SU1108334A1 - Емкостной компенсационный уровнемер - Google Patents

Abstract

ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ УРОВНЕМЕР, содержащий чувствительный элемент, измерительна  часть которого по длине соответствует диапазону измерени , а компенсационна  часть превышает его, а также соответственно измерительный и компенсационный преобразователи емкости в напр жение, два пиковых детектора, две схемы вычитани  с двум  входами, а также схему сравнени , генератор, индика . тор и источник эталонного напр жени , . причем измерительна  и компенсационна  части чувствительного элемента подключены к первым входам соответст-; вующих преобразователей емкости в напр жение, выходы которых через соответствующие пиковые детекторы и схемы вычитани  подключены к двух входам сравнени , отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены два управл емых аналоговых ключа и сумматор , причем первый вход сумматора св зан с выходом схемы сравнени , с индикатором, со вторым входом компенсационной схемы вычитани  и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом компенсационного преобразовател  емкости в напр жение, второй вход сумматора соединен с источ- (Л НИКОМ эталонного напр жени , а вы- ® ход - со вторым входом измерительной (Л схемы вычитани  и через соответствую с: щий аналоговый ключ со вторым входом измерительного преобразовател  емкости в напр жение, а выход генера- Q тора св зан с управл ющими уходами аналоговых ключей.

