Ультразвуковой способ измерения уровня в резервуаре с плоскими стенками
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ В РЕЗЕРВУАРЕ С ПЛОСКИМИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ СТЕНКАМИ, включающий излучение ультразвуковых импульсов под УГЛ9М к поверхности раздела сред, прием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема, отличающийся тем, что, с цельюповьияения точности , излучения ультразвуковых импульсов производят через стенку резервуара в направлении к противоположной стенке, изменяют место ввода и приема ультразвуковых импульсов вдоль вертикали до момента появления отражённых от поверхности раздела им .пульсов в двух последовательных поло жениях, измеряют разницу во времени прихода отраженных сигналов в и во втором положениях источника и расстояние между ними, а высоту уровня определяют по формуле t X Й.Х At где дх - расстояние между двумя положениями источника импульо S сов; t - время между мсжентами из (Л лучения и приема импульсов в одном из положений; At - разница во времени между -моментами излучения и приема в двух положениях источ ника излучения. оо о а О5
„.,Я0„„1030660 A
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦ4АЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
P(5g G 01 F 23/28
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21 ) 3 38 61 90/18-1 0 (22) 28. 01. 82 (46) 23.07.83. Бюл. Р 27 (72) Л.В.Иозонене и С.Й.Саяускас (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 534. 232 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9.342067, кл. G 01 F 23/28, 1972.
2 ° Авторское свидетельство СССР
9 495544, кл. G 01 F 23/28, 1976.
3. Бабиков О.И. Контроль уровня с помощью ультразвука. Л., Энергия, 1971, с.4.
: (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ В РЕЗЕРВУАРЕ С ПЛОСКИМИ
ПАРАЛЛЕЛЬНЬ)МИ СТЕНКАМИ, включакщий излучение ультразвуковых импульсов под углрм к поверхности раздела сред, прием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, излучения ультразвуковых импульсов производят через стенку резервуара в направлении к противоположной стенке, изменяют место ввода и приема ультразвуковых импульсов вдоль вертикали до момента появления отраженных от поверхности раздела им.пульсов в двух последовательных поло жениях, измеряют разницу во времени прихода отраженных сигналов в первом и во втором положениях источника и расстояние между ними, а высоту уров ня определяют по формуле
Х =ах—
at где ах — расстояние между двумя положениями источника импуль- сов; е — время между моментами излучения и приема импульсов в одном из положений;
ht — разница во времени между .моментами излучения и приема в двух положениях источ ника излучения.
1030б60
1«(зобретение относится к ультраэвугковым измерен(лям> в частности к средcTвам контроля уровня среды, наприI1„=-р, идкостей.
Нзвестен ультразвуковой способ изI :ерения уровня; основанный на использовании однозначной зависии(ост(л собственной частоты от уровня жидкости,. в котором измеряют частоту волнового движения на поверхнос(ти жидкости, по которой судят об уровне (О жцдкости
Недостатком данного способа является Отсутствие возможности измерения при большой высоте столба жидкости, а также низкая точность измерения,. Обусловленная жесткими тре бопа((иями к плоскопараллельности поЕРХ,ОС "F=. Й СЛОЯ ЖИДКОСТИ.
11:.ИесстeH способ измерения уровня, =а: л!с (а!0щ!л(лся в ТоМ что направляют с.с:д ocTpi.-.,; углом на стенк у резерг:, =: p= . Ультразвуковые волны, создают H неи волны Лзмба, распространя— !
01 (v :::я 1(ерпенд(лкулярно поверхности контролируемой среды, регулиру:.от частоту заданных колебаний до восо 1 анО=.Ji и «Н амплитуды принятых кО
lI! ба ний «1 п-о ре э уль татам измеренных
- стот =",,":ят о контролируемом уров,-,- Г,д-«.«, -,«1
Нсдостаi (Ом даннОИО с(лОсОба Является тс, что при измерении должно быть Невест-!o,, из какого материала .1зготовлены стенки резервуара,, что необходимо для возбуждения волн
Лэмба опоеделенной моды в стенках 35
:..-.езервуара. Причем амплитуда создазаемых вол.н Лэмба à THH:;"Ie чувстви-QJ ь1!Ость cliocoGB «сильнО зав«ися Г
О- тол(цины стенки резР()нуара .
