RU2029248C1

RU2029248C1 - Level meter

Info

Publication number: RU2029248C1
Authority: RU
Inventors: Петр Викторович Буренин; Олег Креонидович Сизиков
Original assignee: Петр Викторович Буренин; Олег Креонидович Сизиков
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: measuring equipment. SUBSTANCE: meter has pulse generator, frequency divider, transmitter made up of modulator and signal generator connected in series, areal unit, receiver, binary counter, controlled delay circuit, fixed delay circuit, shapers of the front and back fronts, AND circuit, unit for preliminary processing signal, and indicator unit. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня сыпучих материалов, а также жидкостей. The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the level of bulk materials, as well as liquids.

Наиболее близким аналогом к изобретению является измеритель уровня [1], содержащий первый генератор импульсов, передатчик, выполненный в виде последовательно соединенных модулятора и второго генератора импульсов, приемник, двоичный счетчик, схему совпадения и последовательно соединенные регулируемую и фиксированную линии задержки. The closest analogue to the invention is a level meter [1] containing a first pulse generator, a transmitter made in the form of a series-connected modulator and a second pulse generator, a receiver, a binary counter, a matching circuit, and an adjustable and fixed delay line connected in series.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения. The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement.

Целью изобретения является обеспечение радиоволнового измерения уровня в резервуарах, имеющих помеховые отражения радиосигнала, вызванные выступами стенок, перегородками, балками и другими выступающими элементами конструкций. The aim of the invention is the provision of radio wave level measurement in tanks having interference reflections of the radio signal caused by protrusions of walls, partitions, beams and other protruding structural elements.

Целью также является уменьшение зоны нечувствительности и повышение точности измерений. The goal is also to reduce the deadband and increase the accuracy of measurements.

Цель достигается тем, что в измерителе уровня, содержащем первый генератор импульсов, передатчик, выполненный в виде последовательно соединенных модулятора и второго генератора импульсов, приемник, двоичный счетчик, схему совпадения и последовательно соединенные регулируемую и фиксированную линии задержки, второй генератор импульсов выполнен в виде генератора радиосигнала, а в измеритель дополнительно введены антенный модуль, последовательно включенный между передатчиком и приемником, формирователи переднего и заднего фронтов, последовательно соединенные блок предварительной обработки сигнала и индикаторный модуль, и делитель частоты, выходы которого подключены к входам передатчика и двоичного счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами регулируемой линии задержки, к сигнальному входу которой подключен опорный выход передатчика или выход приемника, соединенный также с входом формирователя заднего фронта, выход которого и выход формирователя переднего фронта подключены к входам схемы совпадения, выход которой соединен с вторым входом блока предварительной обработки сигнала, к первому и третьему входам которого подключены выходы соответственно двоичного счетчика и первого генератора импульсов, соединенного также с входом делителя частоты, при этом выход фиксированной линии задержки подключен к входу формирователя переднего фронта, модулятор выполнен в виде последовательно соединенных генератора накачки, формирующей длинной линии и коммутатора, выход которого является выходом модулятора, при этом формирующая длинная линия выполнена из отрезка коаксиального кабеля, из которого выполнена также фиксированная линия задержки, длина которой равна двум длинам формирующей длинной линии, блок предварительной обработки сигнала выполнен в виде триггера и последовательно