RU2083955C1 - Method of measurement of level of liquid - Google Patents
Method of measurement of level of liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2083955C1 RU2083955C1 RU94037440A RU94037440A RU2083955C1 RU 2083955 C1 RU2083955 C1 RU 2083955C1 RU 94037440 A RU94037440 A RU 94037440A RU 94037440 A RU94037440 A RU 94037440A RU 2083955 C1 RU2083955 C1 RU 2083955C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- resistance
- level
- adder
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня электропроводных жидкостей с применением погружных электродов. The invention relates to instrumentation and can be used to measure the level of conductive fluids using submersible electrodes.
Известен электротермический способ измерения уровня жидкости (см. патент ФРГ N 3423802, кл. G 01 F 32/24, 1986 г.), основанный на измерении сопротивления погружного электрода, выполненного в виде нагреваемого резистора с положительным температурным коэффициентом. Known electrothermal method of measuring the liquid level (see Germany patent N 3423802, CL G 01 F 32/24, 1986), based on the measurement of the resistance of the immersion electrode, made in the form of a heated resistor with a positive temperature coefficient.
Недостатком данного способа является ограниченная точность, обусловленная влиянием температуры окружающей среды. The disadvantage of this method is the limited accuracy due to the influence of ambient temperature.
Известен способ измерения уровня жидкости, основанный на измерении активного сопротивления между погружными электродами (см. Н.А. Можегов. Автоматические средства измерений объема, уровня и пористости материалов. М. Энергоатомиздат, 1990, с. 27). A known method of measuring the liquid level, based on measuring the active resistance between the immersion electrodes (see N. A. Mozhegov. Automatic measuring instruments for the volume, level and porosity of materials. M. Energoatomizdat, 1990, p. 27).
Недостатком данного способа является ограниченная точность измерения уровня. The disadvantage of this method is the limited accuracy of the level measurement.
Прототипом изобретения является способ измерения уровня по пат. РФ N 2008625, кл. G 01 F 23/24, 1994), заключающийся в том, что измеряют сопротивление R1 в цепи между первым и вторым электродами, изменяют сопротивление электродов в "к" раз, измеряют сопротивление R2 в цепи, а уровень жидкости lx определяют по формуле:
,
где
S площадь поперечного сечения электрода;
ρ удельное сопротивление электродов (к>0, к≠1).A prototype of the invention is a level measurement method according to US Pat. RF N 2008625, class G 01 F 23/24, 1994), consisting in the fact that they measure the resistance R 1 in the circuit between the first and second electrodes, change the resistance of the electrodes "k" times, measure the resistance R 2 in the circuit, and the liquid level l x is determined by the formula:
,
Where
S is the cross-sectional area of the electrode;
ρ specific resistance of the electrodes (k> 0, k ≠ 1).
Недостатком данного способа является ограниченная область применения из-за необходимости изменять удельное сопротивление электродов, что требует использования либо нетиповых электродов, либо дополнительных электродов, подключаемых параллельно первым. The disadvantage of this method is the limited scope due to the need to change the resistivity of the electrodes, which requires the use of either atypical electrodes or additional electrodes connected in parallel with the first.
Техническим результатом использования изобретения является расширение области применения способа за счет обеспечения возможности использования типовых электродов. The technical result of using the invention is to expand the scope of the method by providing the possibility of using standard electrodes.
Указанный результат достигается за счет того, что в способе измерения уровня жидкости, заключающимся в измерении сопротивления R1 в цепи между первым и вторым электродами, по которому находят значение уровня, дополнительно измеряют глубину погружения на D, измеряют сопротивление R2 в цепи, а уровень жидкости lx определяют по формуле:
при поднятии электродов
,
где
R0= ρ•l0/Sэ сопротивление электродов;
ρ удельное сопротивление электродов;
Sэ площадь поперечного сечения электродов;
l0 длина электродов;
при опускании электродов
.This result is achieved due to the fact that in the method of measuring the liquid level, which consists in measuring the resistance R 1 in the circuit between the first and second electrodes, by which the level value is found, the immersion depth is additionally measured on D, the resistance R 2 in the circuit is measured, and the level liquids l x are determined by the formula:
when lifting electrodes
,
Where
R 0 = ρ • l 0 / S e the resistance of the electrodes;
ρ resistivity of the electrodes;
S e the cross-sectional area of the electrodes;
l 0 is the length of the electrodes;
when lowering the electrodes
.
