Бесконтактный радиоволновый способ определения уровня жидкости в емкости. Бесконтактный уровня жидкости в резервуаре жидкой воды обнаружить
5v 12-24v бесконтактный уровня жидкости в резервуаре жидкой воды обнаружить переключатель датчика контейнер
особенность:Этот жидкий датчик уровня воды может быть использован для обнаружения жидкости levle в бак / контейнер.
1. бесконтактный, работает без непосредственного контакта с жидкостью внутри бака.2. крошечные размеры, просты в установке.
: параметры при
1.размер: 30 * 19 * 10мм
2.рабочее напряжение: 5 В постоянного тока или 12-24
3.максимальная выходная мощность: 30 мА
4.Время переключения: 0.5 сек
5.Рабочая среда: 0 ℃ до 60 ℃.
6.Чувство расстояние: 10мм
7. напряжение (v) применениева-03a: 5 для трубы / трубыва-03b: 5 для плоского резервуара / контейнерава-03c: 12-24 для трубы / трубыва-03d: 12-24 для плоского резервуара / контейнера
8. заявление:бытовая техника, изделия санитарно-технических изделий интеллектуальные контроля продукции, питьевой воды и очистки и оборудования для очистки воды, медицинское лечение и пищевых продуктах механизм оборудования, химического механизма оборудования и так далее.
9. подключение и схема: черный: GND (земля)белый: выходкрасный цвет: VCC
В пакет включено:
1 x бесконтактный переключатель датчика бак жидкости уровень воды
www.banggood.com
Уровень воды в емкости и контроль уровня воды в баке
13.01.2012
Покупая пластиковые резервуары для душа или для полива мы чаще всего надеемся на прогрев воды естественным способом - с помощью солнечных лучей. При этом, вода в бак должна доливаться автоматически из общего водопровода, по мере ее расхода. Если в первом случае с баком для воды это немного проблематично учитывая его плоские формы, то те, у кого есть пластиковая бочка для полива и некоторые комплектующие, без труда смогут собрать оборудование, автоматически регулирующее уровень воды в емкости на вашем участке.
В реалии, все сводится к использованию электрических или механических средств. Все зависит от стоимости системы и вашего выбора. Простой пластиковый поплавок, который контролирует уровень воды в емкости по принципу туалетного, бачка обойдется не дорого и не требует никакого электричества. Он обеспечивает контроль уровня воды в баке, и по мере его понижения доливает необходимое количество воды. Однако производитель в паспорте изделия дает ограничения на установку его в систему с давлением до 5 бар (В данном случае подразумевается статическое давление в трубе при закрытом кране). Поэтому он подходит не для всех систем водоснабжения. На этот параметр стоит обратить внимание.
Система, которая обеспечивает контроль уровня воды в баке при давлении до 10 бар, весьма популярна и хорошо себя зарекомендовала в инженерных системах. Она состоит из электрического поплавка на гибком трехжильном проводе, сетчатого фильтра и электромагнитного клапана. В место клапана можно применять электрический шаровой вентиль. Функционал работы системы при этом не изменится. Фильтр ставится в начале системы, далее монтируется электромагнитный клапан или вентиль, после трубопровод подсоединяется к верхней части емкости с помощью отвода из бака. Электрический поплавок подсоединяется к клапану и контролирует его открытие или закрытие, по мере того как меняется уровень воды в емкости.
Такая система энергозависима и требует постоянного источника питания на 24 или 220 В. В садовых условиях это не всегда возможно, особенно когда речь идет о небольшом садовом участке или огороде в поле. Поэтому простейшая система в которой применяется калапан поплавковый весьма удобна и популярна.
К недостаткам использования механического поплавка также следует отнести его малую пропускную способность. При заборе воды по врезке в 32 мм приток воды мы получаем всего из 10 мм отверстия механического поплавка. В этом случае энергозависимая система была бы кстати и весьма уместна. Но если нет таковой возможности, то на практике рекомендуется ставить два механических поплавка на одну емкость. Таким образом, мы увеличиваем приток воды в два раза, не меняя при этом параметров его водозабора. Быстрое наполнение резервуара обеспечивает минимальные сроки прогрева воды, а значит полив теплой водой возможен не только утром, но и в вечернее время, как это и положено.
При доливе воды в емкость не забывайте заботиться о ее предварительной очистке и фильтрации. Вода из водоема имеет органические взвеси из водорослей и песка. Сетчатые фильтры быстро забьются, и не буду обеспечивать нужной пропускной способности. Рекомендуется использовать дисковые или песчано-гравийные фильтры с обратной промывкой ручного или автоматического типа.
Следует помнить, что уровень воды в емкости должен контролироваться автоматически и при сбое работы оборудования оставаться на прежнем месте. Перелив воды из бака в помещении может привести к затоплению, а постоянное вытекание воды из емкости на участке приведет к подтоплению почвы и гибели многих видов растений. Средства, обеспечивающие контроль уровня воды в баке должны подбираться и монтироваться специалистами, а так же подлежать сезонному сервисному обслуживанию. Замена элементов контроля уровня воды – это гарантия безопасности вашего участка и загородного дома.
Оценить статью:
4.4 (голосов 8)
Товары, описанные в данной статье:
www.emkost.ru
КАК ВЫБРАТЬ ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ
Датчики уровня — это устройства, позволяющие отслеживать количество жидкого или сыпучего вещества по уровню его поверхности в некоторой ёмкости. Датчики уровня могут выдавать дискретный (по достижении некоторого уровня) или непрерывный сигнал (абсолютная высота текущего уровня) в зависимости от принципа действия, что сказывается на их технической сложности, а также на цене. Кроме того, датчики уровня могут быть контактными и бесконтактными, что также сказывается на стоимости и на области их применения.
Для того чтобы выбрать правильный датчик уровня жидкости, важно понимать различные факторы системы управления уровнем жидкости. Переключатель является важнейшим элементом в системе, и при выборе переключателя важно учитывать тип измерения, тип коммутатора, конфигурацию, а также полюс.
ТИП ИЗМЕРЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ
ОПИСАНИЕ
Оптические датчики используют видимый, инфракрасный или свет лазера для обнаружения уровня жидкости. Они полагаются на способность материала пропускать, отражать и преломлять световые лучи. Оптические датчики могут использоваться в контактном и бесконтактном зондировании. В бесконтактных системах, свет направлен вниз на поверхности жидкости и отраженный свет обнаруживается с помощью фотоэлемента. Различные жидкости могут быть обнаружены на разных уровнях, если используется несколько фотоэлементов. Эти устройства имеют простую конструкцию и являются надежными, не требующими перекалибровки между загрузками датчиками. Они могут быть интегрированы в системы с различными материалами и условиями проведения процесса. Их время отклика практически мгновенное и имеет высокую точность.
