Устройство для измерения уровня расплавленного металла
Устройство для измерения уровня расплавленного металла может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Устройство содержит генератор модулированных по частоте колебаний, подключенный выходом к первому плечу тройника. Генератор фиксированной частоты подключен выходом к второму входу смесителя. Модулятор подключен входом к выходу детектора. Циркулятор соединен с началом отрезка волновода, направленного концом на поверхность контролируемого объекта. Повышена точность измерения. 2 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.
Известны микроволновые устройства для измерения уровня различных сред, основанные на эффекте, возникающем при локации измеряемого объекта электромагнитными волнами (см. В.А.Викторов и др. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоиздат, 1989, с.94-99). В этих уровнемерах, содержащих микроволновые генераторы, приемопередающие антенные системы и ряд других функциональных элементов, по характеристикам (амплитуде, частоте и т.д.) отраженных от объекта волн судят о контролируемом параметре. Недостатком данных уровнемеров является узкий диапазон измерения и сложность конструкции. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип СВЧ-уровнемер (см. В.А.Викторов и др. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука, 1978, с.153), содержащий модулятор, осуществляющий амплитудную модуляцию колебаний СВЧ-генератора, циркулятор (развязывающее устройство), детектор, приемник, фазовый компаратор, определяющий разность фаз двух колебаний, и измерительный волновод, заполненный контролируемой средой. В устройстве в зависимости от длины заполненной части волновода, измерение уровня жидкости сводится к определению времени прямого (к среде) и обратного (от среды) распространения волны в волноводе. Недостатком этого известного уровнемера следует считать невысокую точность измерения из-за налипания твердых частиц и механических примесей на внутренних стенках волновода. Целью заявляемого изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор модулированных колебаний, модулятор, циркулятор, детектор и отрезок волновода, направленный концом на контролируемый объект, введены генератор фиксированной частоты, тройник и смеситель, выход генератора модулированных колебаний соединен с первым плечом тройника, второе плечо которого подключено к первому плечу циркулятора, второе плечо циркулятора соединено с началом отрезка волновода, третье плечо циркулятора подключено к входу детектора, выход детектора через модулятор соединен с входом генератора модулированных колебаний, третье плечо тройника подключено к первому входу смесителя, второй вход которого соединен с выходом генератора фиксированной частоты. Существенным отличительным признаком в указанной выше совокупности является наличие генератора фиксированной частоты, тройника и смесителя. В заявленном техническом решении благодаря свойствам перечисленных признаков, слежение за максимумом продетектированного сигнала, связанным с частотой электромагнитных колебаний зондирующего сигнала, позволяет решить поставленную задачу: достижение более высокой точности измерения. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - экспериментальная зависимость частоты от перемещения металлического листа. Устройство содержит генератор модулированных по частоте колебаний 1, генератор фиксированной частоты 2, подключенный к второму входу смесителя 3, тройник 4, модулятор 5, циркулятор 6, подключенный соответственно к входу детектора 7 и началу отрезка волновода 8, направленного концом на поверхность контролируемого объекта 9. Устройство работает следующим образом. Модулированные по частоте электромагнитные колебания, генерируемые генератором 1, поступают на волноводный тройник 4. Здесь благодаря последнему колебания, поступающие от генератора модулированных по частоте колебаний, распределяются поровну между вторым и третьим плечами тройника. После этого колебания с помощью указанных второго и третьего плеч тройника поступают на правое плечо циркулятора 6 и на первый вход смесителя 3 соответственно. Электромагнитным сигналом, снимаемым с второго плеча циркулятора, возбуждают в отрезке волновода 8 электромагнитную волну, которая далее направляется на поверхность измеряемого расплавленного металла. Одновременно колебания фиксированной частоты, генерируемые генератором 2, поступают на второй вход смесителя. Электромагнитные волны, излучаемые концом отрезка волновода, взаимодействуют с поверхностью контролируемого объекта 9 и отражаются от нее. Отраженные волны, улавливаемые концом отрезка волновода, через начало последнего приходят в циркулятор. Эти волны, благодаря свойству развязывания волн в циркуляторах (см. И.