Сущность изобретения заключается в следующем. На точность работы омических уровнемеров в существенной мере влияет заранее неизвестное или трудно учитываемое контактное сопротивление жидкости Rк между погружными частями электродов. Указанная ситуация возникает, например, при изменении уровня воды в шлюзах, когда значение Rк зависит от погодных условий (влага, температура), различных примесей органического и (или) неорганического происхождения.The invention consists in the following. The accuracy of the ohmic level gauges is significantly affected by the previously unknown or difficult to account contact resistance of the fluid R k between the immersion parts of the electrodes. This situation occurs, for example, when the water level in the locks changes, when the value of R k depends on weather conditions (moisture, temperature), various impurities of organic and (or) inorganic origin.
для исключения влияния Rк на результат измерения lx используется информационная избыточность измерение осуществляют при двух значениях глубины погружения электродов.To eliminate the influence of R k on the measurement result l x , information redundancy is used. The measurement is carried out at two values of the electrode immersion depth.
Отличительным признаком предложенного способа измерения является изменение глубины погружения электродов во втором цикле измерения. A distinctive feature of the proposed measurement method is the change in the immersion depth of the electrodes in the second measurement cycle.
На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предложенный способ измерения, с одной парой электродов; на фиг.2 схема устройства, изображенного на фиг.1, электроды которого сдвинуты по вертикали относительно исходного положения; на фиг.3 схема устройства, реализующего предложенный способ измерения уровня, имеющего две пары электродов, сдвинутых по вертикали друг относительно друга на Δ>0 на фиг.4 схема автоматического уровнемера; на фиг. 5 вариант технической реализации блока вычислений автоматического уровнемера; на фиг. 6 второй вариант технической реализации блока вычислений; на фиг.7 третий вариант технической реализации блока вычислений. Figure 1 presents a diagram of a device that implements the proposed method of measurement, with one pair of electrodes; figure 2 diagram of the device shown in figure 1, the electrodes of which are shifted vertically relative to the starting position; figure 3 diagram of a device that implements the proposed method of measuring the level having two pairs of electrodes, shifted vertically relative to each other by Δ> 0 in figure 4 diagram of an automatic level gauge; in FIG. 5 version of the technical implementation of the block computing automatic level gauge; in FIG. 6 is a second embodiment of a technical implementation of a computing unit; 7, a third embodiment of a technical implementation of a computing unit.
Устройство для измерения уровня (фиг.1) содержит два электрода 1, 2 и измерительный прибор 3, при этом электроды 1, 2 помещены в емкость 4 с измеряемой жидкостью. The device for measuring the level (figure 1) contains two
В устройстве (фиг.2) электроды 1, 2 установлены с превышением по высоте на Δ>0 по сравнению с электродами в устройстве, изображенном на фиг.1 ( (Δ<lx) ).In the device (Fig. 2), the
Устройство (фиг.3) содержит дополнительную пару электродов 5, 6 и переключатель 7 по сравнению с устройством, схема которого изображена на фиг.1 или на фиг.2. При этом электроды 5, 6, выполненные аналогично электродам 1, 2, сдвинуты по вертикали относительно электродов 1, 2 (например, вверх) на величину Δ>0(Δ<lx) Верхние выводы электродов 1, 2 подключены к размыкающим контактам переключателя 7, а верхние выводы электродов 5, 6 к замыкающим контактам переключателя 7, подвижные контакты которого соединены со входами измерительного прибора 3.The device (figure 3) contains an additional pair of
Электроды могут быть выполнены в виде прямоугольных пластин длиной l0, шириной d, площадью в плане Sэ, и расположенных на расстоянии δ друг от друга. В качестве измерительного прибора может быть использован омметр.The electrodes can be made in the form of rectangular plates of length l 0 , width d, plan area S e , and located at a distance δ from each other. An ohmmeter can be used as a measuring device.
Уровнемер (фиг. 4) содержит четыре электрода 1, 2, 5, 6, два источника питания 8, 9, два измерительных прибора 3, 10, блок вычислений 11. При этом электроды 1, 2, 5, 6 помещены в емкость 4, уровень жидкости в которой необходимо измерить. Верхний вывод электрода 2(6) соединен с первым выводом измерительного прибора 3(10), второй вывод которого соединен с одним из выводов источника питания 8(9), другой вывод которого соединен с верхним выводом электрода 1(5). Выходы измерительных приборов 3 и 10 соединены с первым и вторым входами блока вычислений соответственно. The level gauge (Fig. 4) contains four
Электроды 5, 6 по высоте сдвинуты на D>0 по отношению к электродам 1, 2. На фиг. 4 показано, что электроды 5, 6 подняты по отношению к электродам 1, 2. The
Сопротивления электродов равны между собой и электроды выполнены однотипными. The resistance of the electrodes are equal and the electrodes are made of the same type.