ПРИМЕНЕНИЕ
Оптические датчики могут быть использованы для обнаружения высокого уровня пены или специфических материалов. Они также могут быть использованы для определения достижения материалом требуемой степени вязкости, плотности, непрозрачности, или условий теплопроводности.
ВОЗДУШНЫЙ БАРБОТЕР
ОПИСАНИЕ
Воздушный барботер состоит из источника сжатого воздуха, с ограничителем расхода воздуха, чувствительной трубки и датчика давления. Он работает с небольшим количеством воздуха дозируемого в погруженную трубку в резервуаре. Датчик давления контролирует давление воздуха в трубке, для подтверждения того, что давление в трубке равно давлению в нижней части резервуара. Уровень жидкости определяется путем деления величины давления внутри трубки на плотность жидкости. Система может измерять уровень жидкости, как непосредственно пропорциональное давлению до тех пор, пока плотность материала остается постоянной.
Преимущества: С веществом соприкасается только погружная трубка и соответственно она должна быть совместима с этим веществом; точка контакта не имеет электрических частей; управление расположено снаружи резервуара, что делает систему более безопасной.
ПРИМЕНЕНИЕ
Система воздушного барботера не включает движущихся частей, что делает её хорошо подходящей для измерения уровня жидкостей, эмульсий, и шлама. Жесткие среды, такие как градирни, резервуары, вентилируемые топливные баки, истощающие шахты или воздухоочистители.
ДАТЧИКИ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
ОПИСАНИЕ
Датчики уровня дифференциального давления (DP) измеряют разность давлений между верхней и нижней частями бака с жидкостью. Большее давление, оказываемое жидкостью, сравнивается с меньшим опорным давлением (обычно атмосферным). Так как бак открыт в атмосферу, то только соединение большего давления должно быть подключено к переключателю. Низкое давление высвобождается в атмосферу, таким образом, перепад давления это гидростатический напор (вес) жидкости в резервуаре. Максимальная высота жидкости над передатчиком определяет максимальный измеряемый уровень. Если емкость не открыта в атмосферу или заполнена не водой, то требуется оборудование другой конфигурации.
ПРИМЕНЕНИЕ
Датчики перепада давления являются наиболее распространенными датчиками.
ЕМКОСТНЫЙ ИЛИ РАДИОЧАСТОТНЫЕ ДАТЧИКИ (РЧ)
ОПИСАНИЕ
Датчик состоит из коаксиального конденсатора. Все поверхности проводника покрыты тонким изолирующим слоем, чтобы предотвратить короткое замыкание цепи когда он погружен в резервуар с водой. Поскольку уровень в емкости увеличивается то вода заполняет больше пространства между датчиком и коаксиальным кабелем. Это приводит к изменению средней диэлектрической проницаемости между проводниками и поэтому изменяется электрическая емкость датчика. Существует линейная зависимость между уровнем в емкости и электрической емкостью датчика. Крутизна наклона зависит от жидкости. Емкость зависит от температуры таким образом датчик температуры также должен всегда присутствовать.
ПРИМЕНЕНИЕ
Емкостные датчики используются во многих отраслях промышленности, включая (но не ограничиваясь) химическую, пищевую, водоочистную, энергетическую и на пивоваренную промышленности.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ИЛИ СОПРОТИВЛЕНИЕ
ОПИСАНИЕ
Датчики электрической проводимости служат для координатного зондирования уровня проводящих жидкостей, таких как вода и очень едких жидкостей. Они используют низкое напряжение, источник питания с ограниченной силой тока и применяется через отдельные электроды. Датчики с более высоким напряжением предназначены для работы в менее проводящих (с большим сопротивлением) материалах. Эти датчики безопасны за счет использования низких напряжений и токов. Они также просты в использовании и установке, но должны быть проверены на налипание материала на зонд. Так он будет продолжать нормально функционировать.
МЕМБРАННЫЕ ДАТЧИКИ
ОПИСАНИЕ
Мембранные датчики имеют переключатель, чувствительный к давлению. Они передают давление на внутренний датчик через органический или тонкометаллическую мембрану. Принцип измерения с использованием датчика данного типа, основан на принципе пропорциональности давления к уровню жидкости, умноженной на удельный вес. В этих устройствах уровень равен измеренному гидростатическому напору (давлению) деленному на плотность жидкости.
ДАТЧИКИ ПОПЛАВКОВОГО ТИПА — МЕХАНИЧЕСКИЕ, МАГНИТНЫЕ И ДР.
ОПИСАНИЕ
Механические, магнитные или другие датчики поплавкового типа осуществляют включение или выключение механического переключателя. Это происходит при непосредственном контакте с переключателем или магнитном действии геркона. Магнитные поплавки используют постоянный магнит запечатанный внутри поплавка, который поднимается или опускается до уровня срабатывания. Механические поплавки используют миниатюрный переключатель, в противоположную сторону которого двигается поплавок. Поплавковые датчики уровня не могут быть использованы с высоко загрязненными материалами. Преимущества: Низкая стоимость, простота, надежность.
ПРИМЕНЕНИЕ
Поплавковые датчики уровня могут быть использованы для определения уровня границы сред в системах разделения водонефтяных материалов, а также в сенсорных многопараметрических системах.
РАДАРНЫЕ ИЛИ МИКРОВОЛНОВЫЕ ДАТЧИКИ УРОВНЯ
ОПИСАНИЕ
Микроволновые (иначе RADAR) датчики используют электромагнитную энергию вместо молекул воздуха, чтобы передать энергию, таким образом они будут проникать в температурные и паровые слои и могут быть использованы в вакууме. Электромагнитная энергия отражается объектами с повышенными проводящими свойствами, такими как металл и проводящая вода. Есть два основных способа обработки; измерение коэффициента отражения это измерение времени прохождения сигнала деленное на скорость прохождения. FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) — техника РЛС непрерывного излучения с частотной модуляцией используется в доплеровских системах. Микроволновые датчики выпускаются с различными частотами. Обычно, чем выше частота, тем более точным и дорогим является датчик. Бесконтактная технология.
Радиочастотные (РЧ) устройства излучают высокочастотный/низкомощностной радиосигнал от зонда. Когда материал контактирует с зондом, мост становится разбалансированным и схема сравнения реализует изменения. Это заставляет выход реле изменить состояние.
