Уровнемер с устройством связи (варианты)

Номер патента: 5301

Опубликовано: 30.12.2004

Авторы: Михальски Бернхард, Лютке Вольфрам

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Уровнемер, содержащий устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передаваемого сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемо-передающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемо-передающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит трансформатор.

2. Уровнемер, содержащий устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передаваемого сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемо-передающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемо-передающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит по меньшей мере одно соединение проводников.

3. Уровнемер, содержащий устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передаваемого сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемо-передающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемо-передающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит элемент связи длиной l /4.

4. Уровнемер по п.3, отличающийся тем, что элемент связи длиной l /4 выполнен в виде элемента связи Вилкинсона.

5. Уровнемер по п.3, отличающийся тем, что элемент связи длиной l /4 выполнен в виде элемента связи Ланге.

6. Уровнемер по п.3, отличающийся тем, что элемент связи длиной l /4 выполнен в виде направленного элемента связи.

7. Уровнемер по п.3, отличающийся тем, что элемент связи длиной l /4 выполнен в виде проводникового элемента связи.

8. Уровнемер по п.3, отличающийся тем, что элемент связи длиной l /4 выполнен в виде коаксиального элемента связи.

9. Уровнемер, содержащий устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передаваемого сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемо-передающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемо-передающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит циркулятор.

10. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет схему компаратора, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала.

11. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет схему генератора биений, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала.

12. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет регулируемую схему задержки, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала.

13. Уровнемер по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет кольцевую диодную схему и удерживающий конденсатор.

14. Уровнемер по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет по меньшей мере один диод и удерживающий конденсатор.

15. Уровнемер по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет смесительную схему.

16. Уровнемер по любому из пп.1-12 или 15, отличающийся тем, что высокочастотный сигнал является пакетным сигналом.

17. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет кольцевую диодную схему и удерживающий конденсатор.

18. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет по меньшей мере один диод и удерживающий конденсатор.

19. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет смесительную схему.

20. Уровнемер по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет схему компаратора, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала.

21. Уровнемер по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет схему генератора биений, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала.

22. Уровнемер по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет регулируемую схему задержки, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала.

