SU1696882A1

SU1696882A1 - Датчик уровн

Info

Publication number: SU1696882A1
Application number: SU884627481A
Authority: SU
Inventors: Игорь Порфирьевич Башилов; Виталий Александрович Малугин; Анатолий Борисович Манукин; Евгений Иванович Попов
Original assignee: Особое конструкторское бюро Института физики Земли им.О.Ю.Шмидта
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1991-12-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к приборам дл измерени уровней жидкости в скважинах и колодцах, вскрывающих водоносные горизонты . Цель изобретени - повышение точности и стабильности. Вариации уровн жидкости вызывают изменение положени провод щей мембраны 2, что приводит к изменению измерительной емкости, образованной упругой частью мембраны 2, расположенной в ее центр е, и центральной металлизированной площадкой, нанесенной на опорную диэлектрическую пластину 3. Посредством реле 4 измерительна емкость Ci и эталонна емкость С2, образованна жесткой частью мембраны 2 расположенной по ее кра м, и второй металлизированной площадкой, нанесенной по кра м опорной диэлектрической пластины 3, поочередно включаютс в автоколебательный контур, задающий частоту генератора 6. Обе частоты передаютс поочередно по кабелю в регистрирующее устройство на реверсивные счетчики, в которых происходит счет импульсов каждой частоты и вычитание одной частоты из другой. Разностна частота однозначно св зана с измер емым уровнем. 2 ил, Bvxai б

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения уровня жидкости в скважинах и колодцах, вскрывающих водоносные горизонты.

Цель изобретения - повышение точности и стабильности измерений.

На фиг,1 представлен датчик уровня, разрез; на фиг.2 - блок-схема устройства.

Датчик уровня содержит корпус 1, проводящую мембрану 2, жестко связанную по краям с корпусом 1, опорную диэлектрическую пластину 3,закрепленную в корпусе 1 параллельно мембране 2, с нанесенными на нее металлизированными площадками, первая из которых нанесена в форме круга, а вторая - в форме кольца, реле 4, катушку 5 индуктивности, соединенную с генератором 6, и усилитель 7 мощности, подключенный к выходу генератора 6. Мембрана 2 содержит центральную упругую часть, которая совместно с первой металлизированной площадкой образует измерительную Ct емкость, и жесткую часть, которая расположена по периферии мембраны, выполненной в виде утолщенного кольца, которая совместно с второй металлизированной площадкой образует эталонную Сг емкость.

Датчик работает следующим образом.

Вариации уровня жидкости вызывают изменение положения проводящей мембраны 2, что приводит к изменению измерительной емкости. Посредством реле 4 измерительная Ci и эталонная Сг емкости поочередно включаются в автоколебательный контур, задающий частоту генератора 6, усиленные усилителем 7 мощности обе частоты поочередно передаются по кабелю в регистрирующее устройство на реверсивные счетчики, в которых происходят счет импульсов каждой частоты и вычитание одной частоты из другой. Данное выполнение датчика позволяет устранить тепловое рас; ширение опорной пластины.

Формула прогиба мембраны в зависимости от приложенного давления Р имеет

вид у - з (1 -V² _h3_E где Е, V - модуль Юнга и коэффициент Пуассона;

R, h - радиус и толщина мембраны.

Использование преобразователя перемещений мембраны в частоту позволяет реализовать высокочувствительное к перемещениям устройство. Формула реакции такого частотного преобразователя на вариации давления, т.е. формула крутизны преобразования, имеет вид d( ΔΓ) _ 1 Хр , _Б f о где Δί -- разность частот, генерируемых последовательно при подключении емко5 стей Ci и Сг;

Хр¹ - означает производную прогиба мембраны X по давлению Р;

,f₀- средняя несущая частота генератора.

Расчет дает величину крутизны для мембраны из фосфористой бронзы при R = 20 мм; d = 0,2 мм; h = 0,8 мм; f₀ = 10МГц; Е = 11,2Ί0дн/см², V = 0,33, равную d( Δ()/όΡχ = 3,9 Гц/Па.

Таким образом, вариации давления в 1 Па (это соответствует изменениям уровня жидкости 0,11 мм вод.ст.) вызывают изменение разностной частоты Δ f на 3,9 Гц. Мембрана при этом прогибается на величину 4,7 ‘

НО^-8 см.

Предлагаемое выполнение датчика позволяет устранить влияние теплового расширения опорной пластины, ее старение и другие факторы, действующие одновремен25 но на мембрану или опорную диэлектрическую пластину, что позволяет повысить точность и стабильность измерений.

Claims

Формула изобретения Датчик уровня, содержащий измери30 тельный и компенсационный конденсаторы, расположенные в корпусе, генератор и двухпозиционный ключ, о т л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности, в него введены электро35 проводная мембрана с упругой центральной и жесткой периферийной частями и с плоской поверхностью, обращенной внутрь корпуса, жестко закрепленная в корпусе по краям, опорная диэлектрическая пластина с.

49 расположенными на ней первой и второй металлизированными площадками, электроизолированными одна от другой, от корпуса и от мембраны, жестко закрепленная в корпусе параллельно плоской поверхности

45 электропроводной мембраны, а измерительный конденсатор образован плоской поверхностью упругой части электропроводной мембраны и первой металлизированной площадкой, расположенными одна

50 напротив другой, компенсационный конденсатор образован плоской поверхностью жесткой части электропроводной мембраны и второй металлизированной площадкой, расположенными одна против другой, а ге.55 нератор выполнен с индуктивно-емкостной частотозадающей цепью, а которую через двухпозиционный ключ включен компенсационный и/или измерительный конденсатор.

/Ж

X X X X X X X X X X X X

X X

X \

X

X X ж \ \

X χ

X

X X