihtovirran johtamiseksi ensimmäisen ja 10 toisen elektrodin (2, 3) lävitse ja niiden välitse sähköä johtavan nesteen (11) vaikutuksesta niin, että muodostuu sähkömagneettinen kenttä (10) ainakin ensimmäisen elektrodin (2) ympärille, jolloin pitkänomainen kela (4) on siten muotoiltu, että kela (4) ottaa vastaan siihen indu-15 soituneen sähkömagneettisen kentän (10); ja välineet sähkömagneettisen kentän (10) muuttamiseksi oleellisesti lineaariseksi funktioksi mainitun sähköä johtavan nesteen (11) syvyydestä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, 20 tunnettu siitä, että kela (4) käsittää yhden tai useampia pituussuuntaisia kierroksia (5).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kela (4) käsittää yhden tai useampia pituussuuntaisia kierroksia (5), että kela (4) 25 sijaitsee toisen elektrodin (3) muodostavassa pitkänomaisessa kotelossa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että ensimmäinen elektrodi (2) on pitkänomainen tanko tai putki.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että elektrodit (2, 3) on muodostettu ruostumattomasta teräksestä.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että pitkänomainen kela (4) kä-35 sittää yhden tai useampia pitkänomaisia kierroksia (5), 15 7454 0 jotka sijaitsevat pitkänomaisen kelakehyksen (6) ympärillä.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kela (4) on siten muotoil- 5 tu ja sovitettu, että siinä on mainitun sähkömagneettisen kentän indusoima virta, jolloin virta on oleellisesti verrannollinen sähkövirran kulkutien pituuteen mitattuna kelan (4) huipusta kohtaan, joka on oleellisesti puolivälissä kelan (4) nesteeseen (11) upotetusta pituu-10 desta.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että sähköisesti johtava neste on maito.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, 15 tunnettu siitä, että elektrodit (2, 3) ja kela (4) on kytketty yhteen muunninyksikön (8) muodostamiseksi.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kela (4) sisältää yhden tai 20 useamman pituussuuntaisen kierroksen ja että kelan (4) yhden tai useamman pituussuuntaisen kierroksen pituussuuntainen akseli on likimain kohtisuorassa ensimmäisen elektrodin (2) ympärille muodostuneen sähkömagneettisen kentän (10) tasoa vastaan.

11. Menetelmä nesteen korkeustason mittaamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää: ensimmäisen ja toisen elektrodin (2, 3) ja vähintäin yhden pitkänomaisen kelan (4) ainakin osittaisen upottamisen sähköä johtavaan nesteeseen (11); vaihtovirran johtamisen en-30 simmäisen ja toisen elektrodin (2, 3) lävitse nesteen (11) välityksellä niin, että sähkömagneettinen kenttä (10) muodostuu ainakin ensimmäisen elektrodin (2) ympärille ja sähkömagneettinen kenttä (10) indusoituu kelaan (4): sähkömagneettisen kentän (10) muuttamisen oleelli-35 sesti lineaariseksi funktioksi mainitun sähköä johtavan nesteen (11) syvyydestä. 16 74540

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kelaan (4) indusoituu sähkövirta, joka on oleellisesti verrannollinen sähkövirran kulkutien pituuteen mitattuna mainitun kelan (4) huipus- 5 ta kohtaan, joka on puolivälissä nesteeseen (11) upotetun kelan (4) pituutta.

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrodit (2, 3) ja kela (4) on ainakin osittain upotettu säiliössä (1) olevaan 10 maitoon.

14. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköisesti johtava neste on maito.

14 74540

15. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että kela (4) sisältää yhden tai useamman pituussuuntaisen kierroksen.

16. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kela (4) käsittää yhden tai useampia pituussuuntaisia kierroksia (5), jolloin yhden 20 tai useamman kierroksen (5) pituusakselit ovat likimain kohtisuorassa ensimmäisen elektrodin (2) ympärille muodostuneen sähkömagneettisen kentän (10) tasoa vastaan. Il 74540