Уровнемер

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Витебский филиал частного учреждения образования Институт современных знаний имени А.М.Широкова(72) Авторы Шушкевич Виктор Леонович Куксевич Виталий Федорович Амирханов Джаффар Рифкатович(73) Патентообладатель Витебский филиал частного учреждения образования Институт современных знаний имени А.М.Широкова(57) Уровнемер электропроводящих сред, заполняющих неэлектропроводящий сосуд, содержащий два покрытых диэлектриком электрода и измерительную схему выработки сигнала, отличающийся тем, что один электрод частично погружен в измеряемую среду,другой выполнен телескопическим и размещен в воздушном пространстве в непосредственной близости от объекта измерения, которые таким образом представляют собой генераторный преобразователь и электронную схему обработки информации, а измерительная схема включает в себя блок отношений сигналов и усилитель.(56) 1. Айзенберг Л.Г., Кипнис А.Б., Стороженко Ю.И. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы в текстильной и легкой промышленности. - . Легпромиздат, 1990. - С. 366. 2. Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред. П.В. Новицкого. . Энергия, 1975. - С. 375. 3. Общая электротехника Учебное пособие для студентов неэлектрических специальностей вузов / Под ред. А.Т. Блажкина, 4-е изд., переработанное и доп. - Л. Энергоатомиздат, 1986. - С. 592. 19362005.06.30 Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к уровнемерам жидких и сыпучих электропроводных сред. Известны уровнемеры следующих принципов построения визуальные, в которых можно наблюдать за уровнем жидкости непосредственно в резервуаре поплавковые, основанные на законе Архимеда гидростатические, способ измерения уровня которых основан на измерении высоты столба по его давлению электроконтактные (уровень задается местоположением двух контактов в резервуаре, которые замыкаются электропроводящей жидкостью) емкостные, в качестве чувствительных элементом в которых применяют два покрытых изоляцией электрода, погруженных в измеряемую среду (емкость электродов меняется при изменении уровня среды) акустические, действие которых основано на свойстве ультразвуковых колебаний отражаться от границы раздела двух сред с различным акустическим сопротивлением фотоэлектрические, в которых для измерения уровня используются оптические свойства контролируемой среды 1. Все перечисленные уровнемеры (за исключением визуальных, которые в автоматизированных системах не могут быть применены) и их разновидности имеют общую особенность, которую можно отнести к недостатку они все построены на параметрических первичных преобразователях. Для выработки в них сигнала измерительной информации,функционально зависящего от уровня, электрические схемы уровнемеров обязательно должны содержать блок питания первичного преобразователя и схему преобразования параметра в электрический сигнал измерительной информации. Этот блок питания и схема являются потребителем электрической энергии и дополнительным источником погрешностей. Наиболее близким по техническому (конструктивному) решению к полезной модели является емкостной уровнемер, который содержит первичный преобразователь, состоящий из двух электродов, образующих емкость. Эта емкость включается в измерительную схему (чаще в измерительный мост) со своим генератором высокой частоты (МГц), другими элементами и схемой обработки сигнала с первичного преобразователя в информационный сигнал и его регистрации 2. Недостатком этого решения является то, что уровнемер содержит первичный преобразователь, который имеет свою схему преобразования параметра (емкости) в электрический сигнал и генератор высокой частоты, которые вместе требуют некоторого расхода электроэнергии и являются дополнительным источником погрешностей. Второй недостаток заключается в том, что емкость зависит не только от уровня, но и от температуры среды, что также увеличивает погрешность измерения. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение надежности, за счет упрощения всей измерительной схемы, снижение энергозатрат, за счет исключения схемы преобразования параметра (емкости) в электрический сигнал, и исключение погрешности, за счет исключения емкостного преобразователя из схемы. Поставленная задача решается за счет того, что при использовании существенных признаков прототипа, а именно наличия двух электродов, покрытых диэлектриком, и измерительной схемы выработки сигнала, один электрод частично погружен в измеряемую среду, другой выполнен телескопическим и размещен в воздушном пространстве в непосредственной близости от объекта измерения, которые таким образом представляют собой генераторный преобразователь и электронную схему обработки информации, а измерительная схема включает в себя блок отношений сигналов и усилитель. В предлагаемом техническом решении параметрический первичный преобразователь(емкость) заменен генераторным преобразователем, что позволяет исключить из схемы весь преобразователь емкости в электрический сигнал, а имеющиеся два электрода размещены один в среде измерения, другой - вне среды, но в районе объекта измерения. Сигнал измерительной информации, пропорциональный уровню, формируется из соотношения ЭДС двух электродов, которые генерируются рассеянным электромагнитным излучением(ЭМИ) от токов промышленной частоты по закону Фарадея 3. В помещениях промышленных предприятий это преимущественно 50 Гц с индукцией 110-5 Тл. 2 19362005.06.30 Предлагаемый вариант уровнемера (см. фигуру) состоит из измерительного электрода 1,помещенного в сосуд с измеряемой средой 2, и контрольного электрода 3, размещенного в открытом пространстве. Сигналы, индуктированные в электродах 2 и 3, подаются на блок отношений сигналов 4. Результирующий сигнал обрабатывается в блоке 5 и измеряется индикатором 6. Нулевое значение индикатора 6 означает, что уровень среды равен нулю,сосуд не заполнен. Оба электрода при равных длинах имеют равные сигналы и их отношение равно единице, что соответствует нулевому значению уровня. При заполнении сосуда электропроводящей средой часть электрода 1 экранируется, т.е. его рабочая длина уменьшается, ЭДС нем уменьшается, а отношение ЭДС двух электродов растут. Величины ЭДС с каждого электрода не имеют значения, т.к. измеряется их отношение. По этой причине колебания величины ЭМИ в рабочих помещениях (цехах) не сказывается на результатах измерения. Величины ЭДС на электродах пропорциональны их длинам, поэтому уровень измерения можно задать длинами электродов. Пример конкретного осуществления полезной модели. Согласно фигуре, электропроводной средой является водный раствор на природной(водопроводной воде). Электрод 1 выполнен в виде проводника, покрытого диэлектриком и погруженного в раствор на заданную глубину. Электрод 3 имеет конструкцию телескопической антенны и уровень контроля задается его длиной. Если длина электрода 3 больше длины верхней непогруженной в раствор части электрода 1, сигнал (ЭДС) с 3 больше ЭДС с 1, отношение сигналов больше единицы, что и фиксируется индикатором 6, указывающем уровень. При уменьшении уровня до заданного длиной электрода 3 значения (на фигуре - это точка а) верхняя часть электрода 1 увеличивается, ЭДС его растет и в точке а ЭДС электродов равны, разностный сигнал равен нулю, что сигнализирует о нижнем заданном уровне. При увеличении длины электрода 3 точка а сместится вниз, т.о. длиной электрода 3 можно задавать контролируемый уровень. Вместо индикатора 6 может быть включен орган, регулирующий уровень. Таким образом, заявляемое техническое решение полностью решает поставленную задачу упрощение измерительной схемы, снижение энергозатрат и погрешности измерения уровня электропроводящей среды. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.