SU1270575A1

SU1270575A1 - Resonance level gauge

Info

Publication number: SU1270575A1
Application number: SU853871438A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Иванович Корниенко; Юрий Вадимович Кутепов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3759
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-11-15

Abstract

Изобретение может быть использовано дл измерени жидких и сыпучих сред, как диэлектрических, так и электропроводных. Цель изобретени - повьшение точности измерени уровн в услови х возмущающих факторов . Признаком возмущенного состо ни схемы, вызванного действием вли ющих факторов, вл етс уменьшение амплитуды выходного напр жени датчика 2, которое при потере устойчивости становитс меньше опорного напр жени , подаваемого на вход компаратора 7 , который открывает схему И 9. Импульсы с генератора 8 тактовых импульсов через схему. И 9 и схему ИЛИ 6 поступают на вход генератора I с частотным модул тором, частота которого за период измен етс в пределах частотного диапазона датчика 2. Импульсы производ т прину- g дительный реверс направлени изменени частоты, и в схеме устанавливают - ГЛ с автоколебани . 3 ил.The invention can be used to measure liquid and bulk media, both dielectric and electrically conductive. The purpose of the invention is to increase the accuracy of level measurement under the conditions of disturbing factors. A sign of the disturbed state of the circuit, caused by the influence of influencing factors, is a decrease in the amplitude of the output voltage of sensor 2, which, when buckled, becomes less than the reference voltage supplied to the input of comparator 7, which opens the AND 9 circuit. Pulses from the generator 8 clocks through the circuit. Both 9 and the OR 6 circuit arrive at the input of the generator I with a frequency modulator, the frequency of which varies within the frequency range of sensor 2 over a period. The pulses produce a forced reversal of the direction of frequency change, and the circuit is set to CH from auto-oscillation. 3 il.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения уровня жидких и сыпучих сред, как диэлектрических, так и электропроводных.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the level of liquid and granular media, both dielectric and electrically conductive.

Цель изобретения - повышение точности измерения уровня в условиях действия возмущающих факторов.The purpose of the invention is to improve the accuracy of level measurement under the influence of disturbing factors.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого уровнемера; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы работы устройства .Figure 1 presents a block diagram of the proposed level gauge; figure 2 and 3 are timing diagrams of the operation of the device.

Устройство содержит высокочастотный генератор с частотным модулятором 1 , резонансный датчик 2 уровня с амплитудным детектором, дифференцирующее устройство 3, сигнум-реле 4, частотомер 5, схему ИЛИ 6, компара-4 тор 7, генератор 8 тактовых импуль- в сов 8 и схему И 9. Сигнал высокочастотного генератора 1, частота которого изменяется под действием модулирующего напряжения U_H , подается на резонансный датчик 2 уровня. При попадании частоты генератрра в полосу частот возбуждаемого датчика выходное напряжение датчика увеличивается и достигает максимума (Панаке) при совпадении частоты гене-, ратора f с резонансной частотой датчика f ₀ . При этом огибающая выходного напряжения датчика, выделяемая амплитудным детектором, повторяет форму резонансной кривой датчика. На выходе дифференцирующего устройства 3 образуется сигнал, изменяющий свою полярность при переходе через резонансную частоту датчика с положительной на отрицательную. При достижении dU, напряжением -т- величины порога сра~' dt батывания X сигнум-реле 4 релейный элемент срабатывает и переключает направление изменения частоты высокочастотного генератора. При этом весь процесс повторяется., В результате в схеме уровнемера устанавливаются периодические автоколебания частоты генератора около резонансной частоты датчика, амплитуда этих колебаний по частоте равна af, а ее величина может быть достаточно малой (доли процента) по сравнению с диапазоном частот датчика, что обеспечивает равенство частоты генератора резонансной частоте датчика. Поскольку значение резонансной частоты датчика связано со значением контролируемого уровняThe device comprises a high-frequency generator with a frequency modulator 1, a resonant level sensor 2 with an amplitude detector, a differentiating device 3, a signal relay 4, a frequency counter 5, an OR 6 circuit, a comparator-4 torus 7, a clock generator 8 in sov 8 and a circuit And 9. The signal of the high-frequency generator 1, the frequency of which changes under the influence of the modulating voltage U _H , is supplied to the resonant level sensor 2. When the generator frequency falls into the frequency band of the excited sensor, the output voltage of the sensor increases and reaches a maximum (Panake) when the frequency of the generator f coincides with the resonant frequency of the sensor f ₀ . In this case, the envelope of the output voltage of the sensor emitted by the amplitude detector repeats the shape of the resonance curve of the sensor. At the output of the differentiating device 3, a signal is formed that changes its polarity when passing through the resonant frequency of the sensor from positive to negative. When dU is reached, the voltage -t- value of the threshold sra ~ 'dt of operation X of the signal relay 4, the relay element is activated and switches the direction of change of the frequency of the high-frequency generator. In this case, the whole process is repeated., As a result, periodic self-oscillations of the generator frequency near the resonant frequency of the sensor are established in the level gauge circuit, the amplitude of these oscillations in frequency is af, and its value can be quite small (a fraction of a percent) compared to the frequency range of the sensor, which ensures equality of the generator frequency to the resonant frequency of the sensor. Since the value of the resonant frequency of the sensor is related to the value of the monitored level