Description

Изобретение относитс  к приборо строению и может быть использовано дл  измерени  уровн  различных жидкостей . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство содержащее емкостной датчик, измери тельна  часть которого по длине соо ветствует диапазону измерени , а ко пенсационна  часть превышает его, а также генератор, два преобразовател емкости в напр жение, два детектор схемы вычитани  и схемы сравнени . Измерительна  и компенсационна  части датчика подключены ко входам пр образователей емкости в напр жение. Сигнал с компенсационного контура сравниваетс  с эталонным напр жение в результате чего вырабатываетс  си нал, управл ющий амплитудой импульс генератора, питающего измерительный и компенсационный преобразователи. К В т1ходу измерительного канала подключен индикатор уровн  ij. Недостаток такого ycTpofiCTBa зак лючаетс  в следующем. Во-первых, амплитуда генератора должна быть св зана с изменением диэлектрической проницаемости среды гиперболической зависимость о,а при значительных изме нени х параметров среды обеспечить необходимую зависимость амплитуды генератора оказываетс  практически невозможным. Это приводит к сужению области применени  известного устродства . Во-вторых, компенсационный электрод расположен только в начале диапазона измерени , так как измерительна  схема не позвол ет осуществить линейное измерение с компенсацией характеристик среды на всем диа пазоне измерени . Целью изобретени   вл етс  повыше ние точности измерени  уровн  сред с измен ющимис  характеристиками. Указанна  цель достигаетс  тем, что В емкостной компенсационный уров немер, содержащий чувствительный элемент, измерительна  часть которог по длине соответствует диапазону измерени , а компенсационна  часть превьплает его, а также соответственно измерительный и компенсационный преобразователи емкости в напр жение два пиковых детектора, две схемы вычитани  с двум  входами, а также схе му сравнени , генератор, индикатор и источник эталонного напр жени , причем измерительна  и компенсационна  части чувствительного элемента подключены к первым входам соответствую щих преобразователей емкости в напр  жение, выходы которых через соответствующие пиковые детекторы и схемы вычитани , подключены к двум входам схемы сравнени , введены два управл емых аналоговых ключа и сумматор, причем первый вход суг.1матора св зан с выходом схемы сравнени , с индикатором , со вторым входом компенсационной схемы вычитани  и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом компенсационного преобразовател  емкости в напр жение, второй вход сумматора соединен с источником эталонного напр жени , а выход - со втopы 1 входом измерительной схемы вычитани  и через соответствуюишй аналоговый ключ со вторым входом измерительного преобразовател  емкости в напр жение, а выход генератора св зан с управл ющими входами аналоговых ключей. На чертеже представлена структурна  схема уровнемера. Устройство состоит из чувствительного элемента 1, длина измерительной части 1а которого соответствует диапазону измерени , а длина компенсационной части 1б на величину превышает этот диапазон, генерачора импульсов 2, управл емых -аналоговых ключей 3 и 4, преобразователей емкости в напр жение 5 и б, пиковых детекторов 7 и 8, схем вычитани  9 и 10, схемы сравнени  11, сумматора 12, источника эталонного напр жени  13, индикатора 14 и регул торов масштаба 15-18. Вспомогательные аналоговые ключи 19 и 20 и балансные конденсаторы 21 и 22 вход т в соответствующие схемы преобразователей емкости в напр жение. Измерительна  и компенсационна  части чувствительного элемента подключены к инверсным входам преобразователей емкости в напр жение , выполненных на базе операционных усилителей и вырабатывающих импульсы с амплитудой, пропорциональной емкости чувствительного элемента. К неинвертирующим входам этих преобразователей подключены выходы аналоговых ключей. Выходы генератора 2 подключены к управл ющим входам аналоговых ключей 3 и 4 и вспомогательных аналоговых ключей 19 и 20, обеспечивающих быстрый разр д балансных конденсаторов 21 и 22. Емкость измерительной части чувствительного элемента определ етс  выражением .( а емкость компенсационной части - выражением СгСоД е- Т Соа Тначальные емкости изгде С, мерительной и компенсационной частей чувствительного элемента на рабочей длине L. текущий уровень; диэлект1 ,1чсска  проницаемость жидкости. Устройство работает следующим о разом. При поступлении очередного импул са На управл ющие входы аналоговых ключей они размыкаютс , а ключи 3 и 4 зaм Jкaютc . В результате этого на выходе преобразовател  5 возника ет напр жение V(,..)K1hv te-Яг а на выходе преобразовател  6 - нап р жение VUBbixX VS f- lb Ef-, где «, 7г и Ъ, :;г,.a К И Kj - КОэффициенты передачи регул торов мас таба 15 и 16; Up - напр жение источ ника эталонного напр жени  13, пода ваемое на вход сумматора 12;Ug | -вы ходное напр жение уровнемера на индикаторе 14. Подава  на входы схем вычитани  9 и 10 через регул торы масштаба 17 и 18 соответствующие напр жени  ) / д и и , Тгй 1 16 BkixV г 2 L / где К, и Kj - коэффициенты передачи пиковых детекторов 7 и 8, на выхода схем вычитани  9 и 10, можно получи ,(E-llfu . При этом напр жение на выходе схемы сравнени  11 определ етс  выражением (fe-i)dt где К - коэффициент передачи схемы сравнени . Обеспечив, выполнение услови  К2кд,(е-Яйг м, получаем Вых о g Наконец, обеспечив равенство отношений коэффициентов передачи каскадов единице, получаем искомую зависимость р /1 1| i де Таким образом, выходной сигнал уровнемера не зависит от свойств исследуемой среды и линейно св зан с величиной уровн , если напр жение на выходе сумматора 12 поддерживаетс  равным сумме эталонного и выходного напр жений устройства. окончании воздействи  управл ющего импульса измерение заканчиваетс ; аналоговые ключи 3 и 4 размыкаютс , а вспомогательные аналоговые ключи 19 и 20 замыкаютс , и схема возвращаетс  в исходное состо ние. Предлагаемое устройство позвол ет повысить точность измерени  в 4 раза.

Claims (1)

1. ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ УРОВНЕМЕР, содержащий чувствительный элемент, измерительная часть которого по длине соответствует диапазону измерения, а компенсационная часть превышает его, а также соответственно измерительный и компенсационный преобразователи емкости в напряжение, два пиковых детектора, две схемы вычитания с двумя входами, а также схему сравнения, генератор, индикатор и источник эталонного напряжения, причем измерительная и компенсационная части чувствительного элемента подключены к первым входам соответст-; вующих преобразователей емкости в напряжение, выходы которых через соответствующие пиковые детекторы и схемы вычитания подключены к двух входам сравнения, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два управляемых аналоговых ключа и сумматор, причем первый вход сумматора связан с выходом схемы сравнения, с индикатором, со вторым входом компенсационной схемы вычитания и через соответствующий аналоговый ключ со вторым входом компенсационного преобразователя емкости в напряжение, второй вход сумматора соединен с источ-£ ником эталонного напряжения, а выход - со вторым входом измерительной схемы вычитания и через соответствую· щий аналоговый ключ со вторым входом измерительного преобразователя емкости в напряжение, а выход генератора связан с управляющими входами аналоговых ключей.

   SU „„110833