Блок вычислений 11 (фиг.5) содержит источники постоянного напряжения 12, 13 в общем случае регулируемого, сумматоры 14, 15, элемент деления 16, индикатор 17, при этом выход источника 12 подключен к суммирующему входу сумматора 14, выход источника 13 подключен к первому суммирующему входу сумматора 15. Выходы сумматоров 14, 15 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента деления 16, к выходу которого подключен индикатор 17, первым входом блока вычислений 11 является второй суммирующий вход сумматора 15, вторым входом объединенные вычитающие входы сумматоров 14, 15. The calculation unit 11 (Fig. 5) contains
В блоке вычислений 11 (фиг.6) к вычитающему входу сумматора 14 подключен выход источника 12, к первому вычитающему входу сумматора 15 выход источника 13. Выходы сумматоров 14, 15 подключены ответственно к первому и второму входам элемента деления 16, выход которого соединен со входом индикатора 17, первым входом блока вычислений 11 является суммирующий вход сумматора 15, вторым входом объединенные суммирующий вход сумматора 14 и второй вычитающий вход сумматора 15. In the computing unit 11 (Fig. 6), the
Блок вычисления (фиг. 7) содержит два аналого-цифровых преобразователя /АЦП/ 18, 19, микропроцессор /персональная ЭВМ или микро-ЭВМ/ 20 и индикатор 17, при этом выходы АЦП 18, 19 подключены к первому и второму входам микропроцессора 20 соответственно, выход которого соединен со входом индикатора 17, при этом первым и вторым входами блока вычислений являются соответственно входы АЦП 18, 19. The calculation unit (Fig. 7) contains two analog-to-digital converters / ADC / 18, 19, a microprocessor / personal computer or microcomputer / 20 and an
Процесс измерения уровня жидкости производится за два цикла. The process of measuring the liquid level is carried out in two cycles.
В первом цикле измеряют сопротивление в цепи между погружными электродами 1, 2 (фиг.1). In the first cycle, the resistance in the circuit between the
При этом R1=Rэ1+Rк1
где
Rэ1= ρ0(l0-lx)Sэ= (R0-ρ0lx/Sэ) сопротивление части электродов 1, 2 длиной (l0-lx), расположенной над жидкостью;
ρ0 удельное сопротивление электродов 1, 2;
Sэ площадь поперечного сечения электродов;
R0= ρ0l0/Sэ омическое сопротивление электродов;
Rk1= ρx•δ/lx•d контактное сопротивление жидкости;
ρx заранее неизвестное удельное сопротивление жидкости между электродами 1, 2;
l0 длина электродов;
δ расстояние между электродами 1, 2;
d ширина электродов;
lx текущее значение уровня жидкости.Moreover, R 1 = R e1 + R k1
Where
R e1 = ρ 0 (l 0 -l x ) S e = (R 0 -ρ 0 l x / S e ) resistance of a part of
ρ 0 specific resistance of the
S e the cross-sectional area of the electrodes;
R 0 = ρ 0 l 0 / S e ohmic resistance of the electrodes;
R k1 = ρ x • δ / l x • d contact resistance of the liquid;
ρ x a previously unknown specific resistivity of the liquid between the
l 0 is the length of the electrodes;
δ distance between the
d is the width of the electrodes;
l x current fluid level.
Тогда
Во втором цикле измеряют сопротивление R2 при уменьшении глубины погружения электродов 1,2 на величину Δ<lx(Δ>0) /при их поднятии/.Then
In the second cycle, the resistance R 2 is measured with a decrease in the immersion depth of the electrodes 1.2 by Δ <l x (Δ> 0) / when they are raised /.
