Резонансні рівнеміри

Принцип дії резонансних рівнемірів, призначених для різних цілей і середовищ, грунтується у використанні залежності різних резонансних інтегральних характеристик електромагнітних систем з розподіленими параметрами, що використані як чутливі елементи первинних вимірювальних перетворювачів, від положення рівня вимірюваного середовища щодо цих систем.

Резонансна частота електромагнітних коливань:

(6.10)

де L — індуктивність, Гн; С — ємність, Ф.

З формули (6.10) видно, що при зміні електричних параметрів вимірюваного перетворювача L іС змінюється його резонансна частота. У свою чергу зміна цих параметрів залежить від зміни рівня середовища, у яку можуть бути поміщені перетворювачі, або від рівня, що займе середовище, перебуваючи всередині перетворювача.

Як чутливі елементи вимірювальних перетворювачів резонансних рівнемірів можуть використовуватися різні пристрої (рис.6.7).

Схема (рис. 6.7,а)являє собою відрізок однорідної довгої лінії й використовується в рівнемірах рідких середовищ. Вихідною характеристикою є залежність основної резонансної частоти або повного опору відрізка лінії від рівня рідини Н, що заповнює чутливий елемент.

Для сигналізаторів рівня сипучих або рідких середовищ (рис. 6.7, б) - це високочастотний резонансний контур, величина повного опору якого змінюється при підході до чутливого елемента рівня матеріалу.

На рис. 6.7,в показана схема чутливого елемента рівнеміра сипких матеріалів, що являє собою систему високочастотних контурів (аналогічних контуру, показаному на рис. 6.7,б), що виконують роль фільтрів передачі сигналу між вхідною й вихідною лініями. Такий рівнемір працює за принципом багатопозиційної сигналізації рівня знаступним перетворенням інформації в безперервний вихідний сигнал.

У схемах, наведених на рис. 6.5,7 і в, вихідною характеристикою є зміна вхідного повного опору високочастотних контурів.

Діапазон робочих частот високочастотних резонансних рівнемірів

- від сотень кілогерц до десятків мегагерц. Високочастотні електромагнітні системи - відрізки довгої лінії й резонансні контури, використовувані в резонансних рівнемірах, мають ряд позитивних властивостей: незалежність вихідної характеристики (резонансної частоти) від геометричних розмірів чутливого елемента; простота й надійність конструкції; можливість вимірювання рівня середовищ із практично будь-якими електричними властивостями; висока чутливістьта ін.

Як вимірювальні прилади або вимірювальні перетворювачі використовуються високочастотні схеми, що містять засоби збудження в первинних вимірюванняювальних перетворювачах електромагнітних хвиль (генератори високої частоти) та засоби одержання використовуваної інтегральної характеристики й перетворення її в аналоговий або цифровий сигнал, що несе інформацію про вимірюваний рівень.

Найбільш широко використовується структурна схема резонансного високочастотного вимірювального перетворювача, застосовувана в сучасних резонансних рівнемірах (рис. 6.8). Вона складається з генератора високої частоти ГВЧ, частота якого визначається резонансними властивостями первинного вимірювального перетворювача ПП, тобто залежність частоти генератора від вимірюваного параметра збігається з вихідною характеристикою ПП. Напруга з виходу генератора ГВЧ подається на електронний перетворювач ЭП (у мікроелектронному інтегральному виконанні), що складається із частотоміра й перетворювача частоти у вихідну напругу U_вих.

Структура високочастотних вимірювальних перетворювачів визначається головним чином структурою їх первинних вимірювальних перетворювачів.