Ультразвуковой сигнализатор уровня

 

Изобретение относится к те.хнике контроля уровня жидкостей. Цель изобретения - повышение чувствительности и рас нирение диапазона измерений. При изменении уровня в резервуаре выше зоны зондирования происходит резкое уменьшение амплитуды сигнала с усилителя 11, и эта амплитуда становится ниже напряжения отсечки , которое в момент переключения остается неизменным. С этого момента импульсы на выходе триггера Шмидта 12 пропадают и триггер 17 переводится в противоположное состояние. В этот момент переключается ключ 22 с выхода делителя 20 на сумматор 18 поступает повышенное напряжение . С помон1,ью детектора 23 и интегратора 19 происходит слежение за изменения.ми амплитуды сигнала с уси, 1ителя 11. Выходной триггер 17 переключается только в моменты изменения уровня жидкости в резервуаре. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1397837 A1 (5!) 4 G 01 F 23/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3901577/24-10 (22) 28.05.85 (46) 23.05.88. Бюл. ¹ 19 (71) Куйбышевское специальное конструкторское бюро На уч Но- производственного объединения «Нефтехимавтоматика» (72) О. H. Бегельман, А. П. Наумчук и Л. П. Журавлев (53) 681.! 28 (088.8) (56) Патент США № 4144517, кл, G 01 F 23/28, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 581380, кл. G 01 F 13/00, 1977. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЛ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ (57) Изобретение относится к технике контроля уровня жидкостей. 1(ель изобретения — повышение чувствительности и расширение диапазона измерений. Г!ри изменении уровня в резервуаре выше зоны зондирования ироисходит резкое уменьшение амплитуды сигнала с усилителя 11, и эта амплитуда становится ниже напряжения отсечки, которое в момент переключения остается неизменным. С этого момента импульсы на выходе триггера Шмидта 12 Ilpoпадают и триггер 17 переводится в противоположное состояние. В этот момент переключается ключ 22 с выхода делителя 20 на сумматор 18 поступает повышешюе напряжение. С помощью детектора 23 и интегратора 19 происходит слежение за изменеHèÿìи амплитуды сигнала с усилиTñля 11. Выходной триггер 17 иереклк)чается только в моменты изменения уровня жид@ кости в резервуаре. 2 ил.

1397837

Изобретение относится к технике контроля уровня жидкостей в технологических аппаратах нефтеперерабатывающей, химической и других отраслей промышленности.

11ель изобретения — повышение чувствительности и расширение диапазона измерений.

На фиг. 1 изображена структурная схема ультразвукового сигнализатора уровня; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Сигнализатор содержит приемно-излучающий преобразователь 1, установленный на стенке резервуара с жидкостью, первое

2 и второе 3 согласующие устройства, генератор 4 радиоимпульсов, импульсный генератор 5, приемно-усилительный блок 6, формирующий блок 7 и каскад 8 отсечки. Приемноусилительный блок 6 содержит каскад 9 задержки, генератор 10 строб-импульсов, селекторный усилитель 11. Формирующий блок 7 содержит триггер Шмидта 12, триггер 13 êàñкад 14 совпадения, формирователь !5 импульсов, каскад 16 задержки и выходной триггер

17. Каскад 8 отсечки связан с сумматором 18, когорый соединен с интегратором 19 и делителем 20, включенным на выходе источника 21 опорного напряжения и связанным с электронным ключом 22, причем интегратор подключен к выходу пи кового детектора.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: U< — напряжение, формируемое генератором радиоим пульсов; Uq — сигнал на выходе согласующего устройства 3; Uio импульсы на выходе генератора 10 стробимпульсов: Ugg — импульсы на выходе формирователя 15 им пульсов; U> — напряжение на выходе пикового детектора 23; — напряжение на выходе интегратора

19; U — напряжение на выходе сумматора 18; U — напряжение на выходе делителя 20; U!! — импульсы на выходе каскада 8 отсечки; U, — импульсы на выходе триггера Шмидта 12; U7 — сигнал с выходного триггера 17.

На фиг. 2 показаны два состояния сигнализатора: — уровень жидкости ниже зоны зондирования; 2 — уровень жидкости выше зоны зондирования.

Сигнализатор работает следующим образом.

Импульсный генератор 5 периодически возбуждает генератор 4 радиоим пульсов, который настроен на определенную частоту в зависимости от толщины и материала стенки резервуара, обеспечивающую максимальный коэффициент пропускания стенки резервуара. Сигнал с генератора 4 проходит через согласующее устройство 3, кабель связи, согласующее устройство 2 и возбуждает пьезоэлемент приемно-излучающего преобразователя 1 на несущей частоте радиоим. пульса. В результате на выходной обмотке

55 согласующего устройства 3 появляются затухающие колебания, представляющие собой взаимодействие возбуждающего сигнала и колебаний пьезоэлемента. Строб-импульс U„ (фиг. 2), вырабатываемый генератором 8 строб-им пульса после задержки на каскаде 9, пропускает на выход селекторного усилителя 1! часть колебаний пьезоэлемента, которые поступают на каскад 8 отсечки и пиковый детектор 23. К моменту прохода сигнала с блока ll на пиковый детектор уровень напряжения на выходе его обновляется с каждым циклом зондирования.