1270575 ¹ среды однозначной зависимостью, показания частотомера 5 характеризуют уровень среды.1270575 ^{1 of the} medium is an unambiguous dependence, the readings of the frequency counter 5 characterize the level of the medium.

Для повышения точности измерения уровня при работе уровнемера в условиях действия возмущающих факторов и обеспечения устойчивой работы уровнемера в этих условиях необходимо распознавать возмущенное состояние схемы уровнемера и принимать меры для предотвращения ухода частоты генератора от резонансной частоты датчика. Кроме того, следует исключить результаты измерений частоты генератора, полученные при сбоях и переходных процессах в схеме уровнемера .To increase the accuracy of level measurement during the operation of the level gauge under the influence of disturbing factors and to ensure stable operation of the level gauge under these conditions, it is necessary to recognize the disturbed state of the level gauge circuit and take measures to prevent the generator frequency from moving away from the resonant frequency of the sensor. In addition, the results of measurements of the frequency of the generator obtained in the event of failures and transients in the level gauge circuit should be excluded.

Признаком возмущенного состояния' схемы уровнемера, вызванного дейст20 .A sign of the disturbed state of the level gauge circuit caused by action 20.

вием влияющих факторов, является уменьшение амплитуды выходного напряжения датчика U^. При потере устойчивости (фиг.З, точка А) напряжение ₂₅ на выходе датчика меньше опорного напряжения U_on , подаваемого на второй вход компаратора 7 f Величина опорного напряжения определяется добротностью датчика и амплитудой сигнала возбуждения и составляет около 0,95 U^_MOtKc. В результате этого компаратор переключается, открывая схему И 9 . Импульсы с генератора 8 так- ’ товых импульсов через схему И 9 и схе схему ИЛИ 6 поступают на вход час35 тотного модулятора высокочастотного генератора 1. Период импульсов генератора 8 выбирается таким, чтобы частоты высокочастотного генератора 1 ' за период успела измениться в пределах частотного диапазона резонансного датчика. Импульсы произвол дят принудительный, реверс направления изменения частоты, в результате чего в схеме вновь устанавливаются ' *45 автоколебания. При возрастании выходного напряжения датчика компаратор 7 закрывает схему И 9 (точка В), поэтому последующие реверсы направления изменения частоты происходят от переключения сигнум-реле 4.influencing factors is a decrease in the amplitude of the output voltage of the sensor U ^. In case of loss of stability (FIG. 3, point A), the voltage ₂₅ at the output of the sensor is less than the reference voltage U _on supplied to the second input of the comparator 7 f. The value of the reference voltage is determined by the quality factor of the sensor and the amplitude of the excitation signal and is about 0.95 U ^ _MOtKc . As a result of this, the comparator switches, opening the AND 9 circuit. The pulses from the generator 8 clock pulses through the circuit And 9 and circuit OR 6 are fed to the input 35 of the frequency modulator of the high-frequency generator 1. The pulse period of the generator 8 is selected so that the frequency of the high-frequency generator 1 'for a period managed to change within the frequency range of the resonant sensor. The pulses arbitrarily force, reverse the direction of the frequency change, as a result of which '* 45 self-oscillations are again set in the circuit. When the output voltage of the sensor increases, the comparator 7 closes the circuit And 9 (point B), therefore, the subsequent reversals of the direction of the frequency change occur from switching the signal relay 4.

