RU2213330C2 - Method of thermal measurement of levels of interface of media - Google Patents

Method of thermal measurement of levels of interface of media Download PDF

Info

Publication number
RU2213330C2
RU2213330C2 RU2001132940/28A RU2001132940A RU2213330C2 RU 2213330 C2 RU2213330 C2 RU 2213330C2 RU 2001132940/28 A RU2001132940/28 A RU 2001132940/28A RU 2001132940 A RU2001132940 A RU 2001132940A RU 2213330 C2 RU2213330 C2 RU 2213330C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
media
sensors
height
controlled
Prior art date
Application number
RU2001132940/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001132940A (en
Inventor
Ю.К. Евдокимов
Я.А. Партс
А.Т. Артамонов
К.М. Газизуллин
В.Н. Петров
И.П. Медведев
Original Assignee
Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева filed Critical Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority to RU2001132940/28A priority Critical patent/RU2213330C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2213330C2 publication Critical patent/RU2213330C2/en
Publication of RU2001132940A publication Critical patent/RU2001132940A/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method can find use in various branches of industry to establish media interface in which sensitive element of measurement converter shows different convective heat transfer. Method includes formation of temperature field nonuniform in height in controlled media and positioning of temperature-sensitive elements in points of temperature field of controlled media. Values of temperature in points of temperature field of controlled media are taken with the aid of temperature-sensitive elements. Distribution of temperature field in height is reconstructed by measured vales of temperature by means of approximation. First derivative of temperature in height is found. Levels of interface of media are established by positions of local maxima of derivative. EFFECT: increased accuracy of measurement of level of interface of media, diminished sensitivity of measurement converter to variations of parameters of controlled media and to drift of its characteristics. 8 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности для определения границ раздела сред, в которых чувствительный элемент измерительного преобразователя имеет различную теплоотдачу. The invention relates to measuring equipment and can be used in various industries to determine the boundaries of the media, in which the sensitive element of the measuring transducer has different heat transfer.

Известен тепловой способ измерения уровня раздела сред [1], основанный на использовании различия теплопроводностей контролируемых сред (терморезистивные уровнемеры, уровнемеры термо-эдс). Known thermal method for measuring the level of the interface [1], based on the use of differences in thermal conductivity of controlled environments (thermistor level gauges, level gauges thermo-emf).

Известен способ, реализованный в устройстве для измерения уровня раздела сред (а.с. СССР 673858, кл. G 01 F 23/22, бюл. 26, 1979) и выбранный в качестве прототипа, основанный на измерении выходного сигнала термобатареи из последовательно соединенных термопар, горячие и холодные спаи которой распределены по высоте и имеют тепловой контакт с подогревателем. A known method implemented in a device for measuring the level of the separation of media (AS USSR 673858, class G 01 F 23/22, bull. 26, 1979) and selected as a prototype based on measuring the output signal of a thermopile from series-connected thermocouples hot and cold junctions which are distributed in height and have thermal contact with the heater.

Недостатком этого способа является низкая точность определения уровня раздела сред, что обусловлено влиянием на величину выходного сигнала термобатареи как параметров контролируемых сред (температуры, теплопроводности и т. д. ), так и параметров измерительного преобразователя (тока нагревателя, характеристик преобразования термопар). The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the level of media separation, which is due to the influence on the value of the output signal of the thermal battery of both the parameters of the controlled media (temperature, thermal conductivity, etc.) and the parameters of the measuring transducer (heater current, conversion characteristics of thermocouples).

Решаемая техническая задача - повышение точности измерения уровня раздела сред и уменьшение чувствительности к изменению параметров контролируемых сред и дрейфу характеристик измерительного преобразователя. The technical task to be solved is to increase the accuracy of measuring the level of media separation and to reduce the sensitivity to changes in the parameters of controlled media and the drift of the characteristics of the measuring transducer.

