Уровнемер

 

Сущность изобретения: уровнемер содержит поплавок 4, излучатель 5, приемник мерной базы 6, приемник измерительного канала 7, два ограничителя для поплавка 8, генератор возбуждения 9, усилитель мерной базы 10, усилитель измерительного канала 11, два коммутатора 12 и 25, дешифратор 13, счетчик 14, оконечный усилитель мерной базы 15, оконечный усилитель измерительного канала 16, две линии задержки 17 и 24, три ключа 18, 22 и 30, генератор синхроимпульсов 19, схему И 20, селектор 21, два RS-триггера 23 и 26, задающий генератор 27, схему начальной установки 28, схему ИЛИ 29 и схему обработки информации 31. 6-10-15-30-26-23-20-22-14-13-12-9-5, 19-22-21 -24-23-30-27-26-18-17-29, 15-25-29- 31,7-11-16-25, 16-21, 17-12,28-27, 19-22,26- 20,23-25. Приемник измерительного канала установлен на поплавке и расположен аксиально с соответствующим излучателем. Приемник мерной базы расположен на фиксированном расстоянии от излучателя и аксиально с ним. 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 F 23/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900693/10 (22) 22.10.90 (46) 07.09,92. Бюл, ¹ 33 (71) Кишиневский политехнический институт им, С.Лазо (72) М,Б.Гитис и В.А.Чуприн (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N . 1364889, кл. G 01 F 23/28, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР

N 657263, кл, G 01 F 23/28, 1976, (54) УРОВНЕМЕР (57) Сущность изобретения; уровнемер содержит поплавок 4, излучатель 5, приемник мерной базы 6, приемник измерительного канала 7, два ограничителя для поплавка 8, генератор возбуждения 9, усилитель мерной базы 10, усилитель измерительного ка Ы 1760354 А1 нала 11, два коммутатора 12 и 25, дешифратор 13, счетчик 14, оконечный усилитель мерной базы 15, оконечный усилитель измерительного канала 16, две линии задержки

17 и 24, три ключа 18, 22 и 30, генератор синхроимпульсов 19, схему И 20, селектор

21, два RS-триггера 23 и 26, задающий генератор 27, схему начальной установки 28, схему ИЛИ 29 и схему обработки информации 31. 6-10-15-30-26-23-20-22-14-13-12-9-5, 19-22-21-24-23-30-27-26-18-17-29, 15-25-2931, 7-11-16-25, 16-21, 17-12, 28-27, 19-22, 2620, 23-25. Приемник измерительного канала установлен на поплавке и расположен аксиально с соответствующим излучателем, Приемник мерной базы расположен на фиксированном расстоянии от излучателя и аксиально с ним. 2 ил.

1760354

Изобретение относится к измерению уровней жидких сред и может быть использовано на нефтеперерабатывающих заводах, нефтебазах и хранилищах нефтепродуктов.

Известен ультразвуковой уровнемер (1), состоя щий из приемного и передающего преобразователей и отражателя, расположенного на известной высоте. Уровень из.— меряется путем измерения времени пробега упругой волны через контролируемый слой жидкости, отражения от свободной границы жидкости и возвращения обратно.

Недостатком такого уровнемера является невозможность измерения больших уровней жидкости с высокой точностью.

Кроме того, при наличии волнений на поверхности жидкости возможно отсутствие эхосигнала.

Наиболее близким к предлагаемому уровнемеру является, например, ультразвуковой дискретный уровнемер (2), содержащий большое количество каналов. При этом анализируется. наличие жидкой среды между излучателем и отражателем и уровень определяется с точностью до расстояния между каналами. Схема обработки определяет уровень жидкости.

Недостатком является невозможность контроля больших уровней, т.к, для этого требуется огромное количество каналов, а также ограниченная точность, обусловленная пространственным шагом следования каналов.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в уровнемер, содержащий несколько измерительных каналов, каждый из которых содержит генератор возбуждения, выход которого соединен с объединенными входом передающего преобразователя и входом усилителя, выход которого соединен с входом схемы обработки информации, введены в каждый канал приемный преобразователь измерительного канала, установленный на поплавке и расположенный аксиально с передающим преобразователем, предварительный усилитель измерительного канала, приемный преобразователь мерной базы, расположенный на фиксированном расстоянии от передающего ггреобразователя, аксиально с ним, предварительный усилитель мерной базы, в

