SU1695140A1 - Device for measuring substance level - Google Patents

Device for measuring substance level Download PDF

Info

Publication number
SU1695140A1
SU1695140A1 SU894687800A SU4687800A SU1695140A1 SU 1695140 A1 SU1695140 A1 SU 1695140A1 SU 894687800 A SU894687800 A SU 894687800A SU 4687800 A SU4687800 A SU 4687800A SU 1695140 A1 SU1695140 A1 SU 1695140A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
waves
frequency
antenna
measurement accuracy
measurement
Prior art date
Application number
SU894687800A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Совлуков
Original Assignee
Институт проблем управления
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 Институт проблем управления filed Critical Институт проблем управления
Priority to SU894687800A priority Critical patent/SU1695140A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1695140A1 publication Critical patent/SU1695140A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  уровн  различных веществ. Цель изобретени  - повышение точности измерений. Контролируемое вещество 1 зондируют волнами, модулированными по частоте, принимаемые отраженные волны вследствие их временной задержки при пр мом и обратном распространении имеют в любой момент времени частоту, отличную от частоты зондирующих волн. Здесь имеет место многократное последовательное прохождение волнами пр мого и обратного пути, что дает возможность многократно повысить точность измерени  Излученные генератором 2 частотно-модулированные волны через направленный ответвитель 3 поступают на передающую антенну 4, излученные ею волны принимаютс  приемной антенной 5i, котора  соединена с передающей антенной 4g. Эта антенна направл ет прин тые антенной 5iволны в сторону контролируемого веществз 1. Операци  приема-излучени  повтор етс  многократно, дл  чего схема содержит N передающих и N приемных антенн . Волна с последней приемной антенны подаетс  на смеситель б, на другой вход которого подаетс  опорный сигнал с генератора и далее на регистратор 2 ил. (Л О ю елThe invention relates to a measurement technique and can be used for non-contact measurement of the level of various substances. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. Controlled substance 1 is probed by waves modulated in frequency, the received reflected waves, due to their time delays during forward and backward propagation, have a frequency different from the frequency of probing waves at any time. Here, multiple consecutive passage of the forward and backward paths by the waves takes place, which makes it possible to repeatedly increase the measurement accuracy. 4g. This antenna directs the received antenna 5i waves towards the controlled substances 1. The receive-radiation operation is repeated many times, for which the circuit contains N transmit and N receive antennas. The wave from the last receiving antenna is fed to the mixer b, to the other input of which the reference signal is fed from the generator and then to the recorder 2 or less. (L o you ate

Description

т,5 -Ш ...Я It, 5 -Sh ... I I

t I ft I f

W W

У/ГW / H

/ft /ft ff// ft / ft ff /

Фиг.22

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  уровн  различных веществ, может быть применено дл  измерени  уровн  жидкого металла в технологических емкост х металлургического производства, уровн  жидких и сыпучих веществ независимо от их электрофизических параметров.The invention relates to a measuring technique and can be used for non-contact measurement of the level of various substances, can be used to measure the level of a liquid metal in technological containers of metallurgical production, the level of liquid and granular substances, regardless of their electrophysical parameters.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

На фиг.1 (а,6) приведены графики временной зависимости частоты f(t) зондирующей и принимаемой волн; на фиг,2 - схема устройства.Figure 1 (a, 6) shows the graphs of the time dependence of the frequency f (t) of the probe and the received waves; Fig 2 is a diagram of the device.

Устройство содержит контролируемое вещество 1, генератор 2 частотно-модулированных колебаний, направленный ответ- витель 3, передающие антенны 41,42,...,4ы,The device contains controlled substance 1, generator 2 of frequency-modulated oscillations, directional coupler 3, transmitting antennas 41,42, ..., 4,

приемные антенны 5i,525м, смеситель 6receiving antennas 5i, 525m, mixer 6

частот, регистратор 7.frequency recorder 7.