соединенных генератора меандра, ключа и усилителя, выход которого является выходом блока предварительной обработки сигнала, при этом выход триггера подключен к управляющему входу ключа, а входы установки и сброса триггера и синхронизирующий вход генератора меандра являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока предварительной обработки сигнала, а индикаторный модуль выполнен в виде последовательно соединенных полосно-пропускающего фильтра, усилителя-ограничителя, масштабирующего делителя частоты, десятичного счетчика, регистра и цифрового индикатора, интегратора, подключенного к выходу усилителя-ограничителя, и каскадов выделения переднего и заднего фронтов, включенных между выходом интегратора и соответственно входом установки десятичного счетчика и тактовым входом регистра, причем вход полосно-пропускающего фильтра является входом индикаторного модуля, а приемник выполнен с усилительными каскадами и с управляемым аттенюатором, включенным между усилительными каскадами, при этом входы управления аттенюатора соединены с выходами двоичного счетчика. The goal is achieved in that in a level meter containing a first pulse generator, a transmitter made in the form of a series-connected modulator and a second pulse generator, a receiver, a binary counter, a matching circuit and series-connected adjustable and fixed delay lines, the second pulse generator is made in the form of a generator of the radio signal, and an additional antenna module, connected in series between the transmitter and the receiver, shapers of the leading and trailing edges, interconnected signal preprocessing unit and an indicator module, and a frequency divider, the outputs of which are connected to the inputs of the transmitter and the binary counter, the outputs of which are connected to the control inputs of an adjustable delay line, the signal input of which is connected to the transmitter reference output or the output of the receiver, also connected to the input shaper of the trailing edge, the output of which and the output of the shaper of the leading edge are connected to the inputs of the matching circuit, the output of which is connected to the second input of the pre variable signal processing, to the first and third inputs of which the outputs of the binary counter and the first pulse generator are connected, which is also connected to the input of the frequency divider, while the output of the fixed delay line is connected to the input of the leading edge shaper, the modulator is made in the form of series-connected pump generator, forming a long line and a switch, the output of which is the output of the modulator, while the forming long line is made of a piece of coaxial cable, of which A fixed delay line is also made, the length of which is two lengths of the forming long line, the signal preprocessing unit is made in the form of a trigger and a serially connected meander generator, key and amplifier, the output of which is the output of the signal preprocessing unit, while the trigger output is connected to the control the key input, and the trigger installation and reset inputs and the synchronization input of the meander generator are the first, second, and third inputs of the preliminary signal processing, and the indicator module is made in the form of a series-connected pass-pass filter, an amplifier-limiter, a scaling frequency divider, a decimal counter, a register and a digital indicator, an integrator connected to the output of the amplifier-limiter, and cascades for the selection of leading and trailing edges included between the output of the integrator and, accordingly, the input of the decimal counter setting and the clock input of the register, and the input of the pass-pass filter is the input of the indicator mode I, and the receiver is arranged amplifier stages and with a controllable attenuator, connected between the amplifier stages, wherein the attenuator control inputs connected to the outputs of the binary counter.

