Ультразвуковой уровнемер

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР, содержащий эталонный и измерительный канс1лы, каждый из которых состоит из обратимого электроакустического преобразователя, включенного в цепь синхрокольца, состоящего из приемо-формирующего, блока и генератора зондирующих имЬульсов а также измеритель временных интер лов, индикатор, делитель и интегра тор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он-снабжен двумя схемами ИЛИ, двумя триггерами, устройст вом повторного запуска, устройство захвата частоты, фазовым детекторо и генератором заполнения, причем вход триггера эталонного канала подключен к выходу формирователя эталонного канала, его первый выход через устройство повторного запус- . ка подключен к одному из входов схемы ИЛИ эталонного канала, второй вход которой подключен к выходу формирователя эталонного канала, а выход - к входу генератора зондирующих импульсов эталонного канала, входы триггера измерительного к&нала подключены соответственно к выходам генератора зондируювдах импульсов и формирова теля измерительного канала, его выход через схему ИЛИ из мерительного канала,, второй вход которой подключен квыходу генератора заполнения, и измеритель временных интервалов подключен к индикатору , при этбм вход делителя через генератор заполнения, интег-. ратор и фазовый детектор подключен к устройству захватачастоты, а выход делителя .подключен к третьему входу фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу триггера эталонного канала.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11), 3

3(51) G 01 F 23 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ < 1 + 04iktli>

Н1 ЬЛ)(ОТЕ((А (Z1) 3451354/18-10 (22) 11.07.82 (46) 30.12.83. Бюл. В 48 (72) В.A.Ïðîòoïîëoâ, H.H.Áóíàêîâ и 10.Н.Жуков . (53) 684.1281088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 564538, кл. G 01 F 23/28, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 498496, кЛ. G 01 F 23/28, 1972 (прототип). (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕИЕР, содержащий эталонный и измерительный каналы, каждый иэ которых состоит из обратимого электроакусти ческого преобразователя, включенного в цепь синхрокольца, состоящего из приемо-формирующего, блока и генератора зондирующих импульсов, а также измеритель временных интервалов., индикатор, делитель и интегратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

Измерений, он снабжен двумя схемами ИЛИ, двумя триггерами, устройством повторного запуска, устройством захвата частоты, фазовым детектором и генератором заполнения, причем вход триггера эталонного канала подключен к выходу формирователя эталонного канала, его первый выход через устройство повторного запус-; ка подключен к одному иэ входов схемы ИЛИ эталонного канала, второй вход которой подключен к выходу формирователя эталонного канала, а выход — к входу генератора зондирующих импульсов эталонного канала, входы триггера измерительного канала подключены соответственно к выходам генератора зондирующих импульcos и формирователя измерительного канала, его выход через схему HJiH из«О мерительного канала,, второй вход которой подключен к выходу генератора заполнения, и измеритель временных интервалов подключен к индикатору, при этом вход делителя через гейератор заполнения, интег-, ратор и фазовый детектор подключен ,к устройству захвата частоты, а вы.ход делителя, подключен к третьему входу фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу триггера эталонного канала.

1064147

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической, нефтяной и других областях народного хозяйства.

Известен ультразвуковой уровнемер с цифровым отсчетом, содержа5 щий приемо-возбудительное устройство, генератор тактовых импульсов, блок электронной задержки, формирователь строб-импульса, кип-реле, 1 генератор счетных импульсов, временной селектор, схему совпадения, счетчик, вентили (1) .

Недостаток данного ультразвукового уровнемера — большая погрешность измерения из-3а зависимости скорости ультразвука в жидкостях от температуры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ультразвуковой уровнемер, со- 20 держащий эталонный и измерительный каналы, каждый из которых состоит из обратимого электроакустического преобразователя, включенного в цепь синхрокольца, состоящего из приемо-. форйирующего блока и генератора зондирующих импульсов, а также измеритель временных интервалов, входы которого подключены .к выходам генератора зондирующих импульсов и формирователя измерительного канала, а выход — к индикатору, делитель и интегратор, входы которых подключены к выходу формирователя эталон -" ного канала, а выходы соответственно к входам генератора зондирующих импульсов, .измерительного канала и индикатора (2j .

Недостатком указанного уровнемера является большая погрешность измерения, обусловленная ограничением частоты эталонного канала.