На выходе генератора формируется постоянный уровень напряжения несколько ниже уровня напряжения на пиковом детекторе. Причем изменение этого уровня напряжения происходит на несколько порядков медленнее, чем изменение уровня напряжения на выходе пикового детектора.

Напряжение отсечки, поступающее с сумматора 18 на каскад 8 отсечки, представляет собой сумму напряжений с интегратора 19 и делителя 20, установленного на выходе источника 21 опорного напряжения. Делитель

20 управляется электронным ключом 22 так, что при превышении амплитудой сигнала с усилителя 11 напряжения отсечки с сумматора 18, что соответствует низкому уровню жидкости в резервуаре и определенному состоянию выходного триггера 17, с делителя поступает пониженное напряжение и при помощи интегратора 19 происходит слежение за изменениями амплитуды сигнала с селекторного усилителя 11 так, чтобы соотношение между амплитудой и напряжением отсечки оставалось неизменным. При изменении уровня в резервуаре выше эоны зондирования происходит резкое уменьшение амплитуды сигнала с селекторного усилителя

11, которая становится ниже напряжения отсечки, изменяющегося очень медленно, и в момент переключения остается практически неизменной. Начиная с этого момента импульсы U,> (фиг. 2) на выходе триггера

Шмидта 12 пропадают, и выходной триггер

17 переводится в противоположное состояние. В этот момент переключается электронный ключ 22, и с выхода делителя на сумматор 18 поступает повышенное напряжение. С помощью пикового детектора 23 и интегратора 19 происходит слежение за изменениями сигнала с усилителя 11, но уже при превышении напряжением отсечки амплитуды сигнала с усилителя 11.

При понижении уровня жидкости триггер 13 переводится в исходное состояние в каждом цикле после окончания импульса задержки с каскада 8 задержки. Опрос состояния этого триггера производится импульсом U« (фиг. 2) до окончания задержки на каскаде 9. Проходя схему 14 совпаде1397837

Формула изобретения

UI9

Ц& ив иа

Фью. 2

Составитель М. Абросимов

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 2266/44 Тираж 7(7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния, этот импульс переключает в то или иное положение выходной триггер 17. Таким образом, выходной триггер 17 переключается только в моменты изменения уровня жидкости в резервуаре.

Сигнализатор обладает повышенными техническими возможностями при индикации уровня жидкости и чувствительностью к изменению уровня. Эти отличия от известных сигнализаторов позволяют использовать его в условиях больших изменений температур как контролируемой жидкости, так и окружающей среды.

Ультразвуковой сигнализатор уровня, содержащий приемно-излучающий преобразователь, им пульс ны и генератор, пи ковый детектор, каскад отсечки, формирующий блок, приемно-усиливающий блок, состощий из селекторного усилителя, генератора строб-импульсов и каскада задержки, соединенного входом с первым выходом импульсного генератора, а выходом — с генератором строб-импульсов, который соединен с управляющим входом селекторного усилителя, причем каскад отсечки соединен входом с выходом селекторного усилителя и входом пикового детектора, а выходом с формирующим блоком, отличающийся тем, что, с пелью повышения чувствительности и увеличения диапазона измерений, в сигнализатор введены первое и второе согласующие устройства, генератор радиоимп>льсов, источник опорного напряжения, делитель, электронный ключ, сумматор, интегратор, а формирующий блок содержит триггер Шмид5 та, триггер, каскад совпадения, формирователь импульсов, каскад задержки формирукщего блока, выходной триггер, который вхо дами соединен с каскадом совпадения, а выходом соединен через электронный ключ с управляющим входом делителя, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход — с первым входом сумматора, к второму входу которого подключен через интегратор выход пикового детекгора, управляющий вход которого соединен с первым входом каскада совпадений н выходом формирователя импульсов, который через каскад задержки формирующего блока соединен с выходом импульсного генератора и входом каскада задержки приемноэ0 усилительного блока, выход которого соединен с управляющим входом триггера, его выход соединен с вторым входом каскада совпадений, а вход подключен к выходу каскада отсечки через триггер Шмидта, при этом вход генератора радиоим пульсов соединен с выходом импульсного генератора, его выход через второе согласующее устройство, линию связи и первое согласующее устройство соединен с приемно-излучающим преобразователем, дополнительный выход

30 второго согласующего устройства соединен с входом селекторного усилителя, а выход сумматора соединен с вторым входом каскада отсечки.