Решаемая техническая задача в способе теплового измерения уровней раздела сред, включающем создание в контролируемых средах температурного поля T(h), неравномерного по высоте h, и размещение в точках температурного поля контролируемых сред термочувствительных датчиков, достигается тем, что при помощи термочувствительных датчиков измеряют значения температуры Ti в точках температурного поля контролируемых сред, где i∈{1,2,...,N}, а N - количество термочувствительных датчиков, по измеренным значениям температуры Ti аппроксимацией восстанавливают распределение температурного поля T(h) по высоте h, определяют первую производную dT/dh температуры Т по высоте h и по положению локальных максимумов производной dT/dh определяют уровни раздела сред hj, где j∈{1,2,...,M-1}, а М - число контролируемых сред.The technical problem to be solved in a method for the thermal measurement of media separation levels, including creating a temperature field T (h) in the controlled media that is uneven in height h, and placing temperature-sensitive sensors at the points of the temperature field of the controlled media, is achieved by measuring temperature values using temperature-sensitive sensors T i at the points of the temperature field of controlled environments, where i∈ {1,2, ..., N} , and N - the number of heat sensitive sensors, the measured values of the temperature T i approximation vosstanavli ayut distribution of temperature field T (h) in height h, determining a first derivative dT / dh temperature T of the height h and the position of local maxima of the derivative dT / dh determine levels section h j environments where j∈ {1,2, ... , M-1}, and M is the number of controlled environments.

На фиг.1 показана схема устройства, реализующего способ теплового измерения уровня раздела сред. Figure 1 shows a diagram of a device that implements a method of thermal measurement of the level of the interface.

На фиг. 2 показан график распределения температуры по высоте измерительного преобразователя. In FIG. Figure 2 shows a graph of the temperature distribution over the height of the transmitter.

На фиг.3 показана блок-схема измерительной части устройства, реализующего способ теплового измерения уровня раздела сред. Figure 3 shows a block diagram of the measuring part of a device that implements a method of thermal measurement of the level of the interface.

На фиг.4 приведен пример измерительной емкости с контролируемыми средами для случая нескольких уровней раздела сред. Figure 4 shows an example of a measuring capacitance with controlled environments for the case of several levels of medium separation.

На фиг.5 показан график распределения температуры Т по высоте h измерительного преобразователя для случая нескольких уровней раздела сред. Figure 5 shows a graph of the distribution of temperature T over the height h of the measuring transducer for the case of several levels of medium separation.

На фиг. 6 показан график распределения производной температуры dT/dh по высоте h измерительного преобразователя для случая нескольких уровней раздела сред. In FIG. Figure 6 shows a graph of the distribution of the derivative temperature dT / dh over the height h of the measuring transducer for the case of several media interfaces.

На фиг.7 показан вариант схемы возбуждения пьезорезонансных датчиков. 7 shows a variant of the excitation circuit of piezoresonance sensors.

На фиг.8 показана температурно-частотная характеристика (ТЧХ) кварцевого пьезорезонансного датчика РКТВ 206. On Fig shows the temperature-frequency characteristic (TCH) of a quartz piezoresonance sensor RCTB 206.

В приложении 1 (см. фиг.9) приведен алгоритм работы анализатора спектра. Appendix 1 (see Fig. 9) shows the algorithm of the spectrum analyzer.

В приложении 2 (см. фиг.10) приведен алгоритм работы блока обработки и индикации. Appendix 2 (see figure 10) shows the algorithm of the processing and display unit.