ПРИМЕНЕНИЕ
Микроволновые датчики используются во влажных, парообразных и запыленных помещениях. Они также используются в системах, в которых имеется колебание температуры.
ЗВУКОВЫЕ ИЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
ОПИСАНИЕ
Датчики излучают высокочастотные акустические волны, которые отражаются обратно и обнаруживаются преобразователем. На выходной сигнал датчика влияет турбулентность, пена, пары, испарения, а также изменения концентрации. Правильное крепление датчика является важным условием для обеспечения четкого ответа на отраженный звук и емкость должна быть свободна от объектов, которые будут искажать этот эхо отклик. Они могут быть использованы для непрерывного и точечного зондирования уровня, а также в связке с другими устройствами. Ультразвуковые датчики уровня обычно не дорогие и многофункциональные.
ПРИМЕЧАНИЕ
Ультразвуковые датчики уровня используются для бесконтактных измерений уровня материалов с высокой вязкостью, а также сыпучих продуктов. Они используются в системах, требующих удаленного, беспроводного мониторинга и сетевых коммуникаций завода.
КАМЕРТОНЫ
ОПИСАНИЕ
Эти датчики используют различные технологии (как правило, пьезоэлектрические) для создания колебаний зонда с частотой около 85 Гц, а затем постоянно отслеживают изменения в вибрации. Камертоны обнаруживают демпфирование, при погружении вибрирующего зонда в технологическую среду. Один пьезоэлектрический кристалл заставляет зонд вибрировать, в то время как другой обнаруживает вибрацию. Есть три конструкции: геркон, зонд и камертон. Конструкции отличаются своей конфигурацией и рабочими частотами. Они могут быть использованы для обнаружения некоторых типов жидкостей. Камертоны просты, надежны и могут быть очищены на месте. Они допускают покрытие материалом и могут быть модернизированы для цели самоочищающения.
ТИП ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ
- Электромеханический переключатель — электромеханические выключатели имеют механические контакты или реле. Эти типы выключателей могут контролировать более широкий спектр токов и напряжений. Они не подвержены влиянию загрязнений, тумана, магнитных полей или температурных диапазонов вблизи абсолютного нуля и 1000°С. Электромеханические переключатели могут адаптироваться к смещению в установке / приложении для обеспечения отсутствия тока утечки что делает их доступными во многих схемах, приводах и типах корпусов. К недостаткам можно отнести их цену, ограниченный жизненный цикл контакта, большой размер и большое время отклика.
- Твердотельный переключатель — Твердотельные переключатели электрические устройства, которые не имеют движущихся частей способных к износу. Они способны переключаться быстрее, без искры между контактами и без проблем связанных с коррозией контактов. Их недостатки включают в себя высокую стоимость для встраивания в процессы с большой силой тока.
КОНФИГУРАЦИЯ
При выборе датчика уровня, пользователь должен определить, будет ли электрическая цепь с нормально разомкнутыми или с нормально замкнутыми контактами.
- Нормально открытые (НО) переключатели находясь в свободном положении не допускают прохождения тока. Они должны «активировать» контакт.
- Нормально закрытые переключатели (NC) в свободном положении позволяют проходить току, и нужно «разомкнуть» контакт (открыть), для того чтобы его активировать.
ПОЛЮСА / ПОЗИЦИИ
Большинство переключателей имеют один или два полюса и один или два броска, но некоторые производители производят датчики уровня для специальных применений. Число полюсов описывает количество отдельных контуров, которые могут проходить через коммутатор одновременно. Количество позиций описывает количество контуров, полюса которого можно контролировать. Это отмечено конфигурацией цепи (NO / NC). Размыкания это разрывы цепи, вызванные разделением контактов. Реле вводится в каждую цепь и его задача открывать или разрывать цепь.
- Однополюсный однопозиционный (SPST) — переключатель замыкающий или размыкающий один проводник в одном контуре. У них обычно есть два терминала и они называются однополюсными переключателями.
- Однополюсный двухпозиционный (SPDT) — переключатель разрывающий или подключающий один проводник с любым из двух других одиночных проводников. Обычно имеют три терминала и используются парами. SPDT переключатели иногда также называют трехходовыми переключателями.
- Двухполюсный, однопозиционный (DPST) — переключатели замыкают или размыкают цепь состоящую из двух контуров проводников схемы в одноветочной цепи. Как правило, они имеют шесть терминалов и доступны как в мгновенных, так и в поддерживающих контакт версиях.
- Двухполюсный, двухпозиционный (DPDT) — переключатели замыкающие или размыкающие соединение между двумя проводниками в два раздельных контура. Как правило, они имеют шесть терминалов и доступны как в мгновенных, так и в поддерживающих связь версиях.
- Другие — специальные виды с более чем двумя полюсами и специальными типами позиций. Примеры включают переключатели, предназначенные для разделения нагрузки на раздельные контура (например, переключатель фар).
ДИАПАЗОН ИЗМЕРЕНИЙ
Диапазон измерения является наиболее важной характеристикой для изучения при выборе сигнализаторов уровня жидкости. Он определяется как диапазон уровня, который способны измерять приборы. Диапазон измерения определяется максимальным и минимальным уровнем материала в емкости. Пользователь должен также учитывать колебания уровня материала. Если выбран правильный диапазон измерения, то количество данных потерянных во время превышения диапазона измерения будет меньше.
- Допустимый выход за пределы диапазона — Спецификация выхода за пределы диапазона ограничивает диапазон подходящих продуктов в указанном диапазоне, умноженный на выбранный коэффициент превышения диапазона. Это сохраняет возвращенные совпадения, близкие к требованию диапазона и отфильтровывает продукты с более широким диапазоном, чем нужно. Чтобы активировать эту опцию должны быть указаны «Из», «В» и «Выход за пределы диапазона».
ПРИМЕР: Пользователь настраивает датчик с диапазоном от 0-100. Без превышения диапазона указанного в спецификации, датчики с диапазонами 0-100, 0-1000, и -10000 до +10000, возвращаются в виде отношения. Выход за пределы диапазона указанного в спецификации на 50% будет отфильтровать какие-либо датчики с полномасштабным диапазоном 150.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Также важной составляющей является сила тока и напряжение требуемые для реле. Аналоговые выходы из реле уровня могут быть сигналами тока или напряжения. Также возможны импульсные или частотные.
- Максимальный ток-максимальная номинальная токовая нагрузка устройства.
- Максимальное переменное напряжение-максимальное номинальное напряжение переменного тока устройства.
