Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 129
Текст из файла (страница 129)
1гля мостовой измерительной схемы уровнемера принято к»С» „= = к,С»» и С, = С,„. Питание емкостного уровнемера производится от сети напряжением переменного тока 220 В, частотой 50 Гц. Если уровень жидкости в резервуаре й =- 0 (см. рис. 19-5-2), то напряжение в измерительной диагонали моста равно нулю. При повышении уровня жидкости до значения й мост разбалансируется и в измерительной диагонали его появится напряжение частотой 50 кГц.
С выхода моста это напряжение, пропорциональное измеряемому уровню жидкости, подается через трансформатор ТрЗ на вход двухкаскадного усилителя, а затем усиленный сигнал поступает на вход фазового детектора. Сигнал постоянного тока с выхода фазового детектора поступает на вход преобразовательного устройства обратной связи, которое преобразовывает его в напряжение переменного тока частотой 50 кГц. С выхода преобразовательного устройства напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Тр2, вторичные обмотки которого включены в измерительную схему моста, и на вход детектора.
Выходным сигналом детектора является напряжение постоянного тока 0 — 10 В. В качестве вторичного прибора служит вольтметр КСУ2, выполненный на базе автоматического потенциометра КСП2 (гл. 4). Напряжение (/ во вторичной обмотке трансформатора Тр2 уменьшает выходное напряжение моста до некоторого минимального значения, определяемого козффяциентом усиления передаточного тракта прибора, Наличие в одном из плеч моста компенсационного конденсатора С„ преобразователя, преобразовательного устройства обратной связи с выходным сигналом частотой 50 кГц и вторичной обмотки 4 — 6 у трансформатора Тр2, являющейся плечом моста, позволяет осуществить автоматическое введение поправки на изменение диэлектрической проницаемости жидкости, уровень которой измеряется. Опорное напряжение, подаваемое на фазовый детектор от генератора, совпадает с основным сигналом, пропорциональным измеряемому уровню жидкости.
Сигнал помехи, обусловленный наличием сопротивления утечки в выходном параметре емкостного преобразователя, сдвинут по фазе на 90" по отношению к опорному напряжению. Это позволяет с помощью фазового детектора отфильтровывать помеху. Наличие в схеме прибора фазового детектора позволяет также получить устойчивую систему при достаточно большом коэффициенте усиления к усилительного тракта прибора. Для рассматриваемой измерительной схемы напряжение частотой 50 кГц, снимаемое с диагонали моста, равно: и., и,с„— и,с,+и,с,— и„ск а С„+С +С„ иаСа — игСа+клиа. аса — каиа. аСа С„+Са+Ск С учетом приведенных в описании схемы равенств это выражение принимает вид: Г) ~Са+"а+С" + С ( — 1)1=() (С вЂ” С„) Учитывая выражение (19-5-7), находим: (1 Л Са (ак 1) — "+к,Саа(а.
— 1) к При большом коэффициенте усиления прямого канала прибора (к -+ со) выражение (19-5-13) принимает вид: ()., =- и„-'--„"., (19-5-14) Из этого уравнения видно, что выходное напряжение преобразовательного устройства обратной связи (/а „ а следовательно, и выходное напряжение прибора о',„„не зависят от изменения электрических свойств жидкости, уровень которой измеряется. Следует также отметить, что иа, и излаеряемое значение )л/Н связаны пропорциональной зависимостью.
Рассмотреныая схема уровнелаера ДУЕ-2 с емкостным преобразователем ПЕ-6 используется также для измерения уровня электропроводной жидкости в комплекте с емкостным измерительным преобразователем ПЕИ-1. Предел допускаемой основной погре1пности емкостного уровне- мера ДУЕ-2 не превышает 2,5% диапазона измерения. Диапазон измерения зависит от выбранной длины электродов емкостных преобразователей. Приборы ДУЕ-2 могут быть использованы для измерения уровня жидкостей, находящихся под давлением до 60 кгс/см' (6 МПа) и имеющих температуру от 0 до 200"С. 19-6. Акустические и ультразвуковые уровнемеры Общие сведения, В акустических и ультразвуковых уровнемерах реалвзуется метод, основанный на использовании эффекта отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела двух сред с различнымн акустическими сопротивлениями.