Устройство (фиг.1), реализующее способ теплового измерения уровня раздела сред, содержит подогреватель 1 с источником тока 2, N термочувствительных датчиков 3i, где i∈{1,2,...,N}, двухпроводную линию 4 и вторичный регистрирующий прибор 5. Подогреватель 1 и термочувствительные датчики 3i установлены в измерительной емкости 6 с контролируемыми средами. Число контролируемых сред в общем случае может быть неограниченным. На фиг.1 приведен пример для случая измерения уровня раздела двух сред 7, 8. На фиг.4 приведен пример для случая измерения уровней раздела при числе контролируемых сред М=5. Количество N термочувствительных датчиков 3 определяется необходимой точностью измерения уровней раздела контролируемых сред. В примере реализации устройства, показанном на фиг.1, N=12.The device (figure 1) that implements a method of thermal measurement of the level of the interface, contains a heater 1 with a current source 2, N heat-sensitive sensors 3 i , where i∈ {1,2, ..., N}, a two-wire line 4 and a secondary recording device 5. Heater 1 and thermosensitive sensors 3 i are installed in the measuring tank 6 with controlled environments. The number of controlled environments can generally be unlimited. Figure 1 shows an example for the case of measuring the separation level of two environments 7, 8. Figure 4 shows an example for the case of measuring the separation levels with the number of controlled environments M = 5. The number N of thermosensitive sensors 3 is determined by the required accuracy of the measurement of the level of separation of controlled environments. In the example implementation of the device shown in figure 1, N = 12.

Подогреватель 1 электрически соединен с источником тока 2. Термочувствительные датчики 3i распределены по высоте, находятся в тепловом контакте с подогревателем 1 и электрически соединены при помощи двухпроводной линии 4 со вторичным регистрирующим прибором 5.The heater 1 is electrically connected to the current source 2. The temperature-sensitive sensors 3 i are distributed in height, are in thermal contact with the heater 1 and are electrically connected via a two-wire line 4 to the secondary recording device 5.

В качестве термочувствительных датчиков 3i в устройстве, реализующем способ теплового измерения уровня раздела сред, использованы кварцевые пьезорезонансные датчики 9i с различными резонансными частотами ωp1p2,...,ωpi,...ωpN.
Блок-схема измерительной части устройства (фиг.3), включающей термочувствительные датчики 3i, двухпроводную линию 4 и вторичный регистрирующий прибор 5, содержит N кварцевых пьезорезонансных датчиков 9i, двухпроводную линию 4, вторичный регистрирующий прибор 5, в состав которого входят схема возбуждения кварцевых пьезорезонансных датчиков 10, анализатор спектра 11, блок обработки и индикации 12.
As thermosensitive sensors 3 i in a device that implements a method of thermal measurement of the level of the interface, we used quartz piezoresonance sensors 9 i with different resonant frequencies ω p1 , ω p2 , ..., ω pi , ... ω pN .
The block diagram of the measuring part of the device (Fig. 3), including heat-sensitive sensors 3 i , a two-wire line 4 and a secondary recording device 5, contains N quartz piezoresonance sensors 9 i , a two-wire line 4, a secondary recording device 5, which includes an excitation circuit quartz piezoresonance sensors 10, a spectrum analyzer 11, a processing and indication unit 12.

Кварцевые пьезорезонансные датчики 9i электрически соединены при помощи двухпроводной линии 4 со схемой возбуждения кварцевых пьезорезонансных датчиков 10, выход которой соединен со входом анализатора спектра 11. Выход анализатора спектра 11 соединен со входом блока обработки и индикации 12.Quartz piezoresonance sensors 9 i are electrically connected using a two-wire line 4 to the excitation circuit of quartz piezoresonance sensors 10, the output of which is connected to the input of the spectrum analyzer 11. The output of the spectrum analyzer 11 is connected to the input of the processing and indication unit 12.

Подогреватель 1 и источник тока 2 могут быть выполнены по стандартным схемам, опубликованным в источниках информации или выпускаемых промышленностью. The heater 1 and the current source 2 can be performed according to standard schemes published in information sources or manufactured by the industry.

Возможный вариант схемы возбуждения пьезорезонансных датчиков 10, содержащей генератор ЛЧМ-сигнала 13 и преобразователь ток-напряжение 14, показан на фиг.7. A possible version of the excitation circuit of the piezoresonance sensors 10, containing a chirp signal generator 13 and a current-voltage converter 14, is shown in Fig.7.

Алгоритм работы анализатора спектра 11 приведен в приложении 1 (фиг.9). Алгоритм работы блока обработки и индикации 12 приведен в приложении 2 (фиг. 10). The algorithm of the spectrum analyzer 11 is shown in Appendix 1 (Fig.9). The algorithm of the processing unit and display 12 is shown in Appendix 2 (Fig. 10).