23. Уровнемер по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что высокочастотный сигнал является пакетным сигналом.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Изобретение относится к уровнемеру для определения уровня среды в резервуаре. В известных уровнемерах применяют для этого способ измерения времени пробега, например способ динамического рефлектометра(TDR) с отслеживаемыми импульсами или другой способ измерения с помощью отраженных импульсов посредством излучения в направлении среды. При этом используют импульсный электромагнитный сигнал, который распространяется со скоростью света. Поверхность среды представляет для распространения этого сигнала нерегулярность и тем самым отражает сигнал к передатчику. Для обеспечения возможности определения времени прохождения отраженного сигнала необходимо выполнять измерение времени в наносекундном диапазоне. Поскольку в этом случае электронные схемы для непосредственного измерения времени прохождения, как правило, работают слишком медленно, то необходимо преобразовать ход отраженного сигнала подходящим образом в растянутый по времени масштаб. Для этого периодически передают импульс и на основании изменяющегося от импульса к импульсу положения получают с помощью схемы выборки отсчетов пробу сигнала. После окончания цикла измерения, который может состоять из нескольких тысяч отдельных периодов, получают преобразованный во времени ход изменения сигнала, который представляет общий путь прохождения сигнала. Из него можно определять расстояние между поверхностью среды и уровнемером, которое является мерой уровня заполнения. Обычные для промышленности диапазоны измерения составляют от нескольких десятков см до диапазона свыше 50 м. Известные уровнемеры этого типа содержат устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передающего сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала,приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемопередающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены через устройство связи. Для выполнения требований к различным диапазонам измерения в существующих устройствах измерения варьируют устройства создания сигналов и устройства выборки отсчетов. Однако это приводит к нежелательным потерям при соединении устройства создания сигналов с приемопередающим устройством, а также между приемопередающим устройством и устройством выборки отсчетов. Поэтому задачей данного изобретения является исключение указанных выше недостатков и создание устройства для измерения уровня заполнения, в котором устройство создания 2 сигналов, устройство выборки отсчетов и приемопередающее устройство соединены друг с другом оптимальным образом. Эта задача решена с помощью первого варианта выполнения изобретения, в котором уровнемер имеет устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передающего сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемопередающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит трансформатор. Эта задача решена также с помощью второго варианта выполнения изобретения, в котором уровнемер имеет устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передающего сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала,при этом устройство создания сигналов, приемопередающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит по меньшей мере одно соединение проводников. Кроме того, эта задача решена также с помощью третьего варианта выполнения изобретения, в котором уровнемер имеет устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передающего сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемопередающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит элемент связи длиной /4. Эта задача решена также с помощью четвертого варианта выполнения изобретения, в котором уровнемер имеет устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передающего сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов,приемопередающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит циркулятор. 3 Предпочтительные виды выполнения третьего варианта выполнения уровнемера согласно изобретению относятся к уровнемерам с элементами связи длиной /4, которые являются элементами связи Вилкинсона, элементами связи Ланге, направленными элементами связи,проводными элементами связи и коаксиальными элементами связи. В других предпочтительных вариантах выполнения устройство создания сигналов содержит схему компаратора, схему генератора биений или регулируемую схему задержки, которые служат для задержки сигнала выборки относительно высокочастотного сигнала. Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения относятся к уровнемерам с устройствами выборки отсчетов, которые содержат диодную кольцевую схему или по меньшей мере один диод и удерживающий конденсатор или смесительную схему. В других предпочтительных вариантах выполнения изобретения высокочастотный сигнал является пакетным сигналом. Изобретение обеспечивает простое согласование передающих и приемных свойств уровнемера с различными сигналами и/или диапазонами измерения за счет оптимизации одной из его деталей. Кроме того, в изобретении применяется простое и надежное гальваническое разделение приемопередающего устройства от остального измерительного устройства, так что уровнемер согласно изобретению особенно пригоден для применения во взрывоопасных зонах, соответственно, случаях. Ниже приводится более подробное пояснение и описание изобретения на примере