6.4.3. Электролитические уровнемеры

Принцип действия этих приборов-сигнализаторов уровня — основан на воз­никновении ЭДС между двумя различными металлами при погружении их в электролит. Чувствительный элемент сигнализатора представляет собой элек-трод­ную систему, состоящую из металлической трубы и внутреннего стержня, изоли­рованного от трубы. При достижении уровнем электролита чувствитель-ного эле­мента возникает ЭДС, которая фиксируется измерительным прибором. На этом принципе построены сигнализаторы уровня раздела двух сред.

6.5. Волновые уровнемеры

В последние годы получили распространение высокочастотные вол-новые методы измерения, использующие зависимость от уровня среды различ-ных интегральных характеристик электромагнитных систем с распределен-ными параметрами, применяемых в качестве первичных измерительных преобразователей. Интегральными ха­рактеристиками могут служить резонан-сная частота колебаний системы; резонансные частоты высших гармоник высокочастотных колебаний; время, затраченное электромагнитным сигналом на рас­пространение от излучателя до измеряемого уровня и отражение от него.

Зарубежным приборостроением освоен широкий выпуск номен-клатуры волно­вых уровнемеров — резонансных и адеструктивных, которые могут обеспечить решение практически всех задач измерения уровня как в пищевой, так и в других отраслях промышленности.

6.5.1. Резонансные уровнемеры

Принцип действия резонансных уровнемеров, предназначенных для различных целей и сред, состоит в использовании зависимости различных резонансных интегральных характеристик электромаг­нитных систем с распределенными параметрами, применяемых в качестве чувствительных элементов первичных измерительных пре­образователей, от положения уровня измеряемой среды относи­тельно этих систем.

Резонансная частота электромагнитных колебаний зависит от индуктивности и емкости систем.

Отсюда следует, что при изменении индуктивности и емкости изме-рительного преобразователя изменяется его резонансная частота. В свою очередь изменение этих параметров зависит от изменения уровня среды, в которую могут быть поме­шены преобразователи, или от уровня, который займет среда, на­ходясь внутри преобразователя.

В качестве чувствительных элементов измерительных преобра­зователей резонансных уровнемеров могут использоваться различ­ные устройства (рис. 6.11).

Схема (рис. 6.11, а) представляет собой отрезок однородной длинной линии и используется в уровнемерах жидких сред. Выход­ной характеристикой является зависимость основной резонансной частоты пли полного сопротивления отрезка линии от уровня жид­кости Н, заполняющей чувствительный элемент.

Для сигнализаторов уровня сыпучих или жидких сред (рис. 6.11, б) —это высокочастотный резонансный контур, величина полного сопротивления которого изменяется при подходе к чувст­вительному элементу уровня материала.

На рис. 6.11, в показана схема чувствительного элемента уров­немера сыпучих материалов, которая представляет собой систему высокочастотных контуров (аналогичных контуру, показанному на рис. 6. 11, б), выполняющих роль фильтров передачи сигнала меж­ду входной и выходной линиями. Этот уровнемер работает по принципу многопозиционной сигнализации уровня с последующим преобразованием информации в непрерывный выход­ной сигнал.

В схемах, приведенных на рис. 6.11, б и в выходной характе­ристикой является изменение входного полного сопротивления вы­сокочастотных контуров.

Рис. 6.11. Функциональные схемы чувствительных элементов

измерительных преобразователей резонансных расходомеров

Диапазон рабочих частот высокочастотных резонансных уров­немеров— от сотен килогерц до десятков мегагерц. Высокочастот­ные электромагнитные системы — отрезки длинной линии и резонансные контуры, используемые в резонансных уровнемерах, имеют ряд положительных свойств: независимость выходной характери­стики— резонансной частоты — от геометрических размеров чувст­вительного элемента; простота и надежность конструкции; воз­можность измерения уровня сред с практически любыми электри­ческими свойствами; высокая чувствительность и др.

Рис. 6.12. Структурная схема резонансного измерительного

преобразователя уровня

В качестве измерительных приборов или измерительных преоб­разователей используются высокочастотные схемы, содержащие средства возбуждения в первичных измерительных преобразователях электро-магнитных волн — генераторов высокой частоты, сред­ства получения исполь-зуемой интегральной характеристики и пре­образования ее в аналоговый или цифровой сигнал, несущий ин­формацию об измеряемом уровне.

Наиболее широко используется структурная схема резонансного высокочастотного измерительного преобразователя, применяемая в современных резонансных уровнемерах (рис. 6.12). Она состоит из генератора высокой частоты ГВЧ, частота которого определяет­ся резонансными свойствами первичного измерительного преобра­зователя ПП, т. е. зависимость частоты генератора от измеряемого параметра совпадает с выходной характеристикой ПП. Напряже­ние с выхода генератора ГВЧ подается на электронный преобра­зователь ЭП (в микроэлектронном интегральном исполнении), со­стоящий из частотомера и преобразователя частоты в выходное на­пряжение U_ВЫХ.

Структура высокочастотных измерительных преобразователей определяется главным образом структурой их первичных измери­тельных преобразователей.

На основе резонансного метода создан и освоен в производстве агре-гатный комплекс высокочастотных измерительных приборов и сигнали-заторов уровня жидких и сыпучих сред в блочно-модульном исполнении, в который входят: аналоговые (класс точности 1,5) и цифровые (класс точности 0,5) уровнемеры для жидких электро­проводящих и диэлектрических сред в диапазоне от 1 до 20 м; дискретные уровнемеры и многопозицнонные сигнализаторы уровня для сыпу­чих сред с величиной гранул от 0,25 до 15 мм; система унифицированных сигнализаторов уровня жидких и сыпучих сред, которая охватывает практически все задачи по сигнализации уровня жид­ких и сыпучих сред.