- Максимальное постоянное напряжение Максимальное напряжение постоянного тока устройства.
- Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) — ТТЛ драйвер заставляет переключатель контролироваться уровнем логического входа ТТЛ. Питание может подаваться через пару силовых клемм, а затем управлять работой переключателя с контрольной цепью 5 вольт.
ИНТЕРФЕЙС СВЯЗИ
Есть два основных коммуникационных интерфейса:
- Серийный — биты данных передаются в последовательном (один за другим) пути по одной линии. Преимуществом последовательной связи является то, что данные могут быть отправлены на более дальнее расстояние, а кабельное соединение является более простым и использует меньшее количество проводов. Последовательные интерфейсы используют протоколы последовательной связи, такие как универсальные последовательные шины (USB), RS232, или RS485.
- Параллельный — Параллельное соединение означает, что количество битов данных отправляется одновременно. Больше информации может быть отправлено быстрее и надежнее, однако время обработки дольше. Параллельные интерфейсы используют протокол параллельной связи, например шина интерфейса общего назначения (GPIB).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
Технологические условия эксплуатации — На рассмотрение предлагается два условия:
- Максимальное рабочее давление — Максимальное рабочее давление материала, на которое рассчитано устройство.
- Диапазон температур материала — Максимальная температура материала, для измерения уровня которых рассчитано устройство.
Удельный вес жидкости — удельный вес жидкости является отношением относительной плотности вещества к плотности воды при 4°C. Плотность может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:Удельный вес = Плотность жидкости (г / мл) / плотность воды (1,00 г / мл), где плотность воды определяется как масса / объем
МОНТАЖ
Монтаж можно проводить как сбоку, сверху и снизу. Установка датчика зависит от условий системы, характеристики емкостей, и выбор между контактным или бесконтактным методом измерения. Эти датчики могут быть установлены на верхней, нижней или боковой стороне контейнера, содержащего вещество, уровень которого необходимо отслеживать. Некоторые дополнительные факторы, которые следует учитывать при выборе монтажной опции это размер переключателя или датчика, и пространство, доступное для установки. Переключатель должен быть прочен, чтобы не учитывать влияния окружающей среды.
ОСОБЕННОСТИ
Некоторые функции, которые могут сделать реле уровня жидкости более применимыми это программируемость, наличие контроллера, рекордера или функций сумматора и встроенный индикатор сигнализации, будь то звуковой или визуальный сигнал.
- Устройства с регулируемыми диапазонами измерений позволяют пользователю настроить диапазон измерения в зависимости от материала, емкости и условий окружающей среды.
- Для санитарных целей-устройства рассчитанные на санитарные приложения, такие как фармацевтическая и пищевая промышленности.
- Обработчики суспензии / взвешенных веществ-устройства которые могут обрабатывать шламы и материалов с содержанием взвешенных частиц, таких как сточные воды.
- Встроенная Сигнализация/Индикатор -устройства которые имеют встроенную звуковую или световую сигнализацию, который является чем-то большим, чем переключатель реле.
- Программируемые-устройства, которые могут быть запрограммированы для различных диапазонов, материалов, выходов и т. д.
- Функции регулятора-устройства имеющие или получающие входы для датчиков, обеспечивающие функции управления (например, ограничения, ПИД, логические), и выход управляющего сигнала.
ПРИМЕНЕНИЕ
Мониторинг уровня жидкости играет важную роль в самых разнообразных направлениях. Любой промышленный процесс, включающий заполнение или хранение жидкости в резервуаре получают преимущества от использования реле уровня жидкости. Они также являются важной частью системы управления технологическими процессами, которая управляет расходом «в» и «из» емкости хранения или реактора.
Датчики уровня жидкости могут быть использованы для обнаружения утечек и перезаполнения, сигнализации максимального и минимального положений, а также выступать в роли регулировочного интерфейса между уровнями различных сред. Их можно найти в самых разнообразных отраслях — не ограничиваясь производством продуктов питания и напитков, химической и фармацевтической промышленностями, морских отраслях, а также в топливно-энергетических отраслях.
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ
[/su_posts]www.stroykat.by
Сигнализаторы уровня жидкости | КИПиА от А до Я
Довольно часто в промышленности для контроля уровня жидкости в резервуарах, баках или приямках применяют датчики-реле уровня типа РОС. С их помощью можно легко организовать многоуровневую схему контроля (опустошение емкости, предупреждение о переполнении, аварийный останов при переполнении или т.п.). Конструкция датчика-реле типа РОС очень проста: металлический контрольный электрод из нержавеющей стали 12Х18Н10Т запрессован в изолирующую втулку. Изолирующая втулка, в свою очередь, запрессована в металлическую оправу с резьбой. Один конец контрольного электрода размещается на нужном расстоянии от дна резервуара. Ко второму концу электрода (с нарезанной резьбой и накрученными гайками) присоединяется провод, соединяющий электрод с входом блока сигнализации. Как только уровень жидкости достигает свободного конца электрода, происходит замыкание цепи «контрольный электрод – земля» и срабатывает реле в блоке сигнализации. Роль земляного контакта выполняет либо один из электродов (как правило, самый длинный), либо стенка металлического резервуара, либо металлическая полоса на дне неметаллического резервуара. В любом случае, земляной контакт должен быть заземлен и соединен с входом «нейтраль» блока сигнализации РОС.
На контрольный электрод в процессе работы подается переменное напряжение порядка 6 вольт. Осуществляется подача именно переменного напряжения, так как подача постоянного напряжения может вызвать процессы электролиза в некоторых растворах и осаждение на контрольном электроде продуктов распада. Исходя из принципа действия датчиков уровня данного типа, можно понять, что для нормальной работы сигнализаторов жидкость должна обладать достаточной электропроводностью и не содержать загрязняющих веществ образующих токонепроводящую пленку. Обеспечить контроль уровня дистиллированной воды или воды, загрязненной смазочными материалами или нефтепродуктами с помощью сигнализаторов РОС будет весьма проблематично. В этом случае разумнее применить другие способы контроля уровня.
Длина свободного конца контрольного электрода может быть от 10 см (при горизонтальном монтаже) до 5 метров (при вертикальном монтаже) или даже 10 метров (тросовый электрод при вертикальном монтаже). При вертикальном монтаже датчиков на крышке резервуара расстояние между отверстиями для крепления датчиков должно быть не менее 60 мм, для исключения взаимного влияния электродов друг на друга. В случае если датчики с контрольными электродами длиной свыше 60 см монтируются на резервуарах, в которых имеется сильное волнение жидкости, то необходимо дополнительно зафиксировать нижнюю часть электрода. Фиксацию нижней части электрода можно выполнить с помощью изолирующих распорок, либо предусмотреть защиту электрода демпфирующим устройством (токонепроводящая перфорированная труба, решетка и т.д.).