На фиг. 1 изображена структурная схема измерителя; на фиг.2 - структурная схема варианта выполнения модулятора; на фиг.3 и 4 приведены временные диаграммы работы измерителя уровня, причем на фиг.3 - для интервала времени, соответствующего полному циклу измерения из N периодов, а на фиг.4 - для интервала времени, соответствующего времени распространения радиосигнала. In FIG. 1 shows a block diagram of a meter; figure 2 is a structural diagram of an embodiment of the modulator; figure 3 and 4 shows the timing diagrams of the level meter, and figure 3 - for the time interval corresponding to the complete measurement cycle of N periods, and figure 4 - for the time interval corresponding to the propagation time of the radio signal.

Измеритель уровня содержит первый генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 1, а первый выход делителя 2 - к входу передатчика 3, выполненного в виде последовательно соединенных модулятора 4 и генератора 5 радиосигнала. К выходу передатчика 3 подсоединен вход антенного модуля 6, выход которого подключен к входу приемника 7. Делитель 2 частоты вторым входом подключен к входу двоичного счетчика 8, выходы которого соединены с управляющими входами регулируемой линии 9 задержки. Сигнальный вход линии 9 задержки подключен к опорному выходу передатчика 3 или к выходу приемника 7, а ее выход соединен с входом фиксированной линии 10 задержки, выход которой подключен к входу формирователя 11 переднего фронта. Выход приемника 7 соединен с входом формирователя 12 заднего фронта, выход которого а также выход формирователя 11 подключены к входам схемы 13 совпадения, выход которой соединен с вторым входом блока 14 предварительной обработки сигнала, к первому и третьему входам которого подключены выходы соответственно счетчика 8 и генератора 1. Выход блока 14 соединен с входом индикаторного модуля 15. Предлагаемый вариант блока 14 содержит триггер 16 и последовательно соединенные генератор 17 меандра, ключ 18 и усилитель 19, выход которого является выходом блока 14, при этом выход триггера 16 подключен к управляющему входу ключа 18, а входы установки и сброса триггера 16 и синхронизирующий вход генератора 17 являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока 14. Предлагаемый вариант индикаторного модуля 15 содержит последовательно соединенные полосно-пропускающий фильтр 20, усилитель-ограничитель 21, масштабирующий делитель 22 частоты, десятичный счетчик 23, параллельный регистр 24 и цифровой индикатор 25, а также интегратор 26, подключенный к выходу усилителя-ограничителя 21. Выход интегратора 26 соединен с входами каскада 27 выделения переднего фронта и каскада 28 выделения заднего фронта, а выходы этих каскадов подключены соответственно к входу установки начального состояния счетчика 23 и к тактовому входу регистра 24. The level meter contains a first pulse generator 1, a frequency divider 2, the input of which is connected to the output of the generator 1, and the first output of the divider 2 - to the input of the transmitter 3, made in the form of series-connected modulator 4 and the radio signal generator 5. The output of the transmitter 3 is connected to the input of the antenna module 6, the output of which is connected to the input of the receiver 7. The frequency divider 2 is connected by a second input to the input of the binary counter 8, the outputs of which are connected to the control inputs of the adjustable delay line 9. The signal input of the delay line 9 is connected to the reference output of the transmitter 3 or to the output of the receiver 7, and its output is connected to the input of the fixed delay line 10, the output of which is connected to the input of the leading edge driver 11. The output of the receiver 7 is connected to the input of the trailing edge shaper 12, the output of which and the output of the shaper 11 are connected to the inputs of the coincidence circuit 13, the output of which is connected to the second input of the signal preprocessing unit 14, the outputs of the counter 8 and the generator are connected to the first and third inputs of it 1. The output of block 14 is connected to the input of the indicator module 15. The proposed version of block 14 contains a trigger 16 and serially connected meander generator 17, key 18 and amplifier 19, the output of which is the output of the unit and 14, while the output of the trigger 16 is connected to the control input of the key 18, and the inputs of the installation and reset of the trigger 16 and the synchronizing input of the generator 17 are the first, second and third inputs of the unit 14. The proposed indicator module 15 contains a series-connected pass-pass filter 20, a limiter amplifier 21, a scaling frequency divider 22, a decimal counter 23, a parallel register 24 and a digital indicator 25, as well as an integrator 26, connected to the output of the limiter amplifier 21. The output of the integrator 2 6 is connected to the inputs of the leading edge allocation stage 27 and the trailing edge allocation stage 28, and the outputs of these stages are connected respectively to the input of the initial state setting of the counter 23 and to the clock input of the register 24.

Предлагаемый вариант модулятора 4 содержит последовательно соединенные генератор 29 накачки, формирующую длинную линию 30 и коммутатор 31, выход которого является выходом модулятора 4. The proposed version of the modulator 4 contains a series-connected pump generator 29, forming a long line 30 and a switch 31, the output of which is the output of the modulator 4.

В одном из вариантов выполнения предлагаемого устройства в состав приемника 7 введен управляемый аттенюатор 32, включенный между усилительными каскадами 33 приемника, при этом входы управления аттенюатора 32 подсоединены к выходам двоичного счетчика 8. In one embodiment of the proposed device, a controlled attenuator 32 is included in the receiver 7, which is connected between the amplifier stages 33 of the receiver, while the control inputs of the attenuator 32 are connected to the outputs of the binary counter 8.

Работает измеритель уровня следующим образом. The level meter works as follows.