Рассмотрим осуществление способа измерения уровня с помощью устройства, показанного на фиг.1. В контролируемых средах создают неравномерное по высоте h температурное поле T(h), и в точках температурного поля контролируемых сред размещают термочувствительные датчики. Подогреватель 1 и цепочку термочувствительных датчиков 3i, соединенных параллельно двухпроводной линией 4, помещают в измерительную емкость 6 с контролируемыми средами 7, 8. При включении источника тока 2 подогреватель 1 разогревает термочувствительные датчики 3i. При этом датчики, расположенные в среде 7 с меньшей теплопроводностью, разогреваются больше, чем датчики, расположенные в среде 8 с большей теплопроводностью. На уровне h1 раздела сред (фиг.2) будет наблюдаться максимальное изменение температуры Т. При помощи термочувствительных датчиков 3i измеряют значения температуры Тi в точках температурного поля контролируемых сред, где i∈{1,2,...,N}, а N - количество термочувствительных датчиков. Информация о температуре Ti термочувствительных датчиков 3i поступает во вторичный регистрирующий прибор 5, где аппроксимацией восстанавливается распределение температуры T(h) по высоте h, определяется первая производная dT/dh температуры Т по высоте h, и по положению ее максимума находится уровень h1 раздела сред. В случае, когда требуется определить несколько уровней раздела сред при числе контролируемых сред М больше двух (см. фиг.4), определяется положение нескольких (М-1) локальных максимумов производной dT/dh, соответствующих М-1 уровням раздела сред hj, где j∈{1,2,...,M-1}.
В примере устройства для осуществления способа теплового измерения уровней раздела сред (фиг. 3) информация о температуре Тi заключается в значении частоты последовательного резонанса ωpi кварцевых пьезорезонансных датчиков 9i.
Consider the implementation of the level measurement method using the device shown in figure 1. In controlled environments, a temperature field T (h) is created that is uneven in height h, and temperature-sensitive sensors are placed at points in the temperature field of controlled environments. Heater 1 and a chain of thermosensitive sensors 3 i , connected in parallel by a two-wire line 4, are placed in a measuring tank 6 with controlled media 7, 8. When the current source 2 is turned on, heater 1 heats the thermosensitive sensors 3 i . In this case, the sensors located in the medium 7 with lower thermal conductivity are heated more than the sensors located in the medium 8 with higher thermal conductivity. At level h 1 of the media section (Fig. 2), the maximum temperature T will be observed. Using temperature-sensitive sensors 3 i, the temperature T i is measured at points of the temperature field of the controlled media, where i∈ {1,2, ..., N} , and N is the number of heat-sensitive sensors. Information on the temperature T i of the temperature-sensitive sensors 3 i enters the secondary recording device 5, where the temperature distribution T (h) with respect to height h is restored by approximation, the first derivative dT / dh of temperature T with respect to height h is determined, and the level h 1 is found from its maximum position medium section In the case when it is required to determine several levels of media separation with the number of controlled media M more than two (see Fig. 4), the position of several (M-1) local maxima of the derivative dT / dh corresponding to M-1 media separation levels h j is determined where j∈ {1,2, ..., M-1}.
In an example of a device for implementing the method of thermal measurement of media interface levels (Fig. 3), the temperature information T i consists in the value of the serial resonance frequency ω pi of quartz piezoresonance sensors 9 i .