При этом
где R
Из (4) и (5) следует, что
На фиг.3 показано использование двух пар электродов, при этом электроды 1,2 опущены вниз по сравнению с электродами 5,6, на Δ>0(Δ<lx)
В первом цикле измерения переключатель 7 находится в положении 1. Измерительный прибор 3 измеряет сопротивление R1 /см. формулу (4)/. Во втором цикле измерения переключатель 7 находится в положении 11. Измерительный прибор измеряет сопротивление R2 /см. формулу (5)/. Уровень жидкости определяется по формуле (6).Wherein
where r
It follows from (4) and (5) that
Figure 3 shows the use of two pairs of electrodes, while the electrodes 1.2 are lowered down compared to the electrodes 5.6, at Δ> 0 (Δ <l x )
In the first measurement cycle, the
При увеличении погружения электродов 1,2 на величину (Δ<(l0-lx)) во втором цикле измерения значение сопротивления R2 имеет вид /см. приложение/:
Из (4) и (7) следует
Анализ (6), (8) показывает, что результат измерения lx не зависит от заранее неизвестного значения ρx Величины R0 и рассчитываются заранее
Автоматический уровнемер /фиг. 4/ при использовании в качестве измерительного прибора омметра работает следующим образом. В данном случае блок вычислений имеет техническую реализацию, приведенную на фиг.5. При этом, в блоке вычислений 11 выходной сигнал источника напряжений 12 устанавливается равным а источника
Измерительный прибор 3 измеряет эквивалентное сопротивление
R1 Rэ1 + Rк1
При условии, что электроды 1,2,5,6 выполнены в виде прямоугольных пластин длиной l0, шириной d и площадью в плане Sэ, то
Сопротивление Rэ1 представляет собой сопротивление части электрода 1,2, расположенной над уровнем жидкости, пропорциональное длине (l0-lx). Сопротивление Rк1 сопротивление жидкости между погружными частями электродов 1, 2.With an increase in the immersion of the electrodes 1.2 by the value (Δ <(l 0 -l x )) in the second measurement cycle, the resistance value R 2 has the form / cm. Appendix/:
From (4) and (7) it follows
Analysis (6), (8) shows that the measurement result l x does not depend on a previously unknown value ρ x Values R 0 and calculated in advance
Automatic level gauge / FIG. 4 / when used as a measuring device, an ohmmeter works as follows. In this case, the calculation unit has a technical implementation, shown in Fig.5. Moreover, in the
Measuring
R 1 R e1 + R k1
Provided that the
Resistance R e1 is the resistance of the part of the
Измерительный прибор 10 измеряет эквивалентное сопротивление цепи, равное R2 Rэ2 + Rк2,
где
Rэ2 сопротивление части электродов 5,6 расположенной над уровнем жидкости длиной (l0-lx);
Rк2 сопротивление жидкости между погружными частями электродов 5, 6;
Выходные сигналы измерительных приборов 8, 10, пропорциональные соответственно R1, R2, подаются соответственно на первый и второй входы блока вычислений 19 (фиг.5).The measuring
Where
R e2 resistance of a portion of the electrodes 5.6 located above the liquid level length (l 0 -l x );
R k2 fluid resistance between the immersion parts of the
The output signals of the measuring
В блоке вычислений 11 (фиг.5) сигнал, пропорциональный R1, подается на второй суммирующий вход сумматора 15, на первый суммирующий вход которого подается выходной сигнал источника 13 Сигнал, пропорциональный R2, подается на вычитающий вход сумматора 15 и на вычитающий вход сумматора 14, на суммирующий вход которого подается сигнал с выхода источника 12.In the computing unit 11 (Fig. 5), a signal proportional to R 1 is supplied to the second summing input of the
Выходной сигнал сумматора 14
Выходной сигнал сумматора 15
Выходные сигналы сумматоров 14, 15 подаются на соответствующие входы элемента деления 16, выходной сигнал которого
подается на вход индикатора 17, показание которого может быть отградуировано в единицах длины.The output signal of the
The output signal of the
The output signals of the
fed to the input of the
Рассмотрим работу уровнемера в том случае, когда электроды 5,6 расположены на величину D>0 ниже электродов 1,2. Consider the operation of the level gauge in the case when the
При этом в блоке вычислений 11 (фиг.6) выходной сигнал источника 12 устанавливается равным . Данный сигнал подается на вычитающий вход сумматора 14. Выходное напряжение источника 13 подается на первый вычитающий вход сумматора 15, ко второму входу блока 11 подключен суммирующий вход сумматора 14.In this case, in the computing unit 11 (Fig.6), the output signal of the
При работе уровнемера выходной сигнал измерительного прибора 10 равен
где
Тогда
Выходные сигналы измерительных приборов 3, 10, равные соответственно R1 и подаются на первый и второй входы блока вычислений 11. В блоке вычислений 11 сигнал, пропорциональный R1, подается на суммирующий вход сумматора 15, на первый и второй вычитающий входы которого подаются сигналы с выхода измерительного прибора 3, пропорциональные R1, и с выхода источника . Выходной сигнал измерительного прибора 10, пропорциональный , подается на суммирующий вход сумматора 14, на вычитающий вход которого подается выходной сигнал источника 12
Выходной сигнал сумматора 14
Выходной сигнал сумматора 15
.When the level gauge is operating, the output signal of the measuring
Where
Then
The output signals of the measuring
The output signal of the
The output signal of the
.