Импульсный генератор 1 вырабатывает импульс с постоянной частотой следования (в изготовленных измерителях эта частота выбрана равной 32 кГц. Для наглядности далее по тексту в скобках будут приводиться реальные значения параметров). В делителе 2 частоты последовательность импульсов делится таким образом, что на первом и втором выходах делителя 2 вновь образованные последовательности импульсов с меньшей частотой следования (400 Гц) сдвинуты относительно друг друга так, как показано на фиг.3а,б. Причем импульсы на втором выходе делителя 2 опережают импульсы, полученные с первого выхода на величину 500 мкс, превышающую время переключения регулируемой линии 9 задержки. В передатчике 3 импульсами с первого выхода делителя 2 запускается модулятор 4, который формирует короткий импульс (20 нс). В частном случае выполнения модулятора 4, показанном на фиг.2, сигнал запуска подается на генератор 29 накачки, выполняемый, например, в виде ждущего одновибратора с высоковольтным выходом (180 В). Снимаемый с генератора 29 высоковольтный импульс заряжает формирующую длинную линию 30. При достижении напряжением в линии некоторого порогового значения (160 В) срабатывает коммутатор 31 и линия 30 начинает разряжаться через активный элемент (диод Ганна) генератора 5 радиосигнала. Время разряда (20 нс) задается электрической длиной формирующей длинной линии 30. Сформированный генератором 5 радиосигнала короткий радиоимпульс (см. фиг.4а) излучается антенным модулем 6 в направлении поверхности материала, до которой измеряют расстояние. Принятый антенным модулем 6 отраженный от поверхности материала радиосигнал поступает на вход приемника 7. Кроме того, как показано на фиг.4б, на вход приемника поступают сигналы, отраженные от различных неоднородностей, находящихся между антенным модулем и поверхностью материала, заполняющего резервуар, и еще паразитный сигнал, обусловленный конечной развязкой между входом и выходом антенного модуля 6. Эти радиосигналы в приемнике 7 усиливаются, преобразуются и с выхода приемника 7 короткие отсчетные видеоимпульсы, соответствующие принятым радиоимпульсам (см. фиг.4д), поступают на формирователь 12 заднего фронта. В формирователе 12 заднего фронта производится уменьшение длительности заднего фронта видеоимпульса, поступившего на вход формирователя 12, и временная привязка этого укороченного заднего фронта, причем привязка не зависит от амплитуды входного видеоимпульса. Сформированный таким образом видеоимпульс подается с выхода формирователя 12 на второй вход схемы 13 совпадения. Pulse generator 1 generates a pulse with a constant repetition rate (in the manufactured meters, this frequency is chosen equal to 32 kHz. For clarity, real parameters will be given in parentheses below). In the frequency divider 2, the pulse sequence is divided in such a way that at the first and second outputs of the divider 2, the newly formed pulse sequences with a lower repetition rate (400 Hz) are shifted relative to each other as shown in figa, b. Moreover, the pulses at the second output of the divider 2 are ahead of the pulses received from the first output by a value of 500 μs, exceeding the switching time of the adjustable delay line 9. In the transmitter 3, pulses from the first output of the divider 2 start the modulator 4, which generates a short pulse (20 ns). In the particular case of the execution of the modulator 4, shown in figure 2, the trigger signal is supplied to the pump generator 29, performed, for example, in the form of a standby single-vibrator with a high voltage output (180 V). The high-voltage pulse removed from the generator 29 charges the long line 30, forming. When the voltage in the line reaches a certain threshold value (160 V), the switch 31 is activated and the line 30 begins to discharge through the active element (Gunn diode) of the radio signal generator 5. The discharge time (20 ns) is determined by the electric length of the forming long line 30. A short radio pulse generated by the radio signal generator 5 (see Fig. 4a) is emitted by the antenna module 6 in the direction of the material surface to which the distance is measured. The radio signal reflected from the surface of the material received by the antenna module 6 is fed to the input of the receiver 7. In addition, as shown in Fig. 4b, the signals received from the various inhomogeneities between the antenna module and the surface of the material filling the tank are received at the input of the receiver, and it is also spurious the signal due to the final isolation between the input and output of the antenna module 6. These radio signals in the receiver 7 are amplified, converted, and from the output of the receiver 7 short counting video pulses corresponding to These radio pulses (see Fig. 4e) are supplied to the trailing edge shaper 12. In the shaper of the trailing edge 12, the duration of the trailing edge of the video pulse received at the input of the shaper 12 is reduced and the timing of this shortened trailing edge is made, and the binding does not depend on the amplitude of the input video pulse. The thus formed video pulse is supplied from the output of the driver 12 to the second input of the coincidence circuit 13.