Горизонтальная установка датчиков возможна только для контроля уровня жидкостей, не образующих проводящих отложений на изолирующей втулке датчика. Для обеспечения стекания жидкости с контрольного электрода датчик рекомендуется ориентировать так, чтобы его ось была направлена вниз на 10-20° относительно горизонтальной оси. Бобышки для монтажа датчиков должны иметь минимально необходимую высоту. Сопротивление сигнальных проводов (от электрода к блоку сигнализации) должно быть не более 20 Ом. Сопротивление изоляции сигнальных проводов с подключенными (но не погруженными в воду) датчиками относительно земли должно быть не менее 20 МОм при испытательном напряжении 500В. Место присоединения провода к контрольному электроду должно быть защищено от попадания влаги резиновым колпачком. Изолирующая втулка датчика должна быть изготовлена из полиэтилена, фторопласта или керамики в зависимости от максимальной температуры контролируемой среды (80, 200 или 300 градусов соответственно).
Для периодической проверки работоспособности сигнализатора уровня РОС нужно, при необходимости, заблокировать работу подключенных исполнительных механизмов и, последовательно замыкая электроды датчиков на «землю» через резистор сопротивлением 1...5 кОм, убедиться в срабатывании соответствующих реле и свечении светодиодов блока сигнализации РОС. Для удаления отложений на контрольных электродах и изолирующих втулках рекомендуется протирать их смоченной в спирте ветошью.
Поплавковые уровнемеры, несмотря на свою примитивную конструкцию, еще находят применение. Причем зачастую они устанавливаются на новейшее импортное оборудование. В частности они монтируются на баки-аккумуляторы гидравлической системы, выпускаемые фирмой HYDAC, для контроля уровня водоглюколевой смеси и включения насоса подкачки. Причиной тому надежность и неприхотливость уровнемеров данного типа, возможность настройки уровней срабатывания (в некоторых моделях). Конструкция и способ присоединения поплавковых уровнемеров к резервуару могут быть различными, но принцип работы всегда один и тот же.
Один из возможных вариантов поплавкового уровнемера представляет собой полый стержень из немагнитного материала, внутри которого размещаются магнитоуправляемые контакты (герконы) верхнего и нижнего уровня. Внутреннее пространство стержня герметично и изолировано от жидкости. По стержню свободно перемещается поплавок со встроенным магнитом. Перемещение поплавка вверх обусловлено действием архимедовой силы: при повышении уровня жидкости в резервуаре поплавок всплывает. Перемещение поплавка вниз обусловлено действием сил всемирного тяготения: когда уровень жидкости падает, поплавок опускается вслед за ней. Перемещение поплавка вверх и вниз ограничено стопорными кольцами. Когда поплавок, с встроенным в него магнитом, доходит до верхнего или нижнего геркона контакты последнего замыкаются. Схема автоматики срабатывает, активируя цепи сигнализации и/или исполнительные механизмы. Поплавковый уровнемер может иметь всего один магнитоуправляемый контакт – только верхнего или только нижнего предельного уровня.
Данный уровнемер имеет жестко настроенные пределы срабатывания, которые не могут быть изменены в процессе эксплуатации. Длина стержня у подобных уровнемеров может быть от нескольких десятков сантиметров до 1,5 метров. Уровнемер такой конструкции должен монтироваться строго вертикально во избежание "залипания" поплавка.
Поплавковые уровнемеры с регулируемыми порогами срабатывания имеют другую конструкцию и способ присоединения к процессу. Они выполнены в виде байпаса к резервуару, уровень жидкости в котором контролируется, и работают по принципу сообщающихся сосудов. Уровень жидкости в полом стержне уровнемера такой же, как и в резервуаре. Через нижнее присоединение уровнемера к резервуару в него поступает жидкость, а через верхнее присоединение из уровнемера выходит воздух. Если уровнемер будет присоединен к резервуару только в одной, нижней точке, то уровни жидкости в резервуаре и стержне уровнемера могут не совпадать. Для визуального контроля уровня жидкости в резервуаре полый стержень чаще всего изготавливают из прозрачного материала - стеклянной трубки, например.
Магнитоуправляемые контакты размещаются внутри пластмассовых хомутов, которые могут перемещаться вдоль стержня уровнемера. Настройка порогов срабатывания уровнемера производиться установкой хомутов на нужном расстоянии. В случае если хомуты с герконами установлены не в крайнее верхнее и не в крайнее нижнее положение может возникнуть следующая ситуация. При пропадании напряжения питания со схемы контроля уровня поплавок, в связи с изменением уровня жидкости, может «проскочить» магнитоуправляемый контакт, но схема автоматики при этом не сработает. После включения напряжения питания никаких аварийных сигналов не поступит, притом, что резервуар в это время может быть уже пустым или, наоборот, переполненным.
Конструкция данного уровнемера очень схожа с конструкцией ротаметра (с функцией реле расхода). Главной отличительной чертой являются форма поплавка. Ротаметры, как правило, предназначены для измерения расхода газов, поэтому поплавок в них имеет форму шарика (при очень маленьких измеряемых расходах) или конуса направленного острием вниз. Стеклянная трубка ротаметра имеет меньший диаметр по сравнению с трубкой поплавкового уровнемера, у которого, при малых диаметрах трубки, может проявиться эффект поверхностного натяжения жидкости, что скажется на правильности измерения уровня.
Рассмотренные поплавковые уровнемеры имеют ограничения по применению в жидкостях содержащих загрязняющие вещества, так как они могут оседать на поплавке и стержне. Это приведет к заклиниванию поплавка. Для контроля уровня загрязненных жидкостей используют поплавковые уровнемеры других конструктивных исполнений (с штоком, например).
Дополнительную информацию вы можете найти в разделе "Вопрос-ответ".
Посмотреть другие статьи.
knowkip.ucoz.ru
Бесконтактный радиоволновый способ определения уровня жидкости в емкости
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости, в частности для измерения уровня воды, нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей. Предлагается способ измерения уровня жидкости, при котором в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны с первой частотой, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют первую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн. После этого в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны со второй частотой, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют вторую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, по измеренным значениям первой и второй разности фаз судят об уровне жидкости в емкости. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения. 1 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др.