В.Лебедев Техника и приборы СВЧ. - М.: Высшая школа, 1970, с. 293), снимаются с третьего плеча циркулятора и поступают на вход детектора 7. Продетектированный сигнал, связанный с расстоянием от поверхности контролируемого объекта до конца отрезка волновода, с выхода детектора поступает на вход модулятора 5. Здесь под воздействием входного сигнала модулятор осуществляет частотную модуляцию выходного сигнала генератора модулированных колебаний. Как уже отмечалось выше, зондирование контролируемого объекта электромагнитными волнами приводит к возникновению отраженной волны, которая вместе с падающей волной в пространстве между концом отрезка волновода и поверхностью контролируемого объекта формирует интерференционную картину. В результате для электромагнитного поля снимаемой с третьего плеча циркулятора волны с учетом коэффициента отражения Pотр = -1 можно записать E = Eпад(e![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
Формула изобретения
Устройство для измерения уровня расплавленного металла, содержащее генератор модулированных колебаний, модулятор, циркулятор, детектор и отрезок волновода, направленный концом на контролируемый объект, отличающееся тем, что введены генератор фиксированной частоты, тройник и смеситель, причем выход генератора модулированных колебаний соединен с первым плечом тройника, второе плечо которого подключено к первому плечу циркулятора, второе плечо циркулятора соединено с началом отрезка волновода, третье плечо циркулятора подключено ко входу детектора, выход детектора через модулятор соединен со входом генератора модулированных колебаний, третье плечо тройника подключено к первому входу смесителя, второй вход которого соединен с выходом генератора фиксированной частоты, выход смесителя является выходом устройства.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления технологическими процессами
Изобретение относится к бесконтактным средствам измерения уровня различных физических сред и может быть применено в автоматизированных системах управления технологическими процессами
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения уровня сред в емкостях, когда из-за условий технологического процесса применение контактных средств невозможно или неэффективно, например при контроле уровня расплавленного металла в кристаллизаторе
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения положения границы раздела двух сред, в частности несмешивающихся жидкостей, независимо от электрофизических параметров обеих сред
Устройство для измерения уровня вещества // 1695140
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения уровня различных веществ
Изобретение относится к автоматическим средствам измерения и может быть использовано в системах контроля и управления технологическими процессами
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля наличия угля и др
Способ измерения уровня жидкого металла // 1476317
Способ определения количества вещества // 1446480
Изобретение относится к технике измерения количества (объема, массы) вещества в условиях его произвольного распределения в полости сосуда, например, при наличии ускорений, и других условиях, когда задачу измерения количества жидких и сыпучик веществ невозможно свести к задаче измерения уровня среды в сосуде, Способ состоит в излучении электромагнитных колебаний в пространство, ограниченное металлической оболочкой, и выводе части мощности с регистрацией в измерительной схеме
Радиолокационный уровнемер // 2124703
Способ определения уровня вещества // 2125244
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня различных веществ в содержащих их емкостях
Способ определения уровня вещества в емкости // 2125245
Уровнемер // 2126145
Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидких сред в резервуарах в теплоэнергетической, нефтяной, химической и других отраслях промышленности
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к СВЧ-измерителям расстояния до отражающего объекта, и может применяться, например, для измерения уровня жидкости (нефтепродуктов) в резервуарах
Изобретение относится к бесконтактным средствам контроля и измерения уровня жидких сред или уровней раздела разнородных по электрофизическим свойствам жидкостей и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами
Радиолокационный уровнемер // 2159923
Изобретение относится к технике контроля и измерения уровня различных веществ
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами
Передатчик уровня // 2166737
Изобретение относится к технике измерения уровней продукта в резервуаре при технологических процессах