различных предпочтительных вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлено: фиг. 1a,b - общая схема работы уровнемеров; фиг. 2 - схема уровнемера; фиг. 3 - схема первого варианта выполнения уровнемера согласно изобретению; фиг. 4 а - схема второго варианта выполнения уровнемера согласно изобретению; фиг. 4b - схема особого варианта выполнения устройства связи уровнемера согласно фиг. 4 а; фиг. 5a,b,c,d,e - схемы предпочтительного выполнения третьего варианта выполнения уровнемера согласно изобретению; фиг. 6 - схема четвертого варианта выполнения уровнемера согласно изобретению; фиг. 7 а - схема устройства создания сигналов согласно изобретению и полученные с его помощью сигналы; фиг. 7b - предпочтительный вариант выполнения устройства создания сигналов согласно фиг. 7 а; 4 фиг. 7 с - другой предпочтительный вариант выполнения устройства создания сигналов согласно фиг. 7 а; фиг. 7d - другой предпочтительный вариант выполнения устройства создания сигналов согласно фиг. 7 а; фиг. 8 а - схема устройства выборки отсчетов согласно изобретению; фиг. 8b - предпочтительный вариант выполнения устройства выборки отсчетов согласно фиг. 8 а; фиг. 8 с - другой предпочтительный вариант выполнения устройства выборки отсчетов согласно фиг. 8 а; фиг. 8d - другой предпочтительный вариант выполнения устройства выборки отсчетов согласно фиг. 8 а; фиг. 9 - схема предпочтительного варианта выполнения изобретения, особенно предпочтительного для пакетных сигналов; и фиг. 10 - схема предпочтительного варианта выполнения изобретения, особенно предпочтительного для импульсных сигналов. На фиг. 1 а представлен уровнемер 1, который смонтирован на резервуаре 2 и который служит для измерения уровня находящейся в нем среды 3. Как показано на фиг. 1 а, уровнемер 1 создает передаваемый сигнал 51 и передает его в направлении среды 3. Для этого передаваемый сигнал направляют по погруженному в среду 3 волноводу 5, и он отражается от поверхности 4 среды. Отраженный сигнал 52 направляется к уровнемеру 1, где для подлежащего определению уровня заполнения получают необходимую информацию о расстоянии между уровнемером 1 и поверхностью 4 среды. На фиг. 1 а показана также возможная форма передаваемого, соответственно, отраженного сигнала 51,соответственно, 52. На фиг. 1b представлен уровнемер 1, в котором, однако, в отличие от фиг. 1 а, служащий для измерения уровня передаваемый сигнал 51 не направляется, а с помощью антенны 6 передается в направлении среды 3. Антенна 6 служит также для приема отраженного от поверхности 4 среды сигнала 52. Волновод 5 и антенна 6 представляют соответствующее приемопередающее устройство 20 (смотри также фиг. 2) уровнемера 1. В последующем понятие приемопередающее устройство 20 применяется тогда, когда можно применять волновод 5 или антенну 6. На фиг. 2 представлена схема построения уровнемера 1, который состоит, по существу, из устройства 10 создания сигналов, приемопередающего устройства 20, устройства 30 выборки отсчетов и устройства 40 связи. При этом устройство 40 связи соединяет устройство 10 создания сигналов с приемопередающим устройством 20, а также последнее с устройством 30 выборки отсчетов. Созданный в устройстве 10 создания сигналов высокочастотный сигнал 53 подается че 5 рез устройство 40 связи в качестве передаваемого сигнала 55 в приемопередающее устройство 20 и через него передается к среде 3 (см. фиг. 1a, 1b). Отраженный сигнал 52 (см. фиг. 1a, 1b) принимается приемопередающим устройством 20 и через устройство 40 связи передается в устройство 30 выборки отсчетов. Созданный устройством 10 создания сигналов сигнал 54 управления выборкой отсчетов управляет выборкой отсчетов принятого приемопередающим устройством 20 отраженного сигнала 52. Полученный на выходе устройства 30 выборки отсчетов растянутый по времени приемный сигнал 57 предпочтительно усиливается в усилителе 50 для лучшей дальнейшей обработки. На фиг. 3 показана схема первого варианта 100 выполнения уровнемера 1 согласно изобретению. В этом случае устройство 40 связи согласно изобретению содержит трансформатор 110. Трансформатор 110 имеет передающую обмотку 112, приемную обмотку 114 и обмотку для связи с приемопередающим устройством 116, которые включены, как показано на фиг. 3. Обеспечиваемое трансформатором 110 гальваническое отделение 118 передающей части от приемной части уровнемера позволяет применять его также во взрывоопасных условиях. Выходное сопротивление 120 служит для согласования устройства 40 связи, образованного трансформатором 110, с устройством создания сигналов, приемопередающим устройством 20 и устройством 30 выборки отсчетов. На фиг. 4 показан второй вариант 200 выполнения уровнемера 1 согласно изобретению. В этом случае устройство 40 связи согласно изобретению содержит по меньшей мере одно соединение 210 проводников. Соединение 210 проводников предпочтительно образовано с помощью трех сопротивлений 212, 214 и 216 связи, включенных показанным на фиг. 4 образом. Сопротивления 212, 214 и 216 связи могут быть выполнены также в виде комплексных сопротивлений, например конденсаторов, так что за счет этого снова обеспечивается гальваническое разделение, как и в первом варианте 100 выполнения изобретения (смотри фиг. 3). Кроме того, сопротивления 212, 214 и 216 связи можно выполнять также смешанно комплексными или даже сводить к нулю. В последнем случае кроме соединения 210 нет необходимости в других элементах. Такое выполнение возможно, если уже за счет подходящего выбора полных сопротивлений источника и нагрузки осуществлено согласование друг с другом устройства 10 создания сигналов, приемопередающего устройства 20 и устройства 30 выборки отсчетов. Схема другого и особого варианта выполнения устройства 40 связи согласно изобретению показана на фиг. 4 а и 4b. В этом случае сопротивления 212, 214 и 216 связи включены в виде мостика 220 связи. 