Известны радиоволновые способы измерения, которые используют для бесконтактного измерения уровня жидких сред в емкостях для хранения нефтепродуктов, химически активных, агрессивных и вязких жидкостей (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.). При этом реализуемые на основе этих способов уровнемеры должны обеспечивать достаточно высокую одинаковую точность (до 5 мм) в диапазоне измерения от 0,5 до 20 метров и при этом быть надежными, удобными в эксплуатации и недорогими устройствами. В задачах, связанных с радиоволновым бесконтактным измерением уровня жидкостей, применяются способы с частотной модуляцией электромагнитных колебаний. К числу их недостатков относится достаточно сложная реализация, вызванная необходимостью применения широкополосных генераторов частотно-модулированных колебаний, а также сложность функциональной обработки информативных сигналов при стремлении обеспечить высокую точность измерения.
Известно также техническое решение - радиоволновый фазовый способ измерения уровня жидкости в емкости, которое по технической сущности наиболее близкое к предлагаемому способу и принятое в качестве прототипа (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.). Данный способ-прототип заключается в зондировании поверхности жидкости по нормали к ней электромагнитными волнами, приеме отраженных электромагнитных волн и определении фазового сдвига зондирующих и принимаемых электромагнитных волн, по которому судят об уровне жидкости в емкости. Преимущество способа заключается в простоте реализации и использовании генератора с единственной фиксированной частотой, что позволяет сделать его высокостабильным и малошумящим и, следовательно, позволяет получить более высокую точность.
Существенным недостатком этого способа, однако, является неоднозначность в определении расстояний за счет циклического повторения сигнала с выхода фазового детектора через каждую половину периода излучаемых электромагнитных волн. Известные методы устранения неоднозначности измерений при применении фазового метода, основанные на использовании измерений на нескольких частотах, используются, в основном, в радиолокаторах доплеровского типа с селекцией движущихся целей (Вишин Г.М. Многочастотная радиолокация. М.: Воениздат, 1973. 92 с.), поэтому они не приспособлены для задач измерения уровня жидкостей.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения.
Технический результат в предлагаемом способе измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны с фиксированной частотой f1, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют первую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн ϕ1, фиксируют значение данной фазы, затем электромагнитные волны со второй фиксированной частотой f2 вновь излучают в сторону поверхности жидкости по нормали к ней, принимают отраженные волны и измеряют вторую разность фаз ϕ2 излучаемых и принимаемых волн, по значениям фаз ϕ1 и ϕ2 судят об уровне жидкости в емкости.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, где приведена структурная схема устройства для реализации способа.
На чертеже показаны генератор 1, генератор 2, переключатель 3, направленный ответвитель 4, передающая антенна 5, приемная антенна 6, смеситель 7, вычислительное устройство 8, отражающая контролируемая поверхность 9.
Способ реализуется следующим образом.
На 1-ом этапе измерений электромагнитные колебания от генератора 1 поступают через переключатель 3, направленный ответвитель 4 на антенну 5. Излучаемые ею электромагнитные волны с частотой f1 направляются в сторону отражающей поверхности 9. Отраженные от нее волны поступают на приемную антенну 6 и далее на смеситель 7, где его мощность смешивается с частью мощности сигнала от генератора 1, приходящего на смеситель через дополнительный вывод направленного ответвителя 4. Сигнал с выхода смесителя 7 поступает на вход вычислительного устройства 8, где происходит вычисление фазы ϕ1. Расстояние до отражающей поверхности контролируемой среды L можно вычислить следующим образом:
где N=1, 2, 3, …, λ1=c/f1, c - скорость света в воздухе, ϕ1 - фаза в рад.
После вычисления и запоминания фазы ϕ1 на следующем этапе измерений с вычислительного устройства 9 подается сигнал на переключатель 3, в результате чего электромагнитные колебания от генератора 2 поступают через переключатель 3, направленный ответвитель 4 на антенну 5. Излучаемые ею электромагнитные волны с частотой f2 направляются в сторону отражающей поверхности 9. Отраженные от нее волны поступают на приемную антенну 6 и далее на смеситель 7, где его мощность смешивается с частью мощности сигнала от генератора 2, приходящего на смеситель через дополнительный вывод направленного ответвителя 4. Сигнал с выхода смесителя 7 поступает на вход вычислительного устройства 8, где происходит вычисление фазы ϕ2. Расстояние L до отражающей поверхности контролируемой среды теперь можно вычислить следующим образом:
где N=1, 2, 3, …, λ2=с/f2, c - скорость света в воздухе, ϕ2 - фаза в рад.
Из уравнений (1) и (2) следует, что 
, а расстояние до поверхности жидкости
Диапазон однозначного определения расстояния будет зависеть от разности частот f1, и f2. Если диапазон однозначности равен L0 м, λ=2L0/N, то λ2 должна быть равна 2L0/(N+1).
Тогда 
, отсюда
Так, например, при f1=24 ГГц, f2=24,0375 ГГц будем иметь f1-f2=37,5 МГц, а диапазон однозначного определения уровня L0 по формуле (4) будет равен 8 м.
Таким образом, данный способ позволяет решить проблему неоднозначности в фазовом методе измерений уровня жидкости. При этом возможно значительно уменьшить стоимость измерительного устройства, поскольку при реализации данного фазового метода нет необходимости использовать широкополосные СВЧ компоненты и устройства, такие как генераторы с большой девиацией частоты. Использование генераторов с фиксированной частотой позволяет существенно повысить стабильность несущей и уменьшить фазовый шум, что напрямую связано с увеличением точности измерения уровня. Кроме этого применяемые в данных устройствах антенны, являясь узкополосными, позволяют при тех же габаритах устройств получить значительно лучшие характеристики по направленности излучения, что снижает влияние паразитных переотражений и, таким образом, уменьшает погрешность измерений.