Одновременно с появлением на выходе передатчика 3 импульсно-модулированного радиосигнала на опорном выходе передатчика 3 формируется опорный видеоимпульс, соответствующий по времени излученному радиосигналу. Этот опорный сигнал может быть получен в передатчике 3 как непосредственно с выхода модулятора 4, так и с направленного ответвителя с детекторной секцией, дополнительно введенных между выходом генератора 5 радиосигнала и выходом передатчика 3. Опорный импульс может быть также снят с выхода приемника 7, поскольку излученный радиосигнал из-за ограниченной развязки между входом и выходом антенного модуля 6 просачивается на вход приемника 7 (см. фиг.4б, д). Снятый либо с передатчика 3, либо с приемника 7 опорный импульс (см. фиг. 4в) подается на вход регулируемой линии 9 задержки и далее через фиксированную линию 10 задержки подается на формирователь 11 переднего фронта. Эпюра этого задержанного сигнала показана на фиг.4г. В формирователе 11 производятся уменьшение длительности переднего фронта задержанного опорного импульса и временная привязка этого укороченного переднего фронта. Сформированный задержанный опорный импульс подается (см. фиг.4ж) на первый вход схемы 13 совпадения. При совпадении по времени входных сигналов схемы 13 совпадения на ее выходе формируется импульс сравнительно большой длительности (10 мкс), который подается на второй вход блока 14 предварительной обработки сигнала (в описанном частном случае выполнения блока 14 - на вход сброса триггера 16). Simultaneously with the appearance of a pulse-modulated radio signal at the output of the transmitter 3, a reference video pulse corresponding in time to the emitted radio signal is formed at the reference output of the transmitter 3. This reference signal can be received in the transmitter 3 both directly from the output of the modulator 4, and from a directional coupler with a detector section, additionally inserted between the output of the radio signal generator 5 and the output of the transmitter 3. The reference pulse can also be taken from the output of the receiver 7, since the emitted the radio signal due to the limited isolation between the input and output of the antenna module 6 leaks to the input of the receiver 7 (see figb, d). The reference pulse taken either from the transmitter 3 or from the receiver 7 (see Fig. 4c) is supplied to the input of the adjustable delay line 9 and then, through a fixed delay line 10, it is supplied to the leading edge shaper 11. A plot of this delayed signal is shown in FIG. In the former 11, the leading edge of the delayed reference pulse is reduced in duration and this shortened leading edge is temporarily referenced. The generated delayed reference pulse is supplied (see FIG. 4g) to the first input of the matching circuit 13. When the input signals of the matching circuit 13 coincide in time, a pulse of relatively long duration (10 μs) is generated at its output, which is fed to the second input of the signal preprocessing unit 14 (in the described particular case of block 14, to the trigger reset input 16).

Регулируемая линия 9 задержки перестраивается от максимальной задержки до минимальной дискретными шагами так, что каждый шаг соответствует периоду излучения радиосигнала (см. фиг.3а-в). Это достигается тем, что синхроимпульсы с второго выхода делителя 2 частоты периодически изменяют состояние двоичного счетчика 8, выходы которого подключены к управляющим входам регулируемой линии 9 задержки. Величина задержки τ линии 9 определяется выражением τ = К Δτ , где К - число, записанное в разрядах счетчика; Δτ - дискрет изменения задержки. Число К, записанное в разрядах счетчика, с приходом импульса с второго выхода делителя 2 частоты изменяется на единицу от N до 0, где N - количество периодов, составляющих цикл измерения. Число К связано с текущим номером n периода измерения соотношением:
K = N-n.The adjustable delay line 9 is tuned from the maximum delay to the minimum in discrete steps so that each step corresponds to the period of emission of the radio signal (see figa-c). This is achieved by the fact that the clock pulses from the second output of the frequency divider 2 periodically change the state of the binary counter 8, the outputs of which are connected to the control inputs of the adjustable delay line 9. The delay value τ of line 9 is determined by the expression τ = K Δτ, where K is the number recorded in the bits of the counter; Δτ is the delay variation discrete. The number K recorded in the bits of the counter, with the arrival of a pulse from the second output of the frequency divider 2, changes by one from N to 0, where N is the number of periods that make up the measurement cycle. The number K is associated with the current number n of the measurement period by the ratio:
K = Nn.