Устройство работает следующим образом. Схема возбуждения кварцевых пьезорезонансных датчиков 10 вырабатывает сигнал со спектром, перекрывающим частотный диапазон кварцевых пьезорезонансных датчиков 9i. Этот сигнал поступает на вход двухпроводной линии 4. Выходной сигнал двухпроводной линии 4, обусловленный резонансом кварцевых пьезорезонансных датчиков 9i, поступает на анализатор спектра 11, позволяющий определить резонансные частоты ωpi датчиков. По предварительно экспериментально найденной или теоретически известной зависимости ωpi(T) резонансной частоты кварцевых пьезорезонансных датчиков 9i от температуры и по найденному амплитудному спектру в анализаторе спектра 11, который работает по алгоритму, приведенному в приложении 1, вычисляются значения температуры Ti датчиков. Данные о значениях температуры Ti датчиков поступают в блок обработки и индикации 12, работающий по алгоритму, приведенному в приложении 2. В блоке обработки и индикации 12 аппроксимацией восстанавливается распределение температуры T(h) по высоте h, и по положению локальных максимумов производной dT/dh находятся уровни hj раздела сред.The device operates as follows. The excitation circuit of the quartz piezoresonance sensors 10 generates a signal with a spectrum that covers the frequency range of the quartz piezoresonance sensors 9 i . This signal is fed to the input of the two-wire line 4. The output signal of the two-wire line 4, due to the resonance of the quartz piezoresonance sensors 9 i , is fed to the spectrum analyzer 11, which allows to determine the resonant frequencies ω pi of the sensors. Using the previously experimentally found or theoretically known dependence of ω pi (T) of the resonant frequency of the quartz piezoresonance sensors 9 i on temperature and the found amplitude spectrum in the spectrum analyzer 11, which operates according to the algorithm given in Appendix 1, the temperature values T i of the sensors are calculated. Data on the temperature values T i of the sensors are supplied to the processing and display unit 12, operating according to the algorithm given in Appendix 2. In the processing and display unit 12, the temperature distribution T (h) with respect to height h and the position of the local maxima of the derivative dT / dh are the levels h j of the media section.

Покажем, что предлагаемый способ теплового измерения уровней раздела сред и реализующие его устройства позволяют достичь решения поставленной технической задачи - повысить точность измерения уровня и уменьшить чувствительность к изменению параметров контролируемых сред и дрейфу характеристик измерительного преобразователя. We show that the proposed method for the thermal measurement of media separation levels and the devices that implement it make it possible to achieve the solution of the technical problem posed — to increase the accuracy of level measurement and reduce sensitivity to changes in the parameters of controlled media and the drift of the characteristics of the measuring transducer.

В известном тепловом уровнемере, реализующем способ теплового измерения уровня раздела сред (а.с. СССР 673858, кл. G 01 F 23/22, бюл. 26, 1979), в качестве распределенного термочувствительного элемента используется термобатарея из последовательно соединенных термопар. Выходным сигналом термобатареи является термо-эдс Е, величина которой представляет собой функцию измеряемого уровня h1 границы раздела двух сред. Однако на величину термо-эдс Е оказывают влияние и другие факторы, в том числе характеристики теплоотдачи от подогревателя в окружающую среду, зависящие от температуры и состава измеряемых сред, от степени загрязнения поверхности измерительного преобразователя и величины мощности, отдаваемой в подогреватель источником тока. Для устранения неоднозначности показаний уровнемера приходится существенно усложнять его схему, вводить в его состав дополнительно датчики различных физических величин, проводить градуировку уровнемера для используемых типов сред во всем интервале изменения параметров, влияющих на вид зависимости E(h1).In the well-known thermal level meter that implements a method of thermal measurement of the level of the separation of media (AS USSR 673858, class G 01 F 23/22, bull. 26, 1979), a thermopile from series-connected thermocouples is used as a distributed heat-sensitive element. The output signal of the thermopile is the thermopower E, the value of which is a function of the measured level h 1 of the interface between two media. However, the thermo-emf E is also influenced by other factors, including the characteristics of heat transfer from the heater to the environment, depending on the temperature and composition of the measured media, the degree of contamination of the surface of the measuring transducer, and the amount of power supplied to the heater by the current source. To eliminate the ambiguity of the level gauge readings, it is necessary to significantly complicate its circuit, additionally introduce sensors of various physical quantities, calibrate the level gauge for the used types of media in the entire range of parameters that affect the form of the dependence E (h 1 ).