6 На фиг. 5 а-5 е показаны предпочтительные варианты выполнения варианта 300 выполнения уровнемера 1 согласно изобретению, в котором устройство 40 связи содержит элемент связи длиной /4. В показанном на фиг. 5 а варианте выполнения речь идет о так называемом устройстве 320 связи Вилкинсона, которое включено, как показано на фигуре, и нагружено выходным сопротивлением 322. На фиг. 5b показано устройство 40 связи, которое содержит так называемое устройство 330 связи Ланге, которое включено, как показано на фигуре, и нагружено выходным сопротивлением 332. На фиг. 5 с показано устройство 40 связи, которое содержит направленное устройство 340 связи, которое включено, как показано на фигуре, и нагружено выходным сопротивлением 342. На фиг. 5d показано устройство 40 связи, которое содержит проводное устройство 350 связи, которое включено, как показано на фигуре, и нагружено выходным сопротивлением 352. Показанные на фиг. 5 а-d элементы связи длиной /4 можно просто и тем самым недорого выполнить в виде пассивных структур на обычных печатных платах. Такие устройства 40 связи с элементами связи длиной /4 особенно предпочтительны для пакетных сигналов и высоких частот, которые применяют, например, для точных измерений при небольших расстояниях. На фиг. 5 е показан другой элемент связи длиной /4, который содержит коаксиальный элемент 360 связи с внутренним проводником 364 и экранирующим проводником 362, который включен, как показано на фигуре, и нагружен выходным сопротивлением 366. Такое устройство 40 связи с коаксиальным элементом 360 связи за счет своей конструкции особенно предпочтительно для пакетных сигналов небольшой частоты, например менее 1 ГГц, и тем самым для применений с целью определения больших расстояний. На фиг. 6 показан четвертый вариант 400 выполнения уровнемера 1 согласно изобретению. В этом случае устройство 40 связи согласно изобретению содержит циркулятор 410. Такое устройство 40 связи, так же как показанные на фиг. 5 а-5d устройства связи, основывается на резонансных структурах длиной /4 и может быть также выполнено узкодиапазонным. На фиг. 7b-7d показаны различные варианты выполнения устройства 10 создания сигналов, которые можно использовать в каждом из показанных на фиг. 3-6 вариантах выполнения уровнемера 1 согласно изобретению. Фиг. 7 а поясняет работу устройства 10 создания сигналов. Как указывалось выше, устройство 10 создания сигналов создает периодический высокочастотный сигнал 53 и синхронный с ним сигнал 54 управления выборкой отсчетов. Сигнал 54 управления выборкой отсчетов можно регулировать по времени его за 7 держки, и он подается в устройство 30 выборки отсчетов. Различие по времени t между высокочастотным сигналом 53 и сигналом 54 управления выборкой отсчетов является непосредственной мерой для измеряемого в данный момент времени расстояния между уровнемером 1 и поверхностью 4 среды (см. фиг. 1) и связано с ним через скорость света. Показаны различные устройства 10 создания сигналов, которые различаются линейностью, дрейфом и точностью и тем самым по-разному влияют на результат измерения расстояния. Показанное на фиг. 7b устройство 10 создания сигналов содержит компаратор 150, а также первую R-C-комбинацию в виде RC-звена 151 и вторую R-C-комбинацию. Различные по постоянной времени RC-звенья 151, 152 подключаются к быстрому компаратору 150 напряжения. Более быстрое RC-звено 151 периодически заряжается и разряжается прямоугольным сигналом, создаваемым тактовым генератором 153 передачи. Более медленное RC-звено 152 заряжается и разряжается 1 раз в каждом цикле измерения, при этом цикл измерения задается сигналом, выдаваемым схемой 154 измерительного цикла. Цикл измерения состоит в зависимости от необходимого разрешения измерения и расстояния для измерения уровня заполнения из нескольких десятков тысяч тактов передачи. За счет того, что напряжение заряжания нарастает на RC-звене 152 очень медленно, на компараторе 150 для зарядного напряжения на RC-звене 151 с каждым новым тактом передачи образуется другой порог переключения. Тем самым такт выборки отсчетов с каждым циклом передачи задерживается на постоянный временной интервал относительно такта передачи. Хотя RCзвенья 151, 152 заряжаются и разряжаются по экспоненциальной кривой, полученные временные интервалы следуют линейной функции, так что интервалы расстояния можно также отображать линейно. Коэффициент растяжения времени получается непосредственно из отношения постоянных времени обоих RC-звеньев 151, 152. Для получения высокочастотного сигнала 53 выходной сигнал генератора 153 преобразуют в ступени 157 формирования передаваемого сигнала. В этой ступени 157 формирования передаваемого сигнала формируются в зависимости от желаемого случая применения высокочастотные сигналы 53 в виде пакетных или импульсных сигналов. Аналогичным образом, выходной сигнал компаратора 150 получает форму импульсов в ступени 158 формирования сигнала выборки отсчетов с целью создания сигнала 54 выборки отсчетов в соответствии с формой высокочастотного сигнала 53, т.