SU777454A1 - Электроемкостный уровнемер - Google Patents

Description

(54) ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  уровн  как неэлектропровод .ных, так и электропроводных жидкостей.

Известен электроемкостный у ровнемер, содержащий измерительный и компенсационный емкостные датчики, операционный усилитель, усилитель посто нного тока с двум  линейно-понижающим и линейно-повышающим выходами, преобразователь емкости в напр жение посто нного тока, генератор тактовых импульсов, электронные ключи и источник посто нного напр жени , у которого компенсационна  ем1кость и емкость , пропорциональна  емкости пустого датчика, включены в цепь обратной св зи оп-еращионнаго усилител  1.

Однако этот уровнемер обладает недостаточной точностью при изменении диэлект )ричеокой проница-емости и удельной электропроводности измер емой среды в щироких пределах, так как значени  измерительного и компенсационных TOiKOB вычитаютс  друг из друга и следовательно полна  компенсаци  невозможна.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  уровнемер с ЦИ1ФРОВЫМ отсчетом, содержащий изме,рительный и ком1пенса1ционный е1мкостные датчики , генератор на операционном усилителе.

период выходного напр жени  которого пропорционален разности емкости измерительного и компенсационного датчика 2.

Однако этому устройству ирисуща недостаточна  точность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Дл  достижени  этого электроемкостный уровнемер снабжен дополнительными после10 довательно соединенными генераторами, селектором длительности, схемой совпадени , счетчиком со схемой управлени  и преобразователем кода в емкость, выход которого соединен с измерительным емкостным дат15 чиком и входам дополнительного генератора , ири этом эталонный емкостный датчик через генерлтор подключен к схеме совпадени .

На чертеже изображена структурна 

20 схема устройства.

Электроемкостный уровнемер содержит .измерительный / и эталонный 2 емкостные датчики, два генератора 5 и 4 на операционных усилител х, селектор 5 длительности на

25 операционном усилителе, схему совпадени  6, счетчик 7 со схемой управлени  8, устройство индикации 9 и преобразователь 10 кода в емкость.

Схема работает в автоколебательном ре30 жиме, наступающем при включении источ3

нвка питани . Первый генератор вырабатывает др моулольные им ульсы с длительностью

(Си + СпкЕ)1п(1+29 , {)

гдеС„ - eM.KOiCTb измерительного датчика; СПКЕ- выходна  емкость ггреобраз ,овател  кода в еамкость; RI, , Кз - .сопротивлени  в щеп х положительной и отрицательной обратных св зей операционного усилител .

Представл   емкость измерительного датчика, как сумму, включающую емкость затопленной части датчика завис щей от диэлектрической проницаемости измер емой среды, и емкость незатопленной части, практически не завис щей от изменени  параметров среды, мождо запасать, что

,

;„-3/ 1-С.1п 1+2 /.

(C,-fCnKE)ln{l+2|i где Сх - емкость затопленной части датчика; С - то же, незатопленной части. .Преобразователь кода в емкость настроен таким образом, что -при .любом .значении ур.01вн  измер емой .среды выходна  емкость преобразовател  дополн ет емкость незатОПленной части датчика до емкости пустого датчика, т, е. Сд: + С пкЕ С п. Поскольку емкость пустого датчика есть величина, не завис ща  от диэлектрической проницаемости измер емой среды, и дл  конкретной Конструкции датчика есть велич;ина посто нна, то длительность -I, t,, 2Ri . С„ In ( есть также величина посто нна  и ее можно вычесть .из длительности измерительного импульса и и ic помощью .селектора длительности , в результате чего на выходе селектара получитс  импульс, длительность которого пропорциональна велич;н:не затопленной части датчика. .х- .С,-Inf .

Второй генератор вырабатывает импульсы с длительностью

-|г

Сэ - ем.ко.сть эталонного конгде

денсатора;

4, , RS - сопрот1ивлени  в цеп х положительной и отрицательной обратных св зей операционного усилител , /р R

При ра1венстве -i - отнощение длиR- , -

тельности импульса на .выходе селектора к длительности импульса эталонного генератора будет равно

2.-.-in(l+2|; :

2R,.C,ln(l+2

Ug -

где К-- - -масщтабный коэфф.ициент.

Представл   емкость С и Сэ через их геометрические размеры :и параметры измер емой среды, можно записать JL- /у-f / -« , где е - относительна  диэлектрическа  прон,ицаемо.сть иэмерЯ(вмой среды; ео - электрическа  посто нна ; D - диаметр датдака; d - величина зазора между обкладками датчика; 1х - длина затопленной частей датчика, ta - длина эталонного датчика. Как .видно из последней формулы, .отнощение длительностей не зависит от диэлектрической проницаемости .измер емой жидкости и величины зазора между обкладками датчика, .оно зависит только от отнощени  длины затопленной ч.асти датчика к длине эталонного конденсатора. Таким образом , эталонный конденсатор служит мерой , с помощью которой измер етс  уровень жидкости. Дальще импульсы t и tg .поступают через .схему совпадени  на счетчик импульсов. За врем  t иа счетчик пройдет .количество мпульсов , равное отнощению -f, т. е. значению измер емой величины. Схема управлени  счетч ик.ам необходима дл  установки в.ремен1И индикации и сброса счетчика в но.ль в начале каждого цикла. Синхронизаци  работы схемы управ . лени  осуществл етс  импульсами € первого генератора.

ИзмереннОе €четчико.м количество импульсов индицируетс  цифровыми индикаторами . Одновременно выходной -код Поступает в лреобразователь кода в емкость, величина выходной емкости которого участвует в следующем цикле измерений.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 435459, кл. G 01 F 23/26, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 573721, кл. G 01 F 23/26, 1977 (прототип ) .