SU972237A1

SU972237A1 - Способ измерени уровн

Info

Publication number: SU972237A1
Application number: SU813286641A
Authority: SU
Inventors: Василий Яковлевич Воробейчик; Геннадий Дмитриевич Петров
Original assignee: Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения
Priority date: 1981-05-08
Filing date: 1981-05-08
Publication date: 1982-11-07

Description

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ

1

Изобретение относитс к радиоволновым способам измерени уровн и может быть использовано в сельском хоз йстве дл контрол положени машин и их рабочих органов относительно поверхности почвы.

Известны радиоволновые способы измерени уровн сред путем воздействи на них электромагнитными волнами и последующей регистрации распределени пол сто чей волны 1 .

Недостатками указанных устройств вл ютс необходимость механических перемеще-, НИИ измерительных устройств, волноводной системы и высока предельна погрешность определени текущего значени контролируемого уровн ,равна Л/4 или Х/2, где .А. - длина волны.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ измерени уровн по напр женности пол между соседними экстремумами сто чей волны 2.

В известном способе в интервале между соседними экстремумами, расположенными на рассто нии Л/4 друг от друга, имеютс участки линейных зависимостей между напр женностью пол Е и уровнем h.

Недостатком известного способа в.-1ЯС1с то, что крутизна упом нутых участков зависит от свойств контролируемой среды, а конкретно - пропорциональна модулю коэффициента отражени И/ волн от поверхности уровн , что приводит к оншбкам в измерении уровн сред, параметры которых измен ютс в технологическом процессе.

Цель изобретени - повышение точности определени уровн за счет исключени вли ни изменений модул коэффициент;:

10 отражени .

Поставленна цель достигаетс тем. что в способе измерени уровн сред путем воздействи на них электромагнитными во.чнами и последующей регистрации напр женности пол сто чей волны, измен ют длину вол15 ны, сравнивают напр женность пол сто чей волны с напр женностью пол в отсутствии облучаемой среды, определ ют длину волны, при которой упом нутые напр женности совпадают, и по результату суд т

20 об уровне.

Claims

На фиг. 1 даны кривые 1 и 2, которые изображают зависимость напр женности Е пол сто чей волны от уровн h в еднницах л при двух значени х модулой коэф (|j;iiUi€i,TOH (Л р жени , соответственно, /з i / и /За (/3i/ больше /За/); на фиг.2 - крииыс Г, 6 з Бисимости E(h) при четырех значени х Х (возрастающих с номером кривых) и соответствующих им, величинах напр женностей Е™ЕО отсутствии отражаюн1ей среды, кривой 7 - зависимость Е(Л) |ри фиксированном значении h,равном ho, кривой 8 зависимость ЕО (Л ); на фиг. 3 - б;1ок-схема уровнемера, реализующего предлагаемый способ. Уровнемер (фиг. 3) содержит задающий генератор 9, измерительный преобразовател ) 10, приемно-передающую антенну II; поверхность 12 уровн , функциональные преобразователи 13 и 14, устройство 15 сравнени . При облучении поверхности среды нормальными к ней волнами распределение напр женности пол сто чей волны в зависимости от уровн имеет вид (фиг. 1). С увеличением h кривые Е (ИД) осциллируют с затуханием вокруг значени напр женноети ЕО. котора была бы в отсутствии отражающей среды. Дл обширного класса сред на частотах вьине 100 МГц изменени электрических свойств сказываютс на из.менении /3/, в то врем как фаза коэффициента отражени t измен етс незначительно. Кроме того, во .многих случа х tf близко к Я. Например , дл почвы на частоте 500 МГц в диапазоне изменени полевой влажности 10 -300/0 /3/ измен етс от 0,4 до 0,6, а cf от 176° до 178°. В результате непосто пства электрических свойств среды Е зависит не только от h, но и от /3/, что ограничивает область применени прототипа средами, дл которых значение /3/ посто нно,в частности дл зеркального отражател /2/ 1, или измен етс незначительно. Предлагае.мый способ измерени основан на однозначной св зи .между положени ми уровн и длиной волны в случае равенства папр жеппостей E(ho/io) Eodo)(1) Эта св зь имеет вид ho Ao( 4Г)- Т 0.1,2,.., В случае, если cf измен етс мало ho КАо(2) где К -- константа. Дл сред, у которых tp близко к л, эта константа не зависит от свойств среды. Пусть значение уровн составл ет ho (фиг. 2). Тогда при непрерывно.м увеличении Я измен етс картина распределени пол сто чей волны, последовательно изображенна кривы.ми 3 --6; поле сто чей волны Е(А) в точке ho - - по кривой 7; значение ЕО (А) - по кривой 8. Дл некоторой длины волны АО достигаетс равенство (1). В этом случае АО определ ет искомый уровень ho в масштабе (2), Натуральное число h, вход щее в К, опрСлТел етс из конструктивных соображений. Однозначное определение уровн осуществл етс в интервале Л/4. Необходимое дл этого относительное изменение длины волны раво 1/п. При больщих h малые из.менени Л привод т к значительно .му смещению распределени пол , тогда как ЕО мен етс мало,а дисперси свойств практически отсутствует. Устройство по предлагаемому способу (фиг. 3) работает следующим образо.м. Под воздействием периодического, например пилообразного напр жени U(t) задающего генератора 9, измен етс длина волны Л(1) измерительного преобразовател 10, приемно-передающа антенна 11 которого облучает поверхность среды 12 с уровне.м h. В результате на выходе из.мерительного преобразовател 10 формируетс сигнал в виде сложной функции времени t (t) . Одновременно напр жение генератора 9 подаетс на функсшональные преобразователь 13, воспроизвод щий функцию X(t), и преобразователь 14, на выходе которого формируетс сигнал в функции t f((t) . Сигналы преобразователей 10 и 14 сравниваютс в устройстве 15. В момент to, когда упом нутые сигналы равны, устройство 15, воздейству на функциональный преобразователь 13, фиксирует значение Л (to), которое при градуировке 2 определ ет величину уровн h. Функции .(t) и ЕО (Л ) определ ютс экспериментально дл конкретного измерительного преобразовател , в частности при больших п, когда необходимые изменени А малы, можно осуществить линейную зависимость A(t), а ЕО - считать константой. Предлагаемый способ позвол ет контролировать уровень сред в интервале его изменени шириной А /4 независимо от /3/, при условии, что ср измен етс .мало. Например, при длине волны 0,6 м (частоте 500 МГц) диапазон измерени составл ет 15 см, что достаточно дл копировани профил поверхности почвы рабочими органами корнеклубнеуборочных и почвообрабатывающих машин , сощниками се лок и в р де других случаев . Формула изобретени Способ измерени уровн , основанный на излучении электромагнитных волн в направлении контролируемого материала и последующей регистрации напр женности пол сто чей волны, отличающийс тем, что, с целью повышени точности за счет исключени вли ни непосто нства коэффициента отражени , измен ют длину волны, сравнивают напр женность пол сто чей волны с напр женностью пол в отсутствии облучаемой среды, определ ют длину волны, при

которой упом нутые напр женности совпадают , и по результату суд т об уровне.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР № 433353, кл. G 01 F 23/28, 1971.
2. Брандт А. А. Исследовани диэлектриков на сверхвысоки.ч частотах.М., Физметгиз , 1963, с. 310 (прототип).

Е :

0,5

0.25

П/А

0,75 Фиг 1

: $S § :§:$% $ фиг, J