Задержка опорного импульса определяется суммой задержек в регулируемой линии 9 задержки и в фиксированной линии 10. Величина задержки линии 10 устанавливается равной длительности излученного импульса (20 нс). Этим условием обеспечивается срабатывание схемы 13 совпадения при равенстве времен задержки отсчетного сигнала (задержка которого вызвана распространением до отражающей поверхности и назад) и опорного сигнала в регулируемой линии 9 задержки. По номеру n периода, на котором было впервые получено совпадение, определяют измеряемый уровень R из выражения
R = (N-n)

где С - скорость распространения радиосигнала.The delay of the reference pulse is determined by the sum of the delays in the adjustable delay line 9 and in the fixed line 10. The delay value of line 10 is set equal to the duration of the emitted pulse (20 ns). This condition ensures that the coincidence circuit 13 is triggered when the delay times of the reference signal (the delay of which is caused by propagation to the reflecting surface and back) are equal to the reference signal in the adjustable delay line 9. By the number n of the period on which the match was first obtained, the measured level R is determined from the expression
R = (Nn)

where C is the propagation speed of the radio signal.

Дискрет Δτ изменения задержки и количество N периодов в цикле измерения выбирают, исходя из соотношений
Δτ =

N = 1 +

где Δ R - требуемый дискрет (точность) измерения уровня;
Δ R_макс - максимальное возможное значение уровня в резервуаре (глубина резервуара).The discrete Δτ of the delay change and the number of N periods in the measurement cycle are selected based on the relations
Δτ =

N = 1 +

where Δ R is the required discrete (accuracy) level measurement;
Δ R _max - the maximum possible level value in the tank (tank depth).

Согласно п. 2 формулы, указанное равенство времени задержки линии 10 и длительности опорного импульса в частном случае выполнения модулятора 4 достигается за счет того, что длина кабеля линии 10 выбирается в 2 раза большей длины кабеля формирующей длинной линии 30 при использовании в них кабеля одного типа. According to paragraph 2 of the formula, the specified equality of the delay time of the line 10 and the duration of the reference pulse in the particular case of the execution of the modulator 4 is achieved due to the fact that the cable length of the line 10 is selected 2 times the length of the cable forming a long line 30 when using the same type of cable in them .

Номер n периода совпадения регистрируется в блоке 14 предварительной обработки сигнала, для чего блок 14 подключен первым входом к двоичному счетчику 8, а вторым входом - к выходу схемы 13 совпадения. Зафиксированный номер n переводится в величину уровня в индикаторном модуле 15. The number n of the coincidence period is registered in the signal preprocessing unit 14, for which the unit 14 is connected by the first input to the binary counter 8, and the second input to the output of the matching circuit 13. The fixed number n is converted to the level value in the indicator module 15.

В частном случае выполнения измерителя (п.3 формулы) для передачи номера n в модуль 15 по линии связи в условиях действия помех (например, для передачи информации по силовому кабелю) и для упрощения преобразования номера n в десятичное число, показывающее измеряемый уровень, использованы следующие кодирование и обработка информации. In the particular case of performing the meter (claim 3 of the formula) for transmitting number n to module 15 via a communication line under the influence of interference (for example, for transmitting information via a power cable) and to simplify the conversion of number n to a decimal number indicating the measured level, The following coding and processing of information.

С началом поиска отраженного радиосигнала (начало цикла измерения) по сигналу с двоичного счетчика 8 запускается триггер 16, который открывает ключ 18. В результате низкочастотный сигнал (16 кГц) (см. фиг.3г) с генератора 17 меандра подается на узкополосный усилитель 19 и далее на выход блока 14 в линию связи. With the beginning of the search for the reflected radio signal (the beginning of the measurement cycle), the trigger 16 launches according to the signal from the binary counter 8, which opens the key 18. As a result, a low-frequency signal (16 kHz) (see Fig. 3d) is supplied from the square wave generator 17 to a narrow-band amplifier 19 and further to the output of block 14 to the communication line.

В момент окончания поиска при совпадении во времени переднего фронта опорного и заднего фронтов отсчетного импульса сигналом со схемы 13 совпадения триггер 16 сбрасывается в исходное состояние и ключ 18 запирается. Передача сигнала по линии связи в индикаторный модуль 15 прекращается. At the end of the search, when the leading edge of the reference and trailing edges of the reference pulse coincides in time, the trigger 16 is reset to the initial state by the signal from the matching circuit 13 and the key 18 is locked. The signal transmission over the communication line to the indicator module 15 is terminated.

Таким образом, информация о номере периода совпадения заложена в длительность радиосигнала (посылки) на выходе блока 14, а точнее, в количество периодов колебаний этого радиосигнала. Thus, information about the number of the coincidence period is embedded in the duration of the radio signal (sending) at the output of block 14, or rather, in the number of oscillation periods of this radio signal.