Чувствительность показаний уровнемера к изменению параметров контролируемых сред и дрейфу характеристик измерительного преобразователя приводит к уменьшению точности измерения уровня. The sensitivity of the level gauge readings to changes in the parameters of the monitored media and to the drift of the characteristics of the measuring transducer leads to a decrease in the accuracy of level measurement.

В предлагаемом способе измерения уровней раздела сред и реализующих его устройствах производится измерение температурного поля по всей длине измерительного преобразователя. При этом информативным параметром, зависящим от уровня раздела сред, является положение локального максимума производной температуры по высоте. Изменение параметров контролируемых сред, мощности, потребляемой подогревателем, загрязнение поверхности измерительного преобразователя влияет на значение температуры датчиков уровнемера, но не приводит к существенному изменению формы распределения температурного поля измерительного преобразователя (фиг.2, фиг.5). Таким образом, уровень раздела сред определяется с высокой точностью и не зависит от изменения параметров этих сред и характеристик элементов измерительного преобразователя. In the proposed method for measuring the levels of the separation of media and devices that implement it, the temperature field is measured along the entire length of the measuring transducer. In this case, the informative parameter, which depends on the level of the interface between the media, is the position of the local maximum of the derivative of the temperature in height. Changing the parameters of the controlled environments, the power consumed by the heater, the contamination of the surface of the measuring transducer affects the temperature value of the sensors of the level gauge, but does not lead to a significant change in the shape of the distribution of the temperature field of the measuring transducer (Fig. 2, Fig. 5). Thus, the level of media separation is determined with high accuracy and does not depend on changes in the parameters of these media and the characteristics of the elements of the measuring transducer.

Дополнительным достоинством предлагаемого способа является возможность одновременного измерения нескольких уровней раздела сред при числе контролируемых сред М>2 при помощи одного измерительного преобразователя. An additional advantage of the proposed method is the ability to simultaneously measure several levels of media separation with the number of controlled media M> 2 using one measuring transducer.

Использование в качестве точечных датчиков термочувствительных кварцевых пьезорезонансных датчиков с разнесенными частотами дает ряд преимуществ по сравнению с другими типами датчиков. Такие датчики имеют:
- повышенную точность измерения температуры в рабочем диапазоне от -50 до +370oС [2];
- повышенную помехоустойчивость вследствие преобразования температуры в частотный выходной сигнал.
The use of temperature-sensitive quartz piezoresonance sensors with spaced frequencies as point sensors provides several advantages over other types of sensors. Such sensors have:
- increased accuracy of temperature measurement in the operating range from -50 to +370 o With [2];
- increased noise immunity due to the conversion of temperature into a frequency output signal.

При использовании этих датчиков возможно проведение измерений температурного поля распределенного объекта в множестве точек с точностью до 0,1% [2] , причем для передачи измерительной информации на вторичную аппаратуру требуется только один канал при условии применения пьезорезонансных датчиков с разнесенными частотами. Using these sensors, it is possible to measure the temperature field of a distributed object at a number of points with an accuracy of 0.1% [2], and only one channel is required for transmitting measurement information to secondary equipment, provided piezo-resonant sensors with spaced frequencies are used.

Одним из видов кварцевых пьезорезонансных датчиков, выпускаемых промышленностью, являются камертонные кварцевые пьезорезонансные температурные датчики РКТВ 206. Основные характеристики кварцевого пьезорезонансного датчика РКТВ 206 приведены в табл.1. One of the types of quartz piezoresonance sensors manufactured by the industry is the tuning fork quartz piezoresonant temperature sensors RKTV 206. The main characteristics of the quartz piezoresonance sensor RKTV 206 are given in Table 1.

Кварцевый пьезорезонансный датчик РКТВ 206 имеет температурную характеристику, описываемую следующим выражением [2]:
f(T)=f01(Т-Т0)+А2(Т-Т0)2, (1)
где f(T) - частота кварцевого пьезорезонансного датчика (Гц) при текущем значении температуры Т(oС);
f0 - частота кварцевого пьезорезонансного датчика (Гц) при опорном значении температуры Т0(oС);
Т0 - опорное значение температуры.
The quartz piezoresonance sensor RKTV 206 has a temperature characteristic described by the following expression [2]:
f (T) = f 0 + A 1 (T-T 0) + A 2 (T-T 0) 2 (1)
where f (T) is the frequency of the quartz piezoresonance sensor (Hz) at the current temperature T ( o С);
f 0 is the frequency of the quartz piezoresonance sensor (Hz) at a reference temperature T 0 ( o С);
T 0 - reference value of temperature.

