Пристрій для визначення рівнів та меж поділу рідких і сипких середовищ

Пристрій для визначення рівнів та меж поділу рідких і сипких середовищ, який містить генератор стабільної напруги, вихід якого з’єднаний з входом 31791 обумовлений нестабільністю у часі характеристики перетворення. Загальними ознаками, що збігаються з ознаками пристрою, який пропонується, є; генератор стабільної напруги сигналів спеціальної форми, вихід якого з'єднаний з входом приймача і входом чутливого елементу, який виконано у вигляді ізольованих один від одного провідників, причому вихід приймача підключений до стробоскопічного перетворювача, вихід якого підключено до АЦП, до виходу якого підключений обчислювач. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення пристрою для визначення рівнів та меж поділу рідких і сипких середовищ, в якому введення зразкової міри та пристрою зсуву координат зразкової міри дозволяє усунути похибки вимірів, що виникають з-за нелінійності і нестабільності характеристики пристрою, і за рахунок цього зменшити похибки вимірів пристрою в цілому. Задачу, яку поставлено, вирішують тим, що в пристрої для визначення рівнів та меж поділу рідких і сипких середовищ, що містить генератор стабільної напруги, вихід якого з'єднаний з входом приймача, причому вихід приймача послідовно підключено до стробоскопічного перетворювача, аналого-цифрового перетворювача і обчислювача, чутливий елемент, що виконаний у вигляді ізольованих один від одного провідників, згідно з винаходом додатково введено неоднорідність хвильового опору, яку включено поміж генератором стабільної напруги і чутливим елементом, та пристрій зсуву координат зразкової міри, вихід якого з'єднаний з входом генератора стабільної напруги, а вхід підключений до обчислювача. Спеціальне введення неоднорідності хвильового опору і пристрою зсуву координат зразкової міри дозволяє визначати характеристику перетворення пристрою для визначення рівнів та меж поділу рідких і сипких середовищ у задані миті часу і одержувати більш точні значення вимірюваних параметрів. Для одержання характеристики перетворення слід учинити N зсувів сигналу, виробленого генератором стабільної напруги, вздовж діапазону роботи стробоскопічного перетворювача. Зсув можна учинити за допомогою пристрою зсуву координат зразкової міри, який керує роботою генератора стабільної напруги. При зсуві будуть переміщуватися і відбиті сигнали, у тому числі і сигнал, відбитий від неоднорідності хвильового опору, яку включено поміж генератором стабільної напруги і чутливим елементом. Затримка цього сигналу відносно посланого буде визначена відстанню між генератором стабільної напруги і неоднорідністю хвильового опору. Ця затримка не змінюється під впливом зовнішніх факторів і являє собою зразкову міру. Однак, коли зразкова міра потрапляє на різноманітні ділянки діапазону роботи стробоскопічного перетворювача внаслідок нелінійності характеристики перетворення, її виміряні значення можуть відрізнятися від дійсного значення. Після кожного зсуву у пам'ять обчислювача слід занотувати виміряні значення зразкової міри. У пам'ять також занотовується і виміряне значення зразкової міри, яке відповідає початковому положенню сигналу, що посилається (до першого зсуву). На основі цих даних у відповідності з алгоритмом, занотованим у пам'ять обчислювача, відтворюється характеристика перетворення пристрою tи=f(tp) і за її допомогою уточнюються значення затримок відбитих сигналів, за якими потім визначаються рівні та межі поділу рідких і сипких середовищ. Алгоритм відтворення характеристики може грунтуватися на різноманітних відомих математичних методах, наприклад, на методі кусочнолінійної апроксимації. Ураховуючи, таким чином, нелінійность і нестабільність у часі характеристики перетворення пристрою, можна виконувати виміри параметрів у 20-30 разів точніше, аніж пристроємпрототипом. На фіг. 