Уровнемер жидкости

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5027142/10 (22) 09.01.92 (46) 30.11.93 Бюл. Мв 43-44

{75) Дубровский В.B„