Ємнісний вимірювач рівня

Емкостный измеритель уровня, содер жащий двухэлектродный датчик, один из электродов которого заземлен, а другой под ключен ко входу преобразователя емкости в Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения уровня жидких и сыпучих веществ при помощи емкостных датчиков с заземленным электродом. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостной измеритель уровня, который содержит двухэлектродный емкостный датчик с заземленным электродом, преобразователь емкости в напряжение, выполненный в виде операционного усилителя с звеном отрицательной обратной связи, высокочастотный генератор напряжения и детектор. Поскольку устройство предназначено для дистанционного измерения, то подключение выходного трансформатора к генератору 1 напряжение, выполненного в виде операционного усилителя со звеном отрицательной обратной связи, высокочастотный генератор напряжения, первый выход которого заземлен, и детектор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в него введены масштабный усилитель и вычитающее устройство, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы преобразователя емкости в напряжение и масштабного усилителя, вход которого соединен со вторым выходом высокочастотного генератора, подключенным также к прямому входу операционного усилителя и к экрану кабеля, соединяющего второй электрод датчика с инверсным входом этого же усилителя, а выход вычитающего устройства подключен ко входу детектора. требует дополнительного соединительного кабеля. Наличие выходного трансформатора на объекте контроля и дополнительной линии связи излишне усложняет устройство. Более того, емкостные датчики уровня могут надежно работать в весьма тяжелых условиях, как то: при наличии трясок и вибраций, при очень низких (измерение уровня сжиженных газов) и очень высоких (измерение уровня расплавленных пластмасс и металлов) температурах, высоких давлениях и перепадах давлений; в баках летательных аппаратов и т. д. Расположение в непосредственной близости отдатчиков трансформаторов, или любых других элементов, в таких случаях нежелательно, а иногда и невозможно (не регламентировано техническими условиями на их применение). оо оо О 6788 Следовательно, недостатками устройства-прототипа являются его сложность, обуС' ловленная наличием на объекте контроля дополнительных элементов и дополнительной линии связи, а также ограниченные функциональные возможности из-за неприменимости в сложных условиях измерения. Задачей изобретения является создание емкостного измерителя уровня, в котором путем применения новых технических решений и оптимизации схемы расширены функциональные возможности при упрощении устройства. Поставленная задача осуществляется благодаря тому, что в емкостном измерителе уровня, содержащем двухзлектродный датчик, один из электродов которого заземлен, а второй - подключен к входу преобразователя емкости в напряжение, выполненного в виде операционного усилителя с звеном отрицательной обратной связи, высокочастотный генератор напряжения, первый выход которого заземлен и детектор, согласно изобретению, в него введен масштабный усилитель и вычитающее устройство, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы преобразователя емкости в напряжение и масштабного усилителя, вход которого соединен со вторым выходом высокочастотного генератора, подключенным также к прямому входу операционного усилителя и к экрану кабеля, соединяющего второй электрод датчика с инверсным входом этого же усилителя, а выход вычитающего устройства подключен ко входу детектора. На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 - эквивалентная схема преобразователя емкости в напряжение. Емкостной измеритель уровня включает в себя (фиг. 1) емкостной двухэлектродный датчик 1, межэлектродная емкость Сд которого определена положением уровня, высокочастотный генератор 2, преобразователь 3 емкости в напряжение, выполненный на базе операционного усилителя 3' с звеном отрицательной обратной связи 3" в виде конденсатора постоянной емкости Со. Вы ход генератора 2 через масштабный усилитель 4 подключен к одному из входов вычитающего устройства 5, второй вход которого соеди нен с выходом преобразователя 3, а выход с входом детектора б, выходной сигнал кото рого 1)вых является одновременно выходным сигналом измерителя. Емкостный датчик 1 включает в себя измерительные электроды 11 и 1", укреплен ные параллельно, причем один из электродов 1' заземлен, например, при контроле, электропроводящей жидкости, когда сама жидкость выполняет роль одного из элект5 родов, или когда роль второго электрода выполняет металлический сосуд. Незаземленный электрод датчика 1" соединен с инвертирующим входом операционного усилителя экранированным кабелем, экран 10 которого подключен к выходу высокочастотного генератора 2. При этом, очевидно, что экран не должен быть подключен к общей точке схемы (корпусу). Для электростатических наводок экран заземлен через низкое 15 выходное сопротивление генератора 2, благодаря чему сохраняются его экранирующие свойства. При сохранении той же точности измерения, что и в устройстве-прототипе, пред20 лагаемое устройство существенно проще, поскольку не содержит дополнительной линии связи, что особенно важно при дистанционных измерениях, а также трансформатора, который должен располагаться на 25 объекте контроля в непосредственной близости от емкостного датчика. Этот трансформатор должен иметь стабильный коэффициент передачи, поскольку выходное напряжение генератора непосредственно 30 влияет на результат измерения. В то же время в предлагаемом устройстве содержится масштабный усилитель и вычитающее устройство, которые отсутствуют 35 в устройстве-прототипе и которые по сложности и стоимости соответствуют, имеющимся в прототипе источнику опорного напряжения и пороговому устройству, поскольку каждый из упомянутых элементов 40 может быть собран на одной микросхеме средней степени интеграции (операционный усилитель, компаратор и т. п.). В спучае тяжелых условий эксплуатации емкостных датчиков (измерение уровня сжиженных га45 зов и расплавленного металла, агрессивных жидкостей при высоком давлении, вибрациях, тряске и т, п.), установка трансформатора на объекте не только нежелательна из-за возрастания дополнительной погрешности 50 измерения, но может быть и недопустимой согласно техническим условиям. Предлагаемое устройство применимо и в таких случаях, то есть во всех случаях использования емкостных датчиков. Следовательно, в пред55 лагаемом устройстве достигнуто упрощение конструкции при расширении функциональных возможностей. 6788 Г г--П .с. зі е 5 Выч-ее устр-бс ус-ль •гт LT_J 4 Масш. ус-ль Ген-р Фиг. I. Co , > - l l> —h*f-r I Фиг . 2. Упорядник О. Шурпач Замовлення 644 Техред М.Моргентал Коректор М. Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101