SU1538055A1 - Емкостной компенсационный уровнемер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано при измерении уровн  жидких сред. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежности. Устройство содержит емкостной чувствительный элемент 1, включающий измерительную а и компенсационную б части, а также генератор 2 высокой частоты, модул тор 3, измерительный 4 и компенсационный 5 преобразователи емкости в электрический сигнал, два устройства вычитани  6 и 7, устройство сравнени  8 и источник опорного сигнала 9. Преобразователи емкости в электрический сигнал выполнены на основе измерителей тока. Сигнал, вырабатываемый схемой сравнени  8 и управл ющий модул тором 3, обеспечивает зависимость сигнала, питающего преобразователи 4 и 5, от свойств среды. Питание этим сигналом преобразовател  5 и устройства 7 обеспечивает независимость выходного сигнала датчика уровн  от свойств среды. Лини  св зи от компенсационной части б чувствительного элемента, проложенна  внутри измерительного электрода неэкранированным проводом, не сказываетс  на результатах измерени . 3 ил.

Description

ческий сигнал, выполненные в виде

измерителей тока, устройства 6 и 7 вычитани , устройство 8 сравнени  и источник 9 опорного сигнала.

Компенсационна  часть чувствительного элемента 16 располагаетс  ниже диапазона измерени , а измерительна  а вдоль диапазона измерени с Обе части чувствительного элемента имеют общий электрод, подключенный к выходу модул тора 3. Другими своими элек родами части чувствительного элемента подключены соответственно на входы преобразователей 4 и 5.

Общие выводы преобразователей 4 и 5 и модул тора 3 объединены между собой. Выход высокочастотного генератора 2 св зан с управл ющим входом модул тора 3. Информационный вход модул тора 3 св зан с выходом устройства 8 сравнени . Один вход устройства 8 сравнени  св зан с источником 9 опорного сигнала, а другой - с выходом устройства 6 вычитани , Входы устройства 6 вычитани  подключены к выходу компенсационного преобразовател  5 и выходу устройства 8 сравнени  о Выходы устройства 8 вычитани  св заны с выходом устройства 8 сравнени  и выходом измерительного преобразовател  4.

Выходной сигнал уровнемера определ етс  с одной стороны величиной емкостной части а, а с другой - значением сигнала с выхода модул тора 3

Си

on

(Е- t)i,

(1)

где См - обща  емкость измерительной части а; СЯп - начальна  часть емкости а:

20

U U3CKoЈK5- U9K0 (4)

где С

зуетс 

К0

- начальна  часть емкости компенсационной части чувствительного элемента;

Ку и KS коэффициенты передачи соответствующих преобразователей . Если выдержать соотношение К6

1

К..К.С... то выражение (4) преобраэ к

и,

U8K3K5(Ј- 1).

(5)

зуетс 

Реша  выражение (5) совместно с выражением (2) и (3), получаем соотношение

Uon

и,

К5-(Ј-1)

(6)

Сигнал на выходе преобразовател  равен1

K4UonC on tl+(Ј-1)L 3

U,

K.(f-l)

(7)

5

При условии, что К7 К+СОП выходной сигнал уровнемера определ етс  соотношением

onUon 1

и

вы

Јic«

к5

(8)

Отсутствие в выражении (8) диэлектрической проницаемости Е показывает,

что выходной сигнал уровнемера не зависит от свойств среды (единственна  характеристика среды, от которой он зависит,  вл етс  значение уровн ) .

Рассмотрим вли ние линии св зи от компенсационной части б. Дл  измерительной части а целесообразность такого рассмотрени  отсутствуют, так

как оба электрода наход тс  в верхней части аппарата, где отсутствует измер ема  среда, в непосредственной близости от измерительной схемы. Вывод с компенсационной части б должен проходить сквозь измер емую жидкость и длина его мен етс  в зависимости от диапазона измерени .

На фиг. 2 представлена эквивалентна  схема уровнемера.

Если вывод с компенсационной части электрода проводить внутри измерительного электрода, то возникает паразитна  емкость Сик между электродами измерительной и компенсационной частей чувствительного элемента. Поскольку оба эти электрода подключены к преобразовател м 4 и 5, выполненных на базе измерителей тока, можно считать что потенциал точек а и б равен потенциалу точки в. Следовательно , емкость Сик посто нно находитс  в разр женном состо нии не зависимо от величины уровн  и свойств измер емой жидкости, т.е. она не вли ет на процесс измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Емкостный компенсационный уровнемер , содержащий чувствительный элемент , выполненный в виде измерительного и компенсационного конденсаторов , имеющих общий электрод, генератор высокой частоты, модул тор, измерительный и компенсационный преобразователи емкости в электрический сигнал, блок сравнени , первый вход

   С

   1538055

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   ки

   которого подключен к источнику опорного сигнала, а выход блока сравнени  подключен к информационному входу модул тора, управл ющий вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и надежности, уровнемер дополнительно снабжен двум  блоками вычитани , при этом общий электрод подключен к первому выходу модул тора, второй выход которого соединен с первыми входами измерительного и компенсационного преобразователей, вторые входы которых подключены соответственно к второму электроду измерительного конденсатора и к второму электроду компенсационного конденсатора, второй вход блока сравнени  соединен с выходом первого блока вычитани , выходы компенсационного и измерительного преобразователей соединены соответственно с первым входом первого блока вычитани  и с первым входом второго блока вычитани , вторые входы которых подключены к выходу блока сравнени , причем преобразователи емкости в электрический сигнал выполнены в виде измерителей тока, а вторые электроды компенсационного и измерительного конденсаторов соединены с вторыми входами соответствующих преобразователей емкости в электрический сигнал посредством кабел , проложенного в пространстве вне рабочего объема измерительного и компенсационного конденсаторов со стороны их вторых электродов.

   Ь

   Ј

   9