o54yv схему введены первый коммутатор, .- дешифратор, первая линия задержки (ЛЗ), счетчик, первый ключ, схема И, второй ключ, генератор синхроимпульсов, селектор, первый Rs-триггер, вторая ЛЗ, второй RS-триггер, задающий генератор, схема начальной установки, оконечный усилитель измерительного канала, оконечный усилитель мерной базы, второй коммутатор, третий ключ, схема ИЛИ, причем. управляющие входы генераторов возбуждения соединены с выходами первого коммутатора, управляющий вход которого через дешифратор соединен с выходом счетчика, вход которого соединен с объединенными выходом первого ключа и управляющим входом селектора, выход которого через вторую ЛЗ соединен с S-входом второго RS-триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены соответственно с первым входом схемы И и с объединенными управляющим входом второго коммутатора и управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен с объединенными выходом схемы начальной установки, управляющим выходом задающего генератора и R-входом первого RSтриггера, S-вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход первого RS-триггера соединен с объединенными R-входом второго Rs-триггера, вторым входом схемы И и управляющим входом второго ключа, выход которого через первую ЛЗ соединен с объединенными входом первого коммутатора и первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второго коммутатора, выход схемы И соединен с входом первого ключа, вход которого соединен с объединенными выходом генератора синхроимпульсов и входом второго ключа, выходы приемных и реоб разователей каждого измерител ь ного канала соединены с входами соответствующих предварительных усилителей измерительных каналов, выходы которых объединены и через оконечный усилитель измерительного канала соединены с объединенными первым входом второго коммутатора и входом третьего ключа, выходы приемных преобразователей мерной базы соединены с соответствующими входами предварительных усилителей мерной базы, выходы которых объединены и через оконечный усилитель мерной базы соединены с объединенными вторым входом второго коммутатора и входом селектора, выход схемы ИЛИ соединен с входом схемы обработки сигналов.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого уровнемера; на фиг, 2— временные диаграммы работы схемы

Уровнемер (фиг. 1) содержит две вертикально установленные трубы 3, расположенные внутри резервуара 1 с контролируемой жидкостью 2, переда1760354 ющие преобразователи 5, приемные преобразователи мерной базы 6, приемные преобразователи измерительных каналов 7, установленные на поплавках 4, ограничители движения поплавков 8, генераторы возбуждения 9, предварительные усилители мерной базы 10, предварительные усилители измерительного канала 11, первый коммутатор 12, дешифратор 13, счетчик 14, оконечный усилитель мерной базы 15, оконечный усилитель измерительного канала

16, первую ЛЗ 17, второй ключ 18, генератор синхроимпульсов 19, схему И 20, селектор

21, первый ключ 22, второй RS-триггер 23, вторую ЛЗ 24, второй коммутатор 25, первь!й RS-триггер 26, задающий генератор 27, схему начальной установки 28, схему ИЛИ

29, третий ключ 30 и схему обработки информации 31, На фиг. 2 приведены следующие обозначения; U>i(t) — напряжение на выходе задающего генератора; UT<(t) — напряжение на выходе первого RS-триггера; Un i(t) — напряжение на выходе первой ЛЗ; Ибу,(т) — напряжение на выходе оконечного усилителя измерительного канала; И у (т) — напряжение на выходе оконечного усилителя мерной базы; Uco(t) — напряжение на входе схемы обработки информации, Общий принцип работы уровнемера заключается в том, что происходит последовательный опрос измерительных каналов, сверху вниз. Те каналы, которые находятся над уровнем жидкости, не дают приемного сигнала. Как только в каком-либо канале появляется приемный импульс, опрос каналов прекращается и измеряется уровень жидкости в этом канале, затем измеряется время пробега через мерную базу для того, чтобы существенно уменьшить погрешность за счет изменения скорости ультразвука в жидкости. Общий уровень жидкости определяется как уровень, измеренный в верхнем канале, где впервые появился приемный сигнал (на фиг, 1 это второй канал) плюс сумма длин каналов, находящихся в жидкости. Длина каждого канала — величина фиксированная, При опросе схема подсчитывает, сколько каналов необходимо прибавлять.

Работает структурная схема следующим образом (фиг. 1).

Задающий генератор 27 подает импульс начала измерения (U>i(t), фиг. 2). При этом триггер 26 открывает ключи 18, 22 и сигналы с генератора синхроимпульсов 21 поступают на счетчик 14 для управления коммутатором 12 и через коммутатор на генератор возбуждения 9 верхнего канала, ЛЗ

17 необходима для предотвращения подачи

55 запускающего импульса на генератор возбуждения раньше, чем переключится коммутатор. Одновременно с запуском генератора возбуждения запускается селектор 21, который формирует строб-импульс, в пределах которого ожидается приход приемного сигнала из измерительного канала.

