Дискретний рівнемір

союз сово сних СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) 3(51) G 01 F 23/24; С 01 F 23/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 35К)п/7/24-Ю (22) 11.11.82 импульсный сигнал на границы деления шкалы. Дчя определевыходе фазового дискриминатора обрания направления изменения уровня зуется аналогично. Однако из-за отисполь з уе тс я, на приме р, цепочка из . 10 рицательной производной огибающей сигнала блок 15 выдает на переключапоследовательно включенных детектотель отрицательный сигнал (фиг, 46) ра 13, блока 14 дифференцирования и направляет импульсный сигнал и блока 15 определения знака произ(фиг. А д) изменения уровня на вычиводной- Вход этой цепочки подключен к управляющему входу переключате15 тающий вход счетчика 4, в котором фиксируется код уровня поверхнобти. ля 12, соединенного по выходам с входами реверсивного счетчика 4. Электропитание измерительного мосУровнемер работает следующим та переменным напряжением исключает образом. поляризацию зл^-ктроконтактов чувстДопустим, что уровень жидкости вительного элемента, их коррозию, а также позволяет повысить чувствительменяется (фиг. 36). Непрерывно-стуность при уменьшении цены деления зп пенчато возрастающий сигнал с резиссчет возможности использования в тора 6 моста 2 (фиг. 4а) поступает блоке 3 формирования выходного сигна детектор 13 и детектируется, а нала избирательных усилителей^ возрастающая огибающая дифференцируется блоком 14. Блок 15 определяДля повышения точности измерения ет знак производной огибающей и вы•"ровня неподвижных жидкостей можно дает положительный или отрицательиспользовать несколько параллельных ный сигнал (фиг. 46) на вход переканалов пресбрдтоваиия, содержащих ключателя 12, 30 измерительные мосты и блоки формирования выходного сигнала 5 причем В момент времени t0 уровень жидраспределенные резисторы в каждом кости находится на границе делений чувствительном эле менте покрывает струн 6 и 7 (фиг. Зб). Поэтому сигизоляцией согласно прямой и обратнал с выхода моста 2 равен нулю я ной кодовым магкам соответствующего далее начинает возрастать (фиг, 4в) 35 двоичного размера цифрового отсчета. с ростом уровня и возрастающим разТакое устройство выдает код текущего балансом моста из-за того, что сопзначения уровня независимот от его ротивление левого ппеча остается изменчивости с точностью деления неизменным, а правого падазг. В мошкали. АО мент времени Ц , когда соотношение Для примера рассмотрим цифровой сопротивлений струн 6 и 7 изменяуровнемер, имеющий три двоичных р а з ется, изменяется полярность напряжеряда и охватывающий измерением шкания па выходной диагонали моста 2. лу на 8 делений (фиг. 5 ) . Это приводит к изменению фазы напУстройство содержит соответствуюряжения (фиг. 4в). Изменение фазы щие разрядам мосты переменного т о фиксируется фазовым дискримиьатока 2^, 2,. , и 2 3 , общий генератор 5 ром 11f который вырабатывает импульснапряжения питания мостов к включенный сигнал (фиг. 4 г ) , соответствуюные на выходе мостов фазовые дискрищий изменению уровня на одно деление. минаторы 1\. соединенные также с выходом генератора 5, Поскольку это изменение соответстРезисторы 6 и 7 чувствительных вует повышению уровня, что Фиксирует?лементов выполнены, например, в вися положительным сигналом с блока 15 де струн из проводника с большим определения знака производной, то удельным сопротивлением (например, положительный импульс возрастания нихрома) и имеют дискретно-непрерывуровня проходит через переключаный контакт с жидкостью, который обестель 12 на суммирующий вход счетчипечивается изолирующим покрытием^ нака 4. несенным (как это показано штриуонкой на фиг. 5) в соответствии с прямой шкалой для резистора 6 и обратнон шкалой для резистора 7 маски циклического кода Грея для каждого из разрядов, Состав всех каналов идентичен, но струны в каждом канале покрыты изоляцией в соответствии с кодовыми масками разрядов. 10 Устройство работает следующим образом. Жидкость, уровень которой измеряется, закорачивает снизу пары струн мостов в разрядах до положения, со- IS ответствующего уровню. При этом сопротивление струны, изолированный участок которой пересекается уровнем жидкости, будет больше сопротивления струны, у которой уровень жидкости 20 пересекает контактирующий с ней участок, из-за разницы длин закороченных жидкостью участков струн. Поскольку у каждой пары струн, входящих в один мост, каждому уоовню обязательно 25 соответствуют разные участки, то для любого уровня, кроме не имеющих физических размеров границ деления шкалы, мосты в разрядах будут несбалансированными с преобладанием по сопротивлению левой или правой струн, 30 Примем такое включение блока 11 к выходам мостов, при котором сигнал с выхода моста совпадает по фазе с сигналом питания при большем сопротивлении левой струны относительно правой. Тогда в