КРС«(«1Е ТО "O «H ЗМЕРР НИ Я В ОЗ1«1ОЖНЫ «1 Q только з случае, если .1ровень среды находится между двумя преобразова..-.елями„ т,е„ «з заранее установленной зоне,, чTo резко Ограничивает Об- асть el o .—.pl«(е(:ения, Необход-.(мост" 4з д;ух по=-.образозатслей делает способ сложным и неудобньм, Наиболес близки., ". изобретению по технической сущности является
"«льтразвукОвой спОсОб измеРен iH
5О уровня в резервуаре с плоскими паОаллельным(! стенками, Бкл(0 1а101((ий из лучение ультразвуковых импульсов под углом к поверхности раздела сред, грием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема (3 ).
Однако известный способ недостаточ.
Но Tочен,- поскольку он основан на абсолютных измерениях времени про- 60 хождения импульса от излучателя до приемника, зависящем от скорости распространения звука в среде.
Целью HзОбреTения HB JIEIBTOEI пОвышение точности измерений уровня. 65
Поставленная цепь достигается тем, что согласно ультразвуковому способу измерения уровня в резервуаре с плоскими стенками, включающему излучение ультразвуковых импульсов под углом к поверхности раздела сред, прием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема, излучения ультразвуковых импульсов производят через стенку резервуара в направлении к противоположной стенке, изменяют место ввода и приема ультразвуковых импульсов вдоль вертикали до момента появления отраженных от поверхности раздела импульсов в двух последовательных положениях, измеряют разницу во времени прихода отраженных сигналов в первом и во втором положениях источника и расстояние между ними, а высоту уровня определяют по формуле
Х = х дг. где 6х — расстояние между двумя положениями источника им ульсов; время между моментами излучения и приема импульсов в одном из положений;
at — разница во времени между моментами излучения и приема в двух положениях источника излучения.
На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ, и ход ультразвуковых импульсов в разных полОжениях истОчника импульсОв и IlpH= емника; на фиг.2 — расположение ультразвуковых импуль" í.ûõ сигналов по оси времени.
Устройство содержит приемно-излучающий пьезопреобразователь 1, расположенный на треугольной призме 2 с острым углом с!(. и прямым углом, совпадающим с точкой ввода ультразвуковых волн пьезопреобразователя 1 в резервуар 3, в котором находится контролируемая среда 4.
При измерении уровня среды 4 под углом, к стенке резервуара 3 вводят ультразвуковые импульсы, часть которых отражается от прямого угла призмы 2, другая часть преломляется на границе раздела стенки резервуара 3 — контролируемая среда 4 и распространяется внутри среды 4. При измерении передвигают призму 2 с приемно-Излучающим пьезопреобразователем
1. вдоль стенки резервуара 3 и фиксируют ее положение, в котором пьезопреобразователь 1 принимает ультразвуковые эхоимпульсы (фиг.2, сплошная линия), претерпевшие ряд отражений от противоположных стенок резервуара 3 и отразившихся в обратном направлении От одного из двугранных углов, образованных поверхностью
Составитель В.Пирогов
Редактор Л.Гратилло Техред М.Тепер Корректор A,Ильин
Заказ 5192/42 Тираж б43 Подписное
ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 5-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 контролируемой среды 4 и стенкой резервуара 3. В этом положении призмы 2 измеряют время t двойного про" хода расстояния между точкой ввода пьезопреобразователя 1 и двухгранного угла, после чего перемещают призму 2 с пьеэопреобраэователем 1 вдоль этой стенки в направлении образующей до положения (фиг.1, пунктирные ли" нии), в котором принимают ультразвуковые эхоимпульсы (фиг.2, пунктирная (0 линия), отраженные от другого прямого угла, образованного поверхностью среды 4 и другой стенкой резервуара 3.
Измеряют расстояние ьх между этими положениями призмы 2 и пьезопреобра- $5 зователем 1 и соответствующую разницу времен прохода ультразвукового эхоимпульса. Тогда высоту уровня Х контролируемой среды 4 определяют по формуле Х = b x .—
t 20 b t
Важным достоинСтвом предлагаемого способа является простота измерений, что обеспечивается применением одного пьезопреобраэователя.
Кроме того, измерения уровня возможны в .резервуарах из неизвестного материала и сечения, причем измерения осуществимы на произвольном расстоянии от измеряемого раздела двух сред. Чувствительность способа практически зависит только от затухания ультразвука в контролируемой среде,и при измерениях уровней жидкостей является настолько высокой, что возможны измерения при количестве промежуточных отражений, достигающих несколько десятков.
В результате использования предлагаемого способа нет необходимости затрат на приспособление контролирующего устройства, связанное с доработкой конструкции резервуара.