При этом коммутатор 25 пропускает импульсы из оконечного усилителя измерительного канала 16. Если в стробе нет приемного импульса, коммутатор 12 переключается и запускается следующий генератор возбуждения. При появлении в стробе приемного импульса триггер 23 переключается, закрывая через схему И 20 ключ 22 и прекращая тем самым опрос следующих каналов, коммутатор 25 при этом переключается на оконечный усилитель мерной базы 15. При возбуждении передающего преобразователя 5 канала, в котором обнаружен приемный импульс, схема принимает импульс мерной базы, который подается на схему ИЛИ 29, и через ключ 30 переключает триггер 26, приводя тем самым схему в первоначальное состояние и подготавливая ее к новому циклу измерений. ЛЗ 24 необходима для того, чтобы импульс от мерной базы, если он придет сразу после приемного импульса из канала, не выключил схему, т.к. при этом не будет последнего такта, в котором передается информация о мерной базе, При этом на схему обработки 31 передается информация в виде последовательности синхроимпул ьсов (Uco(t), фиг, 2), после предпоследнего из которых идет приемный импульс измерительного канала, после последнего импульса идет импульс мерной базы.

Схема обработки 31 детально не рассматривается, т.к. строится по общеизвестным схемам, измеряющим интервалы времени и находящим их отношение.

Подобное сочетание дискретных каналов, находящихся ниже уровня жидкости и канала, измеряющего уровень непрерывно теневым ультразвуковым методом, и использование мерной базы позволяет существенно повысить точность измерения уровня и расширить диапазон измерения.

Формула изобретения

Уровнемер, содержащий несколько измерительных каналов, каждый из которых включает в себя приемник, излучатель, генератор возбуждения, выход которого соединен с входом излучателя, и схему обработки информации, соединенную с входами генераторов возбуждения и содержащую первый и второй триггеры, схему И и схему

ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью

1760354 повышения точности и расширения диапазона измерения, приемник каждого измерительного канала установлен на поплавке и расположен аксиально с соответствующим излучателем, в каждый измерительный канал введены предварительный усилитель измерительного канала, приемник мерной базы, расположенный на фиксированном расстоянии от излучателя аксиально с ним, предварительный усилитель мерной базы, в схему обработки информации введены первый коммутатор, дешифратор, первая линия задержки, счетчик импульсов, первый ключ, второй ключ, генератор синхроимпульсов, селектор, вторая линия задержки, задающий генератор, схема начальной установки, оконечный усилитель измерительного канала, оконечный усилитель мерной базы, второй коммутатор и третий ключ, при этом входы генераторов возбуждения соединены с выходами первого коммутатора, управляющий вход которого через дешифратор соединен с выходом счетчика импульсов, вход которого соединен с объединенными выходом первого ключа и управляющим входом селектора, выход которого через вторую линию задержки соединен с S-входом RSтриггера, инверсный и прямой выходы которого соединены соответственно с первым входом схемы И и с объединенными управляющим входом второго коммутатора и управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен с объединенными выходом схемы начальной установки, управляющим входом задающего генератора и R-входом первого RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом задающего re5 нератора, а выход первого RS-триггера соединен с объединенными R-входом второго RS-триггера, вторым входом схемы И и управляющим входом второго ключа, выход которого через первую линию задержки со10 единен с объединенными входом первого коммутатора и первым входом схемы ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго коммутатора, выход схемы И соединен с управляющим входом первого ключа, 15 к второму входу которого и второму входу второго ключа подключен выход генератора синхроимпульсов, выходы приемников каждого измерительного канала соединены с входами соответствующих предваритель20 ных усилителей измерительных каналов, выходы которых объединены и через оконечный усилитель измерительного канала соединены с объединенными первым входом второго коммутатора и входом се25 лектора, выходы приемников мерной базы соединены с соответствующими входами предварительных усилителей мерной базы, выходы которых объединены и через оконечный усилитель мерной базы соединены с

ЗО объединенными вторым входом второго коммутатора и входом третьего ключа, а выход схемы ИЛИ соединен с входом схемы обработки сигналов.

1760354

Иб

К!Б

@иг. 2

Составитель Л.Гитис

Техред М. Моргентал Корректор Н.Тупица

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3179 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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