е. пакетной или импульсной. Показанное на фиг. 7b устройство 10 создания сигналов с компаратором 150 особенно 8 просто в изготовлении, является достаточно точным для простых случаев применения и очень недорогим. На фиг. 7 с показан другой вариант выполнения устройства 10 создания сигналов, которое в этом случае содержит схему 160 генератора биений. Генератор 161 постоянной частоты задает, аналогично тактовому генератору 153 передачи (см. фиг. 7b), такт передачи. Регулируемый генератор 162, который по своей рабочей частоте лишь немного отличается от генератора 161 постоянной частоты, создает сигнал управления выборкой отсчетов. За счет небольшой разницы частот генератор 162 с каждым периодом частоты генератора 161 постоянной частоты отстает на небольшой интервал времени t. Для создания заданного интервала временигенератор 162 регулируется по частоте через возникающую частоту биений,которая возникает за счет смешивания на детекторе 164 биений. Для этого служит регулировочная схема 163, которая из выходного сигнала детектора 164 биений генерирует сигнал управления для регулируемого генератора 162. Фактор задержки по времени определяется частотой генератора 161 постоянной частоты и частотой биений детектора 164 биений. Когда показанная на фиг. 7 с схема выполнена с кварцевыми генераторами, то она отличается особой стабильностью и точностью. Аналогично показанному на фиг. 7b варианту выполнения можно получать желаемую пакетную или импульсную форму сигнала 54 выборки отсчетов, соответственно, высокочастотного сигнала 53 с помощью ступеней 166, соответственно, 165 формирования импульсов. На фиг. 7d показан другой вариант выполнения устройства 10 создания сигналов, которое содержит в этом случае регулируемую схему 170 задержки. На RC-звено 171, состоящее из двух сопротивлений и одного конденсатора,подается, с одной стороны, сигнал генератора 172 постоянной частоты, который задает такт передачи, и, с другой стороны, опосредованно сигнал генератора 173 пилообразного напряжения, пилообразное напряжение которого Us является мерой для подлежащего измерению расстояния. Поскольку зависимость напряжения от времени RC-звена 171 является экспоненциальной функцией, то линейность обеспечивается с помощью контура 174 обратной связи, которая через вычитающий элемент 175 подает корректирующий сигнал. В комбинации с последующим интегрирующим элементом 176 образуется замкнутый контур регулирования, так что интервалы времени являются прямо пропорциональными ступеням пилообразного напряжения. Аналогично показанным на фиг. 7 с и 7d вариантам выполнения можно получать желаемую пакетную или импульсную форму сигнала 54 выборки отсчетов, соответственно, высокочастот 9 ного сигнала 53 с помощью ступеней 178, соответственно, 177 формирования импульсов. Преимуществом этого варианта выполнения устройства 170 создания сигналов является высокая точность при сравнительно небольшой стоимости. Кроме того, возможно непосредственное управление с помощью цифроаналогового преобразователя. На фиг. 8 а-8d показаны различные варианты выполнения устройств выборки отсчетов,которые можно применять в каждом из показанных на фиг. 3-6 вариантов выполнения уровнемера 1 согласно изобретению. Устройство 30 выборки отсчетов служит,как показано на фиг. 2, для преобразования поставляемого устройством 40 связи отраженного высокочастотного сигнала 56 в задержанный по времени приемный сигнал 57. Этот процесс выборки отсчетов выполняется 1 раз в каждом тактовом периоде передачи. Момент времени выборки отсчетов задается сигналом 54 управления выборкой отсчетов устройства 10 создания сигналов. Показанная на фиг. 8 а схема устройства выборки отсчетов содержит переключательный элемент 510, а также зарядный конденсатор 511 на выходе этого переключательного элемента. Это устройство выборки отсчетов широко известно также под названием схемы выборки и хранения. Для приема отсчетов быстрых сигналов переключательный элемент 510 заменяется, как показано на фиг. 8b, быстрым переключательным диодом 512. При этом показанное на фиг. 8b расположение приведено лишь в качестве примера, возможна также перемена местами конденсатора и переключательного диода. На фиг. 8 с вместо переключательного элемента показан диодный мостик 513, который содержит четыре быстрых переключательных диода 514 а-514d в показанной конфигурации. Этот диодный мостик, в противоположность примеру выполнения согласно фиг. 8b, управляется взаимодополняющими сигналами, которые создаются с помощью инвертора 515 импульсов. Входной сигнал управления инвертора импульсов доставляется сигналом 54 управления выборкой отсчетов устройства 10 создания сигналов. Высокочастотный отраженный сигнал 56(см. также фиг. 2) устройства 40 связи подается на вход диодного мостика 513. Задержанный по времени приемный сигнал 57 этого устройства выборки отсчетов получают с зарядного конденсатора 519. Устройства выборки отсчетов, описанные выше применительно к фиг. 8 а-8 с, особенно пригодны для приема отсчетов импульсных сигналов. В противоположность этому, для приема отсчетов пакетных сигналов предпочтительно устройство согласно фиг. 8d. При этом используется симметричная смесительная схема 516, которая состоит из гибридного кольца 518 10 и двух смесительных диодов 517. Ниже приводится описание принципа действия этой смесительной схемы на основе показанной на фиг. 9 полной схемы уровнемера. На фиг. 9 показано устройство 10 создания сигналов уровнемера 