Коэффициенты для кварцевого пьезорезонансного датчика РКТВ 206 составляют [2]:
А1= -1,76±0,1 Гц/oС, A2=-0,0031±0,0001 Гц/oС в диапазоне рабочих температур -50...+370oС.
The coefficients for the quartz piezoresonance sensor RKTV 206 are [2]:
A 1 = -1.76 ± 0.1 Hz / o C, A 2 = -0.0031 ± 0.0001 Hz / o C in the operating temperature range -50 ... + 370 o C.

График температурной частотной характеристики кварцевого пьезорезонансного датчика с центральной частотой 34 кГц, рассчитанный в соответствии с (1), показан на фиг.8. Измерив частоту резонатора, по температурно-частотной характеристике вычисляется температура датчика. A graph of the temperature frequency response of a quartz piezoresonance sensor with a central frequency of 34 kHz, calculated in accordance with (1), is shown in Fig. 8. By measuring the resonator frequency, the temperature of the sensor is calculated from the temperature-frequency characteristic.

Возможный вариант схемы возбуждения пьезорезонансных датчиков показан на фиг. 7. Генератор ЛЧМ-сигнала 13 вырабатывает сигнал с линейной частотной модуляцией, который поступает на вход двухпроводной линии 4. Преобразователь ток-напряжение 15 осуществляет преобразование изменений тока двухпроводной линии 4, вызванных резонансом кварцевых пьезорезонансных датчиков 9i, в напряжение, которое далее подается на анализатор спектра 11.A possible embodiment of a piezoresonance sensor drive circuit is shown in FIG. 7. The generator of the chirp signal 13 generates a linear frequency modulated signal, which is fed to the input of the two-wire line 4. The current-voltage converter 15 converts the current changes of the two-wire line 4, caused by the resonance of the quartz piezoresonance sensors 9 i , into a voltage, which is then fed to spectrum analyzer 11.

Таким образом, при осуществлении способа теплового измерения уровней раздела сред в качестве термочувствительных элементов, работающих в широком диапазоне температур (до +350oС), можно использовать кварцевые пьезорезонансные датчики температуры.Thus, when implementing the method of thermal measurement of the levels of the separation of the media as heat-sensitive elements operating in a wide temperature range (up to +350 o C), you can use quartz piezoresonant temperature sensors.

Список литературы
1. Бобровников Г.Н., Катков А.Г. Методы измерения уровня. - М.: Машиностроение, 1977. - С.74-91.
List of references
1. Bobrovnikov G.N., Katkov A.G. Level measurement methods. - M.: Mechanical Engineering, 1977. - P.74-91.

2. Технический паспорт резонатора кварцевого термочувствительного высокотемпературного РКТВ 206 ТУ 25-1862.0013-88. Специальное конструкторско-технологическое бюро электроники, приборостроения и автоматизации, г. Углич. 2. Technical passport of the resonator of quartz thermosensitive high-temperature RKTV 206 TU 25-1862.0013-88. Special Design and Technology Bureau of Electronics, Instrument Engineering and Automation, Uglich.

3. Кузнецов О.А. Автоматический контроль уровня раздела двух сред. - М. -Л.: Энергия, 1964. - 88 с. 3. Kuznetsov O.A. Automatic control of the level of separation of two environments. - M. -L.: Energy, 1964. - 88 p.

4. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 1989. 4. Malov V.V. Piezoresonance sensors. - 2nd ed., Revised. and add. - M.: Energoatomizdat, 1989.