Устройство работает следующим образом ,The device works as follows

Контролируемое вещество 1 зондируют волнами (электромагнитными, акустическими ), модулированными по частоте по несимметричному (фиг.1,а) или симметричному (фиг, 1,6) пилообразному закону в пределах диапазона ее девиации A f . Принимаемые отраженные волны вследствие их временой задержки при пр мом и обратном распространении имеют в любой момент времени t частоту, отличную от частоты зондирующих волн (см. фиг.1 ,а,б, пунктирные линии). Отличие (разность) этих частот - частота биений fe - выражаетс  следующей формулойControlled substance 1 is probed by waves (electromagnetic, acoustic), modulated in frequency according to an asymmetric (figure 1, a) or symmetric (figure, 1.6) sawtooth law within the range of its deviation A f. Due to their time delays during forward and backward propagation, the received reflected waves have a frequency that is different from the frequency of the probing waves at any time t (see Fig. 1, a, b, dashed lines). The difference (difference) between these frequencies — the beat frequency fe — is expressed by the following formula

, 2kNAfFM,,,, 2kNAfFM ,,,

fe z, (1)fe z, (1)

где FM 1/Тм - частота модул ции;where FM 1 / Tm is the modulation frequency;

к 1 и k 2, соответственно, дл  несимметричной и симметричной частотной модул ции;1 and k 2, respectively, for asymmetric and symmetric frequency modulation;

Тм - период модул ции;Tm is the modulation period;

с - фазова  скорость волн.c is the phase velocity of the waves.

Здесь имеет место многократное последовательное прохождение волнами пр мого (до объекта) и обратного пути, в результате чего они проход т эффективное рассто ние 7эфф NZ, где N соответствует числу зондирований объекта (поверхности контролируемого вещества). Такое эффективное удаление этой поверхности от антенн фактически дает возможность многократно повысить точность измерени . Фиксированна  величина погрешности Д7 определени  уровн  естьHere there is a repeated successive passage by the waves of the direct (to the object) and the return trip, as a result of which they travel the effective distance 7ff NZ, where N corresponds to the number of soundings of the object (the surface of the monitored substance). Such an effective removal of this surface from the antennas actually makes it possible to multiply increase the measurement accuracy. The fixed value of the error D7 definition of the level is

AZ -r,rAZ -r, r

(2)(2)

что в N раз меньше, чем в случае однократного зондировани .which is N times less than in the case of single sounding.

Источником частотно-модулированных волн  вл етс  генератор частотно-модулированных колебаний 2, соединечный черезThe source of frequency-modulated waves is a generator of frequency-modulated oscillations 2, connected via

основное плечо направленного ответвител  3 с передающей антенной At. Излученные ею волны принимаютс  приемной антенной 51, котора  соединена с передающей антенной 4i. Эта антенна вновь направл ет прин тые антенной 5т волны в сторону контролируемой поверхности 1. Операци  приема-мзлучени  повтор етс  многократно , дл  чего схема содержит N передающих и N приемных антенн, причем перва  передающа  антенна 4i подсоединена (через направленный ответвитель) к генератору 3, а последн   приемна  антенна 5ы подключена к одному из двух входов смесител  частот 6, на другой вход которого через боковоеthe main arm of the directional coupler 3 with the transmitting antenna At. The waves emitted by it are received by the receiving antenna 51, which is connected to the transmitting antenna 4i. This antenna re-guides the received 5t waves to the side of the monitored surface 1. The receive-receive operation is repeated many times, for which the circuit contains N transmit and N receive antennas, the first transmitting antenna 4i being connected (via a directional coupler) to the generator 3, and the last receiving antenna 5y is connected to one of the two inputs of the frequency mixer 6, to the other input of which through the side

плечо направленного ответвител  3 подаетс  опорный сигнал с генератора 2. Промежуточные приемные антенны и соответствующие каждой из них передающие антенны попарно соединены друг с другом: 5ithe arm of the directional coupler 3 is supplied with the reference signal from the generator 2. The intermediate receiving antennas and the transmitting antennas corresponding to each of them are connected in pairs: 5i

и 42, 52 и 4з,,.5ы-1 и в результате происходит переизлучение принимаемых волн в каждой паре соединенных между собой антенн . Это приводит к суммарной временной задержке t3N, завис щей как от измер емого рассто ни  (уровн } Z. так и от числа М зондирований: ta, rflet3 2Z/C- врем  задержки при однократном зондировании ,and 42, 52 and 4h ,, 5s-1 and, as a result, the re-radiation of received waves in each pair of interconnected antennas occurs. This leads to a cumulative time delay t3N, depending both on the measured distance (level} Z. and on the number of M soundings: ta, rflet3 2Z / C is the delay time for a single sounding,

При проведении измерений долженWhen taking measurements should

быть обеспечен прием отраженных волн только соответствующей приемной антенной . Это может быть достигнуто при применении антенн с узкой диаграммой направленности или (и) при возможностиonly the corresponding receiving antenna should receive reflected waves. This can be achieved by using antennas with a narrow radiation pattern or / and if possible

при исключающем взаимовли ние расположении антенн над поверхностью контролируемого вещества.at the mutually exclusive arrangement of antennas above the surface of the controlled substance.