Для исключения влияния на результат измерения нестабильности генераторов 17 и 1 генератор 17 синхронизируют импульсным генератором 1, в результате при изменении частоты генератора 1 изменяется длительность радиосигнала на выходе блока 14, но количество периодов колебаний в этой посылке определяется только номером n периода совпадения и не зависит от стабильности генераторов 1, 17. Для простоты обеспечения синхронизации (частота 32 кГц) импульсного генератора 1 выбирается в 2 раза большей частоты генератора 17 меандра, при этом частота следования тактовых импульсов (400 Гц), показанных на фиг.3б, задается выбором коэффициента деления делителя 2 частоты. To exclude the influence on the measurement result of the instability of the generators 17 and 1, the generator 17 is synchronized by a pulse generator 1, as a result, when the frequency of the generator 1 changes, the duration of the radio signal at the output of block 14 changes, but the number of oscillation periods in this package is determined only by the number n of the coincidence period and does not depend on stability of the generators 1, 17. For simplicity, the synchronization (frequency 32 kHz) of the pulse generator 1 is chosen 2 times the frequency of the generator 17 meander, while the repetition rate I clock pulses (400 Hz), shown in figb, is given by the choice of the division ratio of the frequency divider 2.

Так как тактовыми импульсами задается длительность одного периода измерения, то тем самым и определяется количество периодов колебаний в линии связи, приходящихся на один дискрет уровня. Since clock pulses specify the duration of one measurement period, this determines the number of oscillation periods in the communication line per one level discrete.

Количество периодов (128) цикла измерения и соответственно максимальное число N дискретов измерения задаются разрядностью двоичного счетчика 8. The number of periods (128) of the measurement cycle and, accordingly, the maximum number N of measurement discretes are set by the resolution of binary counter 8.

Информационная посылка с линии связи поступает в индикаторный модуль 15 на вход полосно-пропускающего фильтра 20, который настроен на частоту генератора 17 и обеспечивает селекцию входного сигнала от помех линии связи. The information package from the communication line enters the indicator module 15 at the input of the pass-pass filter 20, which is tuned to the frequency of the generator 17 and provides selection of the input signal from interference of the communication line.

После усилителя-ограничителя 21, а затем масштабирующего делителя 22 сформированный импульсный входной сигнал подается на вычитающий вход десятичного счетчика 23. Для исключения ложных срабатываний счетчика 23 от одиночных импульсных помех в интеграторе 26 формируется огибающая посылки. Начало посылки фиксируется в каскаде 27 выделения переднего фронта (см. фиг. 3е) и переводит счетчик 23 в исходное состояние - запись в него максимального измеряемого уровня (32 м). Сигнал конца посылки (см. фиг.3ж) формируется посредством каскада 28 выделения заднего фронта и подается на тактовый вход регистра 24. Таким образом, то число импульсов, которое было подсчитано счетчиком 23 за время передачи посылки, оказывается записанным в параллельный регистр 24. Записанное число отображается цифровым индикатором 25 непосредственно в метрах (дециметрах). Для преобразования номера периода совпадения непосредственно в измеряемый уровень используется масштабирующий делитель 22 частоты, с помощью которого количество импульсов посылки делится в необходимой пропорции (16). Поскольку введение интегратора 26 уменьшает длительность посылки на несколько импульсов (8 имп), то для компенсации этого длительность самой посылки увеличивают на указанное число импульсов. Триггер 16 запускается импульсом, соответствующим по времени первому из импульсов на втором выходе делителя 2, а сбрасывается триггер 16 импульсом, соответствующим по времени импульсам с первого выхода делителя 2. Импульсы на первом выходе делителя 2 задержаны относительно импульсов на втором его выходе, чем и обеспечивается увеличение длительности посылки. After the amplifier-limiter 21, and then the scaling divider 22, the generated pulse input signal is fed to the subtracting input of the decimal counter 23. To exclude false alarms of the counter 23 from single pulse interference, the envelope of the package is formed in the integrator 26. The beginning of the parcel is fixed in the cascade 27 of the selection of the leading edge (see Fig. 3e) and puts the counter 23 in its initial state - writing to it the maximum measured level (32 m). The signal of the end of the package (see FIG. 3g) is generated by the trailing edge selection stage 28 and is supplied to the clock input of the register 24. Thus, the number of pulses that were counted by the counter 23 during the transmission of the package is recorded in parallel register 24. The recorded the number is displayed by a digital indicator 25 directly in meters (decimeters). To convert the coincidence period number directly to the measured level, a scaling frequency divider 22 is used, with which the number of sending pulses is divided in the necessary proportion (16). Since the introduction of the integrator 26 reduces the duration of the package by several pulses (8 pulses), to compensate for this, the duration of the package itself is increased by the indicated number of pulses. The trigger 16 is triggered by a pulse corresponding in time to the first of the pulses at the second output of the divider 2, and the trigger 16 is reset by a pulse corresponding in time to the pulses from the first output of the divider 2. The pulses at the first output of the divider 2 are delayed relative to the pulses at its second output, which ensures increase in the duration of the parcel.