Бесконтактный радиоволновый способ определения уровня жидкости, при котором в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны с первой частотой, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют первую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, отличающийся тем, что после этого в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны со второй частотой, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют вторую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, по измеренным значениям первой и второй разности фаз судят об уровне жидкости в емкости.
www.findpatent.ru
Автоматика контроля уровня воды | vserele.ru
Многие из Нас и не только заядлые дачники, сталкивались с проблемой автоматизации и контроля заполнения емкостей водой. Скорее всего эта статья именно для тех, кто решил сделать простейшую схему контроля наполнения емкости в бытовых условиях. Самый бюджетный способ построения автоматики - это использование реле контроля воды. Реле контроля уровня (воды) так же используются в более сложных системах водоснабжения частных домов, но в данной статье мы рассмотрим только бюджетные модели реле контроля уровня токопроводящей жидкости. К подконтрольным жидкостям относятся: вода (водопроводная, родниковая, дождевая), жидкости с низким содержанием алкоголя (пиво, вино и др.), молоко, кофе, сточные воды, жидкие удобрения. Номинальный ток контактов реле 8-10А, что позволяет коммутировать небольшие насосы без использования промежуточного реле или контактора, но производители все равно рекомендуют ставить промежуточные реле или контакторы для включения/выключения насосов. Температурный диапазон работы устройств от -10 до +50C, а максимально возможная длина провода (от реле до датчика) – 100 метров, на передней панели светодиодные индикаторы работы, вес не более 200 грамм, крепление на din-рейку, поэтому необходимо будет заранее продумать размещение системы контроля.
Принцип работы реле основан на измерении сопротивления жидкости, находящейся между двумя погруженными датчиками. Если измеренное сопротивление оказывается менее величины порога срабатывания, тогда состояние контактов реле меняется. Во избежание электролитического эффекта переменный ток протекает поперек датчиков. Напряжение питания датчика не более 10В. Потребляемая мощность не более 3Вт. Фиксированная чувствительность 50 кОм.
На рынке представлено множество однотипных реле, рассмотрим самые бюджетные модели от производителей «Реле и Автоматика» г.Москва и новинки «TDM» (Торгового Дома им.Морозова).
Реле контроля уровня РКУ-1М. (аналог РКУ-02 TDM)
Реле контроля уровня TDM представлено четырьмя моделями:
- РКУ-01 (SQ1507-0002) под разъем Р8Ц(SQ1503-0019) на дин-рейку
- РКУ-02 (SQ1507-0003) на дин-рейку (аналог РКУ-1М)
- РКУ-03 (SQ1507-0004) на дин-рейку
- РКУ-04 (SQ1507-0005) на дин-рейку
Корпуса реле выполнены из не поддерживающих горение материалов. Датчики контроля уровня изготовлены из нержавеющей стали. (ДКУ-01 SQ1507-0001).
Работа реле основана на кондуктометрическом методе определения наличия жидкости, который основан на электрической проводимости жидкостей и возникновении микротока между электродами. Реле имеют переключающие контакты, что позволяет использовать режим наполнения или слива. Напряжение питания РКУ-02, РКУ-03, РКУ-04 – 230В или 400В.
Схема управления насосом в резервуаре в режиме "наполнение или дренаж".
Схема перекачки жидкости из скважины/резервуара в резервуар, контроль уровня в обоих средах, т.е. реле производит защитное отключение насоса в режиме сухого хода (при снижении уровня жидкости в скважине/резервуаре )
Схема поочередного или суммарного включения 2-х насосов. Используется реле РКУ-04 в местах, где недопустимо переполнение колодцев, котлованов, водосборных и прочих емкостей. Реле работает с 2-мя насосам, и, для равномерного использования их ресурса, реле производит их поочередное включение. В случае чрезвычайной ситуации оба насоса выключаются одновременно.
Реле нельзя использовать для следующих жидкостей: дистиллированная вода, бензин, керосин, масло, этиленгликоли, краски, сжиженный газ.
Сравнительная таблица аналогов по сериям:
*/ ]]>| РКУ-01 | PZ-829 | LVM20 | РКУ-1М |
| РКУ-02 | PZ-829 | LVM20 | РКУ-1М |
| РКУ-03 | - | LVM20 | EBR-02 |
| РКУ-04 | - | LVM20 | - |
vserele.ru
Бесконтактный радиоволновой способ измерения уровня жидкости в емкости
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. Способ заключается в том, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, затем выделяют сигнал биений на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, производят прямое непрерывное вейвлет-преобразование сигнала биений за время периода модуляции, в полученном вейвлет-спектре сигнала биений находят точки локальных экстремумов, экстраполируют их прямой линией, находят точку пересечения этой линии с осью ординат масштабных коэффициентов - a, по полученному коэффициенту с помощью функции преобразования, построенной для используемого вейвлета, определяют разностную частоту, по которой судят об уровне жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности измерения уровня жидкости в емкостях. 4 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др.
Известны радиоволновые способы измерения, которые используют для бесконтактного измерения уровня жидких сред в емкостях для хранения нефтепродуктов, химически активных, агрессивных и вязких жидкостей (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.). При этом реализуемые на основе этих способов уровнемеры должны обеспечивать достаточно высокую одинаковую точность (до 2 мм) в диапазоне измерения от 0,5 до 20 м и при этом быть надежными, удобными в эксплуатации и недорогими устройствами. В задачах, связанных с радиоволновым бесконтактным измерением уровня жидкостей, применяются способы с частотной модуляцией электромагнитных колебаний.
Реализацию способа рассмотрим на примере бесконтактного радиоволнового уровнемера, использующего в работе линейную частотную модуляцию несущей волны (ЛЧМ). Эти частотно-модулированные электромагнитные волны излучаются в сторону поверхности жидкости по нормали к ней. Временное запаздывание отраженной от контролируемой поверхности волны относительно падающей приводит к сдвигу частоты между излученными и отраженными волнами. Эта разностная частота или сигнал биений выделяется на специальном элементе - смесителе, входящем в состав измерительного устройства. В этом случае частота отраженного от поверхности контролируемой среды сигнала отличается от частоты зондирующего сигнала на величину разностной частоты: fP=2FMΔfML/с, где L - расстояние до поверхности контролируемой среды, ΔfM - максимальная девиация частоты, FM=1/TM - частота модуляции, TM - период модуляции, c - скорость света. Из этой формулы следует:
L=cfP2FMΔfM
.
Как и у всех частотных дальномеров, здесь имеется методическая дискретная ошибка определения дальности, обусловленная периодичностью модуляции зондирующего сигнала или дискретным характером его спектра:
ΔL=c/(8ΔFM)
.
Наличие этой ошибки определяется способом измерения частоты, который основан на подсчете числа нулей N сигнала за определенное время. Так как при незначительном изменении расстояния меняется фаза, а следовательно, и форма сигнала на выходе смесителя, то результат подсчета N меняется дискретно. В связи с этим используются различные технические решения, направленные на уменьшение этой погрешности (Кагаленко Б.И., Марфин В.П., Мещеряков В.П. Дальномер повышенной точности // Измерительная техника.1981. №12. С.68-69.).