Выходные сигналы сумматоров 14, 15, соответственно , подаются на входы элемента деления 16, выходной сигнал которого
подается на вход индикатора 17.The output signals of the
fed to the input of the
Блок вычислений 11 (фиг.7) работает следующим образом. Block computing 11 (Fig.7) works as follows.
Выходные сигналы измерительных приборов 3, 10, равные соответственно R1, R2, в блоке вычислений 11 подаются на входы АЦП 18, 19, в которых сигналы, пропорциональные R1, R2 преобразуются в кодированные сигналы /коды/ Y18, Y19. Выходные сигналы АЦП 18, 19 подаются на входы микропроцессора /микро-ЭВМ/ 20, который по формулам (1) или (2) вычисляет значение уровня lx которое отображается в индикаторе 17.The output signals of measuring
Claims (1)
при поднятии электродов
где R0= ρ0l0/Sэ - сопротивление электродов;
ρ0 - удельное сопротивление электродов;
Sэ площадь поперечного сечения электродов;
l0 длина электродов;
0<Δ<lx,
при опускании электродов
0<Δ<(l0-lx).хThe method of measuring the liquid level, namely, that they measure the resistance R 1 in the circuit between the first and second electrodes, by which they find the level values, characterized in that they further change the immersion depth of the electrodes by Δ, measure the resistance R 2 in the circuit, and the liquid level l x is determined by the formula:
when lifting electrodes
where R 0 = ρ 0 l 0 / S e is the resistance of the electrodes;
ρ 0 is the specific resistance of the electrodes;
S e the cross-sectional area of the electrodes;
l 0 is the length of the electrodes;
0 <Δ <l x ,
when lowering the electrodes
0 <Δ <(l 0 -l x ) .x
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94037440A RU2083955C1 (en) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Method of measurement of level of liquid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94037440A RU2083955C1 (en) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Method of measurement of level of liquid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94037440A RU94037440A (en) | 1996-07-27 |
RU2083955C1 true RU2083955C1 (en) | 1997-07-10 |
Family
ID=20161338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94037440A RU2083955C1 (en) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Method of measurement of level of liquid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2083955C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8353565B2 (en) * | 2007-06-18 | 2013-01-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for refilling ink cartridge |
WO2018190860A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Analog fluid characteristic sensing devices and methods |
-
1994
- 1994-09-29 RU RU94037440A patent/RU2083955C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент РФ N 2008625, кл. G 01 F 23/24, 1994. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8353565B2 (en) * | 2007-06-18 | 2013-01-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for refilling ink cartridge |
WO2018190860A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Analog fluid characteristic sensing devices and methods |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94037440A (en) | 1996-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3911744A (en) | Liquid level gauging apparatus | |
USRE30007E (en) | Hematocrit measurements by electrical conductivity | |
CA1266299A (en) | Technique for the measurement of high purity water | |
KR970000189A (en) | Human component analysis using bioelectrical impedance method and its analysis method | |
US7772854B2 (en) | High-conductivity contacting-type conductivity measurement | |
RU94027293A (en) | Method and probe for measuring electric conductivity of liquids in human body | |
RU2083955C1 (en) | Method of measurement of level of liquid | |
US4043178A (en) | Hydrogen probe system | |
US5872454A (en) | Calibration procedure that improves accuracy of electrolytic conductivity measurement systems | |
ATE17784T1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE LEVEL AND THE AVERAGE TEMPERATURE OF LIQUIDS IN TANK SYSTEMS. | |
US3593118A (en) | Apparatus for measuring the electrical conductivity of liquids having dielectric-faced electrodes | |
RU2113694C1 (en) | Device for measuring the conducting medium level | |
RU2020427C1 (en) | Ohmic level gage (versions) | |
RU2706457C1 (en) | Dynamic liquid density sensor | |
RU2658498C2 (en) | Device for the liquid media specific electrical conductivity measurement | |
JPS5744845A (en) | Concentration meter | |
SU779871A1 (en) | Soil moisture-content sensor | |
CN213633266U (en) | Oil acid value detection device | |
SU739967A1 (en) | Level gage if liquified gases | |
RU2190195C1 (en) | Method of measuring level and device for realization of this method | |
SU661410A1 (en) | Method of determining transient resistance of discontinuous-type contact couple | |
RU2224458C2 (en) | Method and device for predicting inflammation process dynamics | |
SU1290078A1 (en) | Phase interface transmitter | |
RU2008625C1 (en) | Resistor level gauge | |
SU1000769A1 (en) | Level indicator for electroconductive liquids |