случае, если сопротивление правой струны в паре больше сопротивления левой струны, сигналы с выхода соответствующего моста с выхода генератора 5 будут в противофазе. Обозначим факты совпадения фаз сигналов генератора 5 и с выходов мостов 2 единичным значением кода, а факт несовпадения - нулевым значением кода. h 8 к разрядные каналы, резпстивные пары сгрун которых имеют контакт со средой в соответствии с кодовыми шкалами контрольных разрядов корректирующего избыточного кода. Количество дополнительных разрядных каналов и кодовые шкалы модуляции контакта пар струн в них определяются принятым избыточным кодом и требованиями по числу обнаруживаемых и корректируемых отказавших разрядов. Например (фиг. 7 ) , для обнаружения отказа любого из трех разрядных каналов используют один дополнительный разрядный канал 16 , модуляция контакта пар струн со средой которого осуществляется в соответствии с правилом формирования контрольного разряда при контроле по четности. В случае, если жидкость, уровень которой измеряется, обладает высокой электропроводностью и пары струн различных разрядных каналов расположены очень блияко, возможно возникновение перекрестных помех в каналах. С целью исключения перекрестных помех и сокращения числа фазовых дискриминаторов до одного используют коммутатор 17 каналов, осуществляющий временное разделение каналов ключами на входах и выходах мостов (фиг. 8) Однако при этом должно быть обеспечено высокое быстродействие фазового дискриминатора 11. Вариант исключения перекрестных помех, использующий частотное разделение каналов, представлен в устройстве на фиг. 9, в каждом разрядном канале которого содержит генератор 5 питающего моста 2 напряжения, причем частоты генераторов в разных разрядах различны, различны и блоки t1. В качестве генераторов 5 могут быть использованы как генераторы гармонических колебаний,так и генераторы ортогональных функций из каНа фиг. 6 показаны диаграммы кого-либо базиса, например функсигналов с выхода генератора 5 ций Уолша. Выбор базиса обусловлен (фиг. 6а) и с выходов мостов (фиг.66) частотными характеристиками помех и при различных уровнях жидкости, ко50 удобствами реализации. торым соответствуют различные знаВ случае использования кратных чения выходного двоичного кода, сничастот целесообразно использовать маемого с выходов фазовых дискримиодин задающий генератор частоты с наторов 11. делителем. Структурная схема устройДля повышения надежности измерества для этого случая приведена на ния уровня путем контроля исправносфиг. 10, где выход генератора 5 чети разрядных каналов и коррекции отрез многокаскадный делитель 18 чассчета при выходе некоторых каналов тоты соединен с входами мостов в из строя используют дополнительные 9 1125474 каналах. Устройство работает аналогично изложенному. Рассмотренные устройства предназначаются для измерения электропроводящих жидкостей. Для измерения 5 уровня неэлектропроводящих жидкостей распределенные резисторы чувствительных элементов, находящиеся под питанием в режиме перегрева, и з г о т а в ливают из термочувствительного мате- Ю риала, например платины или никеля, а вместо электроизоляционного покрытия дискретно наносят теплоизоляционное покрытие. В этом случае сопротивление неизолированных омываемых жид- 15 костью участков чувствительных э л е ментов будет меньше, чем теплоизолированных. Имеет место разбаланс и з мерительных мостов и работа таких устройств в остальном аналогична ра- 20 боте рассмотренных устройств. Эти устройства пригодны также для работы с электропроводными жидкостями без электрического контакта с ними. Однако и з - з а теплоизоляции они имеют большую электроконтактную 10 инерционность и, следовательно, обладают меньшим быстродействием, с Возможно изготовление предложенного устройства с сочетанием электроконтакта и теплоконтакта чувствительного элемента из термочувствительного материала с высоким погонным сопротивлением, например, из никелевого микропровода. В таком устройстве шкала выполняется покрытием теплои электроизоляционным. Таким образом, предложенное устройство в различных вариантах исполнения обеспечивает достаточно простую реализацию дискретной шкалы с. большим числом делений и высокой точностью при измерении как неподвижных так и подвижных уровней, как электропроводящих, так н неэлектропроводящих жидкостей. При использовании, например, в океанографических исследованиях предложенное устрбйство позволяет изме25 рять с высокой точностью и уровень моря и параметры волн. 125474 1 1 1 11 I I I I L_L Фиг 2 1125474 г 1125474 Фиг.5 a 1 125474 5 ITU 1 -J Фиг! 1 125474 '_ J Фиг 9 utUj L i J L Й- _ .' J ФигЮ Редактор А.Коссей Составитель Т.Иноземцева Техред Л.Коцюбняк Корректор "М.Роэман Заказ 8528/30 'Тираж 609 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Филиал П П "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, А П