Известно также техническое решение - измерение расстояния по максимальному или средневзвешенному значению спектра разностной частоты сигнала биений в методе с использованием частотной модуляции, которое по технической сущности наиболее близко к предлагаемому способу и принятое в качестве прототипа (Теоретические основы радиолокации /Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Сов. Радио, 1970. 560 с.). Данный способ-прототип заключается в зондировании поверхности жидкости по нормали к ней частотно-модулированными электромагнитными волнами, приеме отраженных электромагнитных волн, выделении сигнала биений на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами и вычислении расстояния по разностной частоте сигнала биений, определяемой по максимальному значению его частотного спектра.
Однако спектральный подход к анализу сигнала биений имеет существенный недостаток, не позволяющий получить достаточную точность. При спектральном Фурье-анализе сигнал представляется в виде суммы гармоник согласно формуле:
U(t)=∑−∞+∞Cneinωt, (3)
а коэффициенты Cn вычисляются по формулам:
Cn=12π∫02πU(t)e−inωtdt, (4)
где n=0; ±1; ±2…, ω=2πT
, T=TM - в данном случае для сигнала биений - период частотной модуляции. Базисной функцией при разложении в ряд Фурье является синусоидальное колебание, которое математически определено в интервале времени от -∞ до +∞ при прямом преобразовании Фурье (ППФ) и имеет неизменные во времени параметры. То же самое справедливо и в частотной области при обратном преобразовании Фурье (ОПФ).
Отдельные особенности сигнала биений, например разрывы или смены фазы, происходящие с периодичностью периода модуляции TM, «размазываются» по всей частотной оси, вызывая изменения частотного образа сигнала во всем интервале частот от -∞ до +∞. Резкое увеличение числа гармоник в этом случае оказывает влияние на форму сигнала, поэтому точно определить разностную частоту по спектру сигнала биений невозможно. Сказанное демонстрируется на Фиг.1,а, б. Здесь представлен сигнал биений с разностной частотой 10 Гц и периодом модуляции TM=1 с (см. Фиг.1,а) и его спектр (см. Фиг.1,б), полученный после обработки 1000 выборок сигнала за период TM. Из чертежа видно, что частота максимума спектральной плотности сигнала fmax=7,812 Гц, при истинном значении 10 Гц. Использование оконного преобразования Фурье также не может в полной мере устранить ошибку в определении разностной частоты по спектру сигнала биений, поскольку это не избавляет от принципиального недостатка - использования синусоиды в качестве базисной функции спектрального разложения для анализа локализованного во времени сигнала, каким является сигнал биений (Езерский В.В., Давыдочкин В.М. Оптимизация спектральной обработки сигнала прецизионного датчика расстояния на основе частотного дальномера // Измерительная техника. 2005. №2. С.21-25.).
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения.
Технический результат в предлагаемом способе измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны затем выделяют сигнал биений на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, производят прямое непрерывное вейвлет-преобразование (ПНВП) сигнала биений за время периода модуляции, в полученном вейвлет-спектре сигнала биений находят точки локальных экстремумов, экстраполируют их прямой линией, находят точку пересечения этой линии с осью ординат масштабных коэффициентов - a, по этому коэффициенту с помощью функции преобразования, построенной для используемого вейвлета, определяют разностную частоту, по которой судят об уровне жидкости в емкости.
Предлагаемый способ поясняется чертежом на фиг.2, где приведена структурная схема устройства для реализации способа.
На фиг.2 показаны модулятор 1, генератор 2, направленный ответвитель 3, передающая антенна 4, приемная антенна 5, смеситель 6, вычислительное устройство 7.
Способ реализуется следующим образом. Генератор линейно-изменяющегося напряжения 1 модулирует частоту генератора СВЧ 2, с выхода которого электромагнитные колебания проходят через направленный ответвитель 3 на антенну 4 и излучается в сторону контролируемой поверхности 8. Отраженная электромагнитная волна принимается антенной 5 и поступает на смеситель 6, куда также поступает часть мощности падающей волны от направленного ответвителя 3. На выходе смесителя 6 формируется сигнал биений, который поступает в вычислительное устройство 7, где происходит определение разностной частоты сигнала с помощью процедуры ПНВП. Затем по этой частоте определяют расстояние L до контролируемой поверхности 8, по которому судят об уровне жидкости в емкости.
ПНВП сигнала U(t) задается по аналогии с преобразованием Фурье путем вычисления вейвлет-коэффициентов по формуле:
где U(t) - сигнал биений, ψ(t) - одна из материнских вейвлет-функций, a - масштабирующий временной коэффициент, b - коэффициент сдвига по времени. Вейвлет-функции или вейвлеты в отличие от синусоиды локализованы как в частотной, так и во временной области. Они, как правило, не имеют аналитического представления в виде одной формулы и задаются итерационными выражениями. На фиг.3 представлены некоторые вейвлеты и их центральные частоты Fc.: а) Добеши 2-го порядка; б) «Мексиканская шляпа»; в) Симлета 4-го порядка; г) Морлета. Результат вычисления вейвлет-спектра сигнала биений (см. фиг.1,а), с использованием вейвлета Морлета (см. фиг.3,г), показан на фиг.4,а. Здесь по оси ординат отложены масштабные коэффициенты a, а по оси абсцисс - временной коэффициент b, коэффициенты C(a, b) представлены в виде эквипотенциальных линий. На фиг.4,б нарисована зависимость частоты f от коэффициента a, которая вычисляется при заданных значениях времени выборки Δ=10-3 с, согласно формуле f=Fc/aΔ, где Fc=0,8125 Гц - центральная частота соответствующего вейвлета, в данном случае - Морлета. Для определения разностной частоты сигнала биений через экстремумы вейвлет-спектра строится прямая до пересечения с осью ординат и в точке пересечения определяют величину a= a 0=81, а по этому значению с помощью фиг.4,б вычисляют разностную частоту fp=10 Гц. Отсюда видно, что с помощью вейвлет-спектра сигнала биений можно точно вычислить разностную частоту, в отличие от определения по Фурье-спектру.
Бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, затем выделяют сигнал биений на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, отличающийся тем, что производят прямое непрерывное вейвлет-преобразование сигнала биений за время периода модуляции, в полученном вейвлет-спектре сигнала биений находят точки локальных экстремумов, экстраполируют их прямой линией, находят точку пересечения этой линии с осью ординат масштабных коэффициентов - a, по полученному коэффициенту с помощью функции преобразования, построенной для используемого вейвлета, определяют разностную частоту, по которой судят об уровне жидкости в емкости.
www.findpatent.ru