В уровнемерах, называемых акустическими, используется метод локаций уровня жидкости через газовую среду. Достоинством этого метода является то, что акустическая энергия, посланная в объект для измерения уровня жидкости, распространяется по газовой среде.
Это обеспечивает универсальность по отношению к различным жидкостям, уровень которых необходимо измерить, а также высокую надежность первичных преобразователей, не контактирующих с жидкостью. В уровнемерах, называемых ультразвуковыми, используется метод, основанный на отражении ультразвуковых колебаний от границы раздела сред со стороны жидкости. В зависимости от используемого параметра звуковой волны для измерения уровня жидкости различают частотный, фазовыв и импульсный способы измерения уровня, а также некоторые их комбинации, такие, как импульсно-частотный, и др.
1(аждый из указанных способов, обладая общим для акустического (ультразвукового) метода измерения достоинствами, имеет свои преимущества и недостатки. Акустические уровнемеры широко применяют для дистанционного измерения уровня жидкостей в различных объектах в химической, бумажной, пищевой и других отраслях промыпшенности. Уровнемеры этого типа могут быть использованы для измерения уровня различных жидкостей (одпородных и неоднородных, вязких, агрессиьных, кристаллизующихся, выпадающих и осадок), находящихся под давлением до 40 кгс/смэ (4 МПа) и имеющих температуру от б до 80' С. Акустические уровнемеры не могут быть использованы лля измерения уровня жидкостей, находящихся под высоким избито.ным и вакуумметрическим давлением.
Если жидкость, уровень которой необходимо измерять, будет находиться под вакуумметрическим давлением до О,б кгс/смэ (0,08 МПа), то акустические уровнемеры могут быть использованы. Ультразвуковые уровнемеры могут быть использованы для измерения уровня только однородных жидкостей и широкого распространения в промышленности не получили.
Однако ультразвуковые уровнемеры позволяют измерять уровень однородных жидкостей, находящихся под высоким избыточным давлением. Акусткческий уровнемер ЭХО-1. Уровнемер ЭХ0-1, разработанный НИИтеплоприбором, предназначен для измерения уровня различных жидкостей на основе метода акустической импульсной лакацип границы раздела сред со стороны газа (831.
Мерой уровня жидкости является время распространения ультразвуковых колебаний 1 от источника излучения (акустического преобразова- геля) до плоскости границы раздела сред и обратно до приемника. Схема акустического уровнемера ЭХО-1 представлена на рис. 19-6-1. В соответствии с принятыми на этой схеме обозначениями время распространения ультразвуковых колебаний 1 определяется выражением 2 (Н вЂ” Ь) 2Н 2а а а а' где Н вЂ” Ь вЂ” высота газового столба; Н вЂ” расстояние от источника излучения до нулевого уровня; й — высота уровня жидкости; а — скорость распространения звука в газовой среде. В акустическом уровнемере ЭХО-1 генератор 9 вырабатывает электрические импульсы с определенной частотой повторения, пре. Рис. 19-6-1. Схема акустического уроаиеиера ЭХО-1.
образуемые в ультразвуковые при помощи акустического преобраювателя 1, установленного на крышке резервуара. Распространяясь вдоль акустического тракта, ультразвуковые импульсы отракаются от плоскости границы раздела сред и попадают на тот же преобразователь 1. Отраженные ультразвуковые импульсы после збратного преобразования в электрические усиливаются, формируются усилителем-формирователем 2 и подаются на устройство измерения времени запаздывания отраженного сигнала — триг.ер д. Формирование унифицированного выходного сигнала постоянаого тока 0 — 5 мА осуществляется при помощи компенсационного треобразователя, основанного на принципе статического регуляюра, в состав которого входит устройство сравнения 4, усилигельно-преобразующее устройство и элемент обратной связи — блок треобразоваиия напряжения во временной интервал 6.
Формирование выходного сигнала осуществляется путем автоаатнческого слежения блоком 6 за длительностью импульсов с трпгера. Прямоугольные импульсы с триггера и из цепи обратной :вязи компенсационного преобразователя (блока 6) подаются на устройство сравнения 4. Гели длительность импульса с триггера больше (нли меньше) импульса из цепи обратной связи, то на выходе блока 4 появляется сигнал небаланса, который при помощи усилительно-преобразующего устройства 8 повышает (или уменьшает) значение выходного сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