Цель изобретения — повышение точности измерения.. тельного канала и одновременно пере

Указанная цель достигается тем, 45 что ультразвуковой уровнемер, содержащий эталонный и измерительный каналы, каждый из которых состоит из обратимого электроакустического пре-. образователя, включенного в цепь синхрокольца, состоящего из приемоформирующего блока и генератора зондирующих импульсов, а также измеритель временных интервалов, индика1 тор, делитель и интегратор, снабжен двумя схемами ИЛИ, двумя тригге- 5

55 рами, устройством повторного запуска, устройством захвата частоты, фаэовым детектором и генератором,за полнения, причем вход триггера эталонного канала подключен к выходу 60 формирователя эталонного канала, его .первый вход через устройство повторного запуска подключен к.одному из входов схемы ИЛИ эталонного канала, второй вход которой подключен к выходу формирователя эталонного канала, а выход — к входу генератора зондирующих импульсов эталонного канала, входы триггера измерительного канала подключены соответственно к выходам генератора зондирующих импульсов и формирователя измерительного канала, его выход через схему ИЛИ измерительного канала, второй вход которой подключен к выходу генератора заполнения, и измеритель временных. интервалов .подключен к индикатору, при этом вход делителя через генератор заполнения, интегратор и фазовый детектор подключен к устройству захвата частоты, а выход делителя подключен к третьему входу фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу триггера эталонного канала.

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Уровнемер содержит эталонный канал, состоящий из обратимого электроакустического преобразователя 1, генератора 2 зондирующих импульсов, схему ИЛИ 3, приемо-формирующий блож, включающий усилитель 4 и формирователь 5, устройство 6 повторного запуска, триггер 7, эталонную емкость 8,. измерительный канал, состоящий из обратимого электроакустического преобразователя 9, генератора 10 зондирующих импульсов, триггера 11 и приемо-формирующего блока, включающего усилитель 12 и формирователь 13, схему ИЛИ 14, измеритель 15 временных интервалов, индикатор 16 устройство 17 захвата частоты, фазовый детектор 18, интегратор 19, генератор 20 заполнения и делитель 21.

Устройство работает следующим образом.

При включении уровнемера начинает работать синхрокольцо, первый эхоимпульс с обратимого электроакустического преобразователя 1 поступает на усилитель 4, формирователь 5 и через схему ИЛИ вновь запускает генератор 2 зондирующих импульсов, т.е. в кольце образуется частота рециркуляции с периодом Т, формирователь 5 одновременно запускает триггер, который при возникновении частоты рециркуляции блокирует устройство 6 повторного запуска генератора 2 зондирующих импульсов. Устройство подзапуска .начинает работать в момент отсутствия первого эхосигнала и периодически запускает генератор 2 до возникновения синхроимпульсов.

Генератор 10 зондирующих импульсов возбуждает обратимый электроакус тический преобразователь 9 измери1064147

30

Составитель Н.Бурбело

Редактор Л.Мотыль, Техред Л. Пилипенко Корректор A.Mëüèí

Заказ 10509/43 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектйая,q .4 водит триггер 11 в единичное состояние, разрешая тем самым прохождение счетных импульсов на измеритель 15 временных интервалов, через схему

И .14 отраженный эхоимпульс поступает..на усилитель 12, формирователь 13 и возвращает триггер 11 в нулевое состояние, заканчивая тем.самым прохождение счетных импульсов на измеритель временных интервалов.

Корректировка измерительного значения от изменения температуры происходит следующим образом..

Функционально узел корректировки содержит управляеьий генератор 20. импульсов, делитель 21, фазовый детектор 18 интегратор 19 и схему.17 захвата частоты, а в качестве опорного сигнала управления служат импульсы, поступающие от генератора, период колебания которого 2р равен времени двойного пробега ультразвука .в эталонном канале

Т 7Г.

2d где Т вЂ” период следования импульсов 25 синхрокольца1 д — эталонное расстояние (10 мм);

С - скорость ультразвука в жидкости.

Устройство захвата частоты осуществляет поиск и подгонку частоты генератора счетных импульсов в мо\ мент включения или случайного сбоя в работе путем удержания фазы в фазовом детекторе 18. Импульсы от синхрокольца поступают на один иэ входов фазового детектора, который представляет собой схему сложения по модулю два. На второй вход фазового детектора подаются импульсы с делителя 21. Коэффициент деления делителя выбирается таким образом, чтобы период импульсов синхрокольца был.равен периоду поделенных с генератора счетных импульсов.

В зависимости от взаимного фазового расположения сигналов на входах на выходе фазового детектора формируются прямоугольные импульсы с различной длительностью и скважностью. Импульсы с выхода фазового детектора поступают на интегратор 19, на выходе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное длительности импульсов с выхода фазового детектора, т.е. разности фаз. усиленное напряжение .поступает на управляемый вход генератора счетных импульсов. Если сигнал синхро- . кольца имеет период, близкий с периодом поделенной частоты генератора счетных импульсов, то в фазовом детекторе устанавливается фазовый сдвиг, который обеспечивает управляющее напряжение на генераторе счетных импульсов, при котором вы" полняется условие фазовой синхронизации, меняет частоту генератора и производит корректировку значения измеряемого уровня.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность измерения уровня в условиях изменяющихся параметров среды.