Реализаци  устройства может быть осуществлена с применением электромагнитных волн различных диапазонов частот (СВЧ, оптического диапазонов), акустиче ских волн и соответствующих этим волнам и диапазонам частот функциональных элементов схемы.The device can be implemented using electromagnetic waves of various frequency ranges (microwave, optical ranges), acoustic waves and the corresponding functional elements of the circuit corresponding to these waves and frequency ranges.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  измерени  уровн  вещества , содержащее генератор частотно- модулированных колебаний, направленный ответвитель, передающую и приемную ан- тенны, смеситель частот и регистратор, приA device for measuring the level of a substance, containing a frequency-modulated oscillator, a directional coupler, transmitting and receiving antennas, a frequency mixer and a recorder, with чем выход генератора подсоединен через основное плечо направленного отверсти  ответвител  к передающей антенне, а через боковое плечо к первому входу смесител  частот к выходу которого подключен регистратор , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, оно содер/ ftthan the generator output is connected through the main arm of the directional hole of the coupler to the transmitting antenna, and through the side arm to the first input of the frequency mixer to the output of which the recorder is connected, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, it contains / ft Y SY s ЧH ЧH ТпTp Фиг. 1,аFIG. 1, and жит дополнительно не менее одной пары передающей и соответствующей ей приемной антенны, причем приемна  антенна предыдущей пары соединена с передающей антенной последующей пары, а последн   приемна  антенна подключена к второму входу смесител  частот.There is additionally at least one pair of transmitting and corresponding receiving antenna, with the receiving antenna of the previous pair connected to the transmitting antenna of the subsequent pair, and the last receiving antenna is connected to the second input of the frequency mixer. // // ;; Ь/2B / 2 Фиг. 1,5FIG. 1.5 ТмTm
SU894687800A 1989-04-28 1989-04-28 Device for measuring substance level SU1695140A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894687800A SU1695140A1 (en) 1989-04-28 1989-04-28 Device for measuring substance level

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894687800A SU1695140A1 (en) 1989-04-28 1989-04-28 Device for measuring substance level

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1695140A1 true SU1695140A1 (en) 1991-11-30

Family

ID=21445936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894687800A SU1695140A1 (en) 1989-04-28 1989-04-28 Device for measuring substance level

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1695140A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725696C2 (en) * 2015-10-06 2020-07-03 Фега Грисхабер Кг System for recording volume of loaded material, having several radar sensors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Финкелыитейн М.И. Основы радиолокации, М.: Радио и св зь, 1983, с.111-124. Викторов В,А., Лункин Б.В., Совлуков А,С. Высокочастотный метод измерени неэлектрических величин, М.: Наука, 1978, с.150-154. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725696C2 (en) * 2015-10-06 2020-07-03 Фега Грисхабер Кг System for recording volume of loaded material, having several radar sensors
US10876880B2 (en) 2015-10-06 2020-12-29 Vega Grieshaber Kg Filling material volume detection system comprising multiple radar sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4106020A (en) FM-CW Radar ranging system
US4245221A (en) FM-CW Radar ranging system with automatic calibration
EP3029434B1 (en) Radar level gauging
JPS60501127A (en) Reference target
US9134406B2 (en) Method and device for measuring a change in distance
GB655396A (en) Improvements in or relating to radio distance-measuring apparatus utilizing the doppler effect
SU1257409A1 (en) Device for measuring mass flow rate of substance
SU1695140A1 (en) Device for measuring substance level
US2700894A (en) Apparatus for ultrasonic investigation
US4306236A (en) Ranging radar including a modulating reflector
RU2706453C1 (en) Automatic tuning method for measuring a low level of a substance
JPH0452586A (en) Distance measuring apparatus
US3193827A (en) Doppler radar apparatus
JP2550574B2 (en) Radar device
US3217322A (en) F.m. radar system
KR100426863B1 (en) Microwave level meter using more than two reference delay line
JPH0215038B2 (en)
SU741038A1 (en) Device for electromagnetic measuring of articles
RU2629706C1 (en) Method of measuring level of substance in capacity
SU494692A1 (en) Method for measuring fluid velocity
SU1747937A1 (en) Contactless vibrometer
JPH04167962A (en) Method for continuously measuring molten iron level for pouring mixer car
SU894339A2 (en) Device for electromagnetic measuring of deformation rate
JPH05203732A (en) Range finder
RU2558631C1 (en) Non-contact radio wave device to determine fluid level in tank