Claims

The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the level of liquid and bulk media, both dielectric and electrically conductive. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of the Level under the conditions of action of disturbing factors. Figure 1 presents the block diagram of the proposed level gauge; Figures 2 and 3 show timing diagrams of the device operation. The device contains a high-frequency generator with a frequency modulator I, a resonant level 2 sensor with an amplitude detector, a differentiating device 3, a signum-relay 4, a frequency meter 5, the circuit OR 6, a comparator 7, the generator 8 clock pulses 8 and the circuit 9. The signal of the high-frequency generator 1, the frequency of which is changed by the modulating voltage U, is applied to the resonant level 2 sensor. When the frequency of the generator is in the frequency band of the sensor being excited, the output voltage of the sensor Un increases and reaches a maximum (and ,, dts ..) when jiacTOTbi generator f coincides with the resonant frequency of the sensor fg. At the same time, the envelope of the output voltage of the sensor, extracted by the amplitude detector, repeats the shape of the resonant curve of the sensor. At the output of the differentiating device 3, a signal is formed which changes its polarity when going through the resonant frequency of the sensor from positive to negative. When the voltage is reached - the threshold value is set to X beat signaling relay 4 (relay), the 1st element is triggered and switches the direction of change in the frequency of the high frequency generator. At the same time, the whole process repeats. As a result, periodic oscillations of the generator frequency around the resonant frequency of the sensor are established in the level gauge, the amplitude of these oscillations in frequency is equal to uf and its value can be quite small (fractions of a percent) compared to the frequency range of the sensor that ensures the equality of the generator frequency to the resonant frequency of the sensor. Since the value of the resonant frequency of the sensor is associated with the value of the monitored level 752, a unique dependence, the readings of the frequency meter 5 characterize the level of the medium. To improve measurement accuracy when operating the gauge in the presence of disturbing factors to ensure stable operation of the gauge in these conditions, it is necessary to recognize the disturbed state of the gauge of the gauge and take measures to prevent the frequency deviation from the resonator frequency of the gauge. In addition, it is necessary to exclude the results of measurements of the generator frequency, obtained during failures and transients in the level gauge circuit. A sign of the disturbed state of the level gauge circuit caused by the influence of influencing factors is a decrease in the amplitude of the output voltage of the sensor Ua. When stability is lost (Fig. 3, point A), the voltage at the output of the sensor is less than the reference voltage UQ applied to the second input of the comparator 7 The value of the reference voltage is determined by the quality factor of the sensor and the amplitude of the excitation signal, and is about 0.95, ,,. As a result, the comparator switches, opening the AND 9 circuit. The impulses from the generator 8 clock pulses through the AND 9 circuit and the OR 6 circuit arrive at the input of the frequency modulator of the high frequency generator 1. The period of the pulses of the generator 8 is chosen so that changed within the frequency range of the resonant sensor. The pulses are forced, reversing the direction of frequency change, as a result of which auto-oscillations are again established in the circuit. As the output voltage of the sensor increases, the comparator 7 closes the AND 9 circuit (point B), so the subsequent roar, the direction of frequency change, occurs from switching the signal-relay 4, the invention The resonant level sensor containing a resonant level sensor with an amplitude detector, a high-frequency oscillator frequency modulator, differentiating device.