Claims (1)

Способ теплового измерения уровней раздела сред, включающий создание в контролируемых средах температурного поля T(h), неравномерного по высоте h, и размещение в точках температурного поля контролируемых сред термочувствительных датчиков, отличающийся тем, что при помощи термочувствительных датчиков измеряют значения температуры Тi в точках температурного поля контролируемых сред, где i∈{1,2,...,N}, а N - количество термочувствительных датчиков, по измеренным значениям температуры Тi аппроксимацией восстанавливают распределение температурного поля T(h) по высоте h, определяют первую производную dT/dh температуры Т по высоте h и по положению локальных максимумов производной dT/dh определяют уровни раздела сред hj, где j∈{1,2,...,M-1}, а М число контролируемых сред.A method of thermal measurement of media separation levels, including creating a temperature field T (h) in controlled media that is uneven in height h and placing temperature-sensitive sensors at points of the temperature field of controlled media, characterized in that temperature values T i are measured using temperature-sensitive sensors temperature field of controlled environments, where i∈ {1,2, ..., N} , and N - the number of heat sensitive sensors, the measured values T i approximation reduced temperature distribution evap fi eld T (h) in height h, determining a first derivative dT / dh temperature T of the height h and the position of local maxima of the derivative dT / dh determine levels section h j environments where j∈ {1,2, ..., M -1}, and M the number of controlled environments.
RU2001132940/28A 2001-12-03 2001-12-03 Method of thermal measurement of levels of interface of media RU2213330C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001132940/28A RU2213330C2 (en) 2001-12-03 2001-12-03 Method of thermal measurement of levels of interface of media

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001132940/28A RU2213330C2 (en) 2001-12-03 2001-12-03 Method of thermal measurement of levels of interface of media

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2213330C2 true RU2213330C2 (en) 2003-09-27
RU2001132940A RU2001132940A (en) 2004-03-20

Family

ID=29777162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001132940/28A RU2213330C2 (en) 2001-12-03 2001-12-03 Method of thermal measurement of levels of interface of media

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2213330C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2505789C2 (en) * 2012-02-21 2014-01-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Государственный Научный Центр Российской Федерации Институт Физики Высоких Энергий Liquefied helium level meter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2505789C2 (en) * 2012-02-21 2014-01-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Государственный Научный Центр Российской Федерации Институт Физики Высоких Энергий Liquefied helium level meter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2001132940A (en) 2004-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5887978A (en) Self-verifying temperature sensor
JP5979876B2 (en) Method and system for temperature compensated temperature measurement
EP0460044B1 (en) Flowmeter
EP2290357B1 (en) Thermal humidity sensor
US20180224338A1 (en) Apparatus for determining and/or monitoring temperature of a medium
US3580074A (en) Temperature-compensated liquid quantity gage
KR102043090B1 (en) Proximity sensor
BRPI0614167A2 (en) equipment for use in high temperature conditions consisting of a wellbore element and a main element connected together via a sealed connection
KR20080012239A (en) Methods and systems for liquid volumetric measurement
JP3226715B2 (en) Measuring device
RU2577389C1 (en) Method of calibrating thermoelectric heat flux sensors
EP0268207B1 (en) High sensitivity measurement device for measuring various parameters of non-electric quantity
RU2213330C2 (en) Method of thermal measurement of levels of interface of media
US3332285A (en) Fast precision temperature sensing thermocouple probe
CN109557876A (en) The manufacturing method of proximity sensor and the manufacture system of proximity sensor
US20240053209A1 (en) Thermometer with a diagnostic function
US20030035462A1 (en) Method and apparatus for measuring the level of the contents
CN114585885A (en) Non-invasive thermometer
JPS6371620A (en) Measuring method for water level, snowfall height, or the like by temperature measurement
Hering et al. Temperature Measurement
RU2145135C1 (en) Thermistor-type semiconductor transducer
US1274635A (en) Measuring device.
RU2194956C1 (en) Procedure measuring spatial distribution of temperature ( versions ) and facility for its realization
Thrasher et al. Instantaneous measurement of heat transfer from an oscillating wire in free convection
KR100614674B1 (en) Vacuum gauge of heat capacity type

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041204