1 показано блок-схему пристрою для визначення рівнів та меж поділу рідких і сипких середовищ. На фіг. 2 наведені співвідношення у часі, що розкривають роботу пристрою. На фіг. 3 показано одну з можливих реалізацій характеристики перетворення пристрою. Пристрій вміщує генератор стабільної напруги (ГСН) 1, вихід якого з'єднаний з входом приймача (Пр) 2, чутливий елемент 3, який виконано у вигляді двох ізольованих один від одного провідників, причому вихід приймача 2 послідовно підключений до стробоскопічного перетворювача (СП) 4, аналого-цифрового перетворювача (АЦП) 5 та обчислювача (Об) 6; неоднорідність хвильового опору (НХО) 7, включену поміж генератором стабільної напруги 1 та чутливим елементом 3, і пристрій зсуву координат зразкової міри (ПЗКЗМ) 8, вихід якого з'єднаний з входом генератора стабільної напруги 1, а вхід - з обчислювачем 6 (фіг. 1). Як генератор стабільної напруги 1 може бути використаний генератор, що виробляє один з трьох видів сигналів: відеосигнал, перепад напруги або накладення (суперпозицію) видеосигнала на сигнал перепаду напруги (наприклад, як за патентом України № 11006). Неоднорідність хвильового опору 7 включено в лінію, що з'єднує генератор стабільної напруги 1 і чутливий елемент 3. Робота пристрою зсуву координат зразкової міри 8 може бути заснована на зрівнянні двох напруг - швидкої пилкоподібної і постійної. Зміна рівня постійної напруги призведе до зсуву сигналу, що виробляється генератором стабільної напруги. Пристрій зсуву координат зразкової міри 8 може бути реалізований аналогічно блоку формування інформації про мить генерації зондуючого сигналу (див.: Глебович Г.В. та ін. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов. - М.: Радио и связь, 1984. - С.180, 181, рис. 5). Приймач 2, чутливий елемент 3, стробоскопічний перетворювач 4, АЦП 5, обчислювач 6 такі ж, як за патентом України № 11006. Працює пристрій таким чином. У режимі попереднього вимірювання затримок сигналів за допомогою генератора стабільної напруги 1 виробляється сигнал і подається на вхід чутливого елементу 3, який випромінює його в контрольоване середовище і приймає відбиті сигнали. Відбиті сигнали з чутливого елемента 3 подаються на вхід приймача 2. Поява неоднорідностей вздовж чутливого елемента (рівень, межі поділу середовищ) викликає зміну хвильового опору його провідників в місцях неоднорідностей і появу відбитих сигналів. На фіг. 2 наведені співвідношення у часі, що розкривають роботу пристрою. Фіг. 2 а показує відеосигнал - один з трьох видів сигналів, які можуть посилатися до чутливого елемента, Т - діапазон роботи стробоскопічного перетворювача. На 2 31791 фіг. 2 б показані посланий і відбиті сигнали, що надійшли до приймача в режимі вимірювання рівнів і меж поділу середовищ у тому випадку, коли в резервуарі знаходяться два незмішуваних середовища. То - затримка сигналу, відбитого від неоднорідності хвильового опору 7, відносно посланого; Т1 - затримка сигналу, відбитого від рівня, відносно посланого; Т2 - затримка сигналу, відбитого від межі поділу середовищ, відносно посланого. Сигнал з виходу приймача 2 подається до стробоскопічного перетворювача 4, який необхідний для погоджування часу поширення електромагнітної хвилі вздовж чутливого елементу 3 і роботи АЦП 5 та обчислювача 6. Сигнал з виходу стробоскопічного перетворювача 4 посилається на АЦП 5 і далі - на вхід обчислювача 6, в якому за спеціалізованим алгоритмом ведеться його обробка, в результаті якої отримують попередні значення затримок Т1 і Т2. В режимі визначення характеристики перетворення виконуються N зсувів сигналу, що виробляється генератором стабільної напруги 1, вздовж діапазону роботи Т стробоскопічного перетворювача 4. На фіг. 2 в, фіг. 2 г і фіг. 2 д показані відбиті сигнали, що надійшли до приймача 2 в режимі визначення характеристики перетворення при двох проміжних (і-му тa j-му, причому і