1 согласно изобретению со схемой генератора 160 биений согласно фиг. 7 с,которая соединена с устройством 40 связи, которое выполнено в виде элемента 330 связи Ланге (см. фиг. 5b), и с устройством 30 выборки отсчетов согласно фиг. 8d. Ступени формирования импульсов на выходе схемы генератора 160 биений создают в этом примере выполнения пакетные сигналы, которые для задержки по времени отраженного приемного сигнала 56 требуют наличия смесительной схемы. В качестве таковой хорошо зарекомендовала себя система согласно фиг. 8d за счет своей относительно простой схемы в соединении с возможностью плоского выполнения. Уровнемер 1 согласно изобретению, который является особенно пригодным для импульсных сигналов, показан на фиг. 10. При этом устройство 10 создания сигналов содержит регулируемую схему 170 задержки согласно фиг. 7d, которая соединена с устройством 40 связи, которое выполнено в виде трансформатора 110 (см. фиг. 3) и с устройством 30 выборки отсчетов согласно фиг. 8 с. Ступени формирования импульсов на выходе устройства 10 создания сигналов образуют в этом примере выполнения импульсные сигналы. Для задержки по времени отраженного приемного сигнала 56 предусмотрено устройство 30 выборки отсчетов с диодным кольцом 513 согласно фиг. 6 с. Вся система обеспечивает получение дешевого и одновременно точного уровнемера. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Уровнемер, содержащий устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передаваемого сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемопередающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит трансформатор. 2. Уровнемер, содержащий устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передаваемого сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемопередающее устройство и уст 11 ройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит по меньшей мере одно соединение проводников. 3. Уровнемер, содержащий устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передаваемого сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемопередающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит элемент связи длиной /4. 4. Уровнемер по п.3, отличающийся тем,что элемент связи длиной /4 выполнен в виде элемента связи Вилкинсона. 5. Уровнемер по п.3, отличающийся тем,что элемент связи длиной /4 выполнен в виде элемента связи Ланге. 6. Уровнемер по п.3, отличающийся тем,что элемент связи длиной /4 выполнен в виде направленного элемента связи. 7. Уровнемер по п.3, отличающийся тем,что элемент связи длиной /4 выполнен в виде проводникового элемента связи. 8. Уровнемер по п.3, отличающийся тем,что элемент связи длиной /4 выполнен в виде коаксиального элемента связи. 9. Уровнемер, содержащий устройство создания сигналов для создания как высокочастотного передаваемого сигнала, так и сигнала управления выборкой отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, приемопередающее устройство и управляемое сигналом управления выборкой отсчетов устройство выборки отсчетов для приема отсчетов высокочастотного сигнала, при этом устройство создания сигналов, приемопередающее устройство и устройство выборки отсчетов соединены устройством связи, которое содержит циркулятор. 10. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет схему компаратора, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала. 11. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет схему генератора биений, предназна 005301 12 ченную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала. 12. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет регулируемую схему задержки, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала. 13. Уровнемер по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет кольцевую диодную схему и удерживающий конденсатор. 14. Уровнемер по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет по меньшей мере один диод и удерживающий конденсатор. 15. Уровнемер по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет смесительную схему. 16. Уровнемер по любому из пп.1-12 или 15, отличающийся тем, что высокочастотный сигнал является пакетным сигналом. 17. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет кольцевую диодную схему и удерживающий конденсатор. 18. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет по меньшей мере один диод и удерживающий конденсатор. 19. Уровнемер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что устройство выборки отсчетов имеет смесительную схему. 20. Уровнемер по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет схему компаратора, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала. 21. Уровнемер по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет схему генератора биений, предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала. 22. Уровнемер по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что устройство создания сигналов имеет регулируемую схему задержки,предназначенную для задержки сигнала выборки отсчетов относительно высокочастотного сигнала. 23. Уровнемер по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что высокочастотный сигнал является пакетным сигналом.

МПК / Метки

МПК: G01F 23/284

Метки: устройством, уровнемер, варианты, связи

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/10-5301-urovnemer-s-ustrojjstvom-svyazi-varianty.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Уровнемер с устройством связи (варианты)</a>

Похожие патенты