Для проведения измерений уровня в резервуарах большой глубины со слабым отражением радиосигнала от измеряемого материала приходится обеспечивать очень высокую чувствительность приемника при широком динамическом диапазоне входных сигналов. Возможные в этом случае нелинейные искажения сигнала в приемнике 7 устраняются путем введения между каскадами 33 приемника 7 аттенюатора 32, управляемого двоичным счетчиком 8. Причем как показано на фиг.3з, в начале цикла измерения ослабление аттенюатора минимально, а в конце цикла - максимально. To conduct level measurements in tanks of great depth with weak reflection of the radio signal from the measured material, it is necessary to provide a very high sensitivity of the receiver with a wide dynamic range of input signals. The possible nonlinear distortion of the signal in the receiver 7 is eliminated by introducing between the stages 33 of the receiver 7 an attenuator 32 controlled by a binary counter 8. Moreover, as shown in FIG. 3c, the attenuator attenuation is minimal at the beginning of the measurement cycle and maximum at the end of the cycle.

Claims

1. LEVEL METER, comprising a first pulse generator, a transmitter made in the form of a series-connected modulator and a second pulse generator, a receiver, a binary counter, a matching circuit and series-connected adjustable and fixed delay lines, characterized in that the second pulse generator is made in the form of a generator a radio signal, and an antenna module is added to the meter; it is connected in series between the transmitter and the receiver, the driver of the leading and trailing edges, properly connected signal preprocessing unit and an indicator module, and a frequency divider, the outputs of which are connected to the inputs of the transmitter and the binary counter, the first outputs of which are connected to the control inputs of the adjustable delay line, the signal input of which is connected to the transmitter reference output or the receiver output, also connected to the input of the shaper of the leading edge, the output of which and the output of the shaper of the leading edge are connected to the inputs of the matching circuit, the output of which is connected to the second input of the block dvaritelnoy signal processing to first and third inputs of which are connected respectively outputs the binary counter and the first pulse generator, also connected to the input of the frequency divider, the fixed delay line output is connected to an input of the leading edge.

2. The meter according to claim 1, characterized in that the modulator is made in the form of series-connected pump generator, forming a long line and a switch, the output of which is the output of the modulator, while the forming long line is made of a piece of coaxial cable, from which a fixed line is also made delays, the length of which is equal to two lengths of the forming long line.

3. The meter according to claim 1, characterized in that the signal pre-processing unit is made in the form of a trigger and a serially connected meander generator, key and amplifier, the output of which is the output of the signal pre-processing unit, while the trigger output is connected to the control input of the key, and the trigger installation and reset inputs and the synchronization input of the meander generator are the first, second, and third inputs of the signal preprocessing unit, respectively, and the indicator module is designed as a follower but connected by a pass-pass filter, an amplifier-limiter, a scaling frequency divider, a decimal counter, a register and a digital indicator, an integrator connected to the output of the amplifier-limiter, and cascades for the selection of leading and trailing edges connected between the integrator output and the decimal counter setup input and the clock input of the register, and the input of the pass-pass filter is the input of the indicator module.

2. The meter according to claim 1, characterized in that the receiver is made with amplifier stages and with a controlled attenuator connected between the amplifier stages, while the control inputs of the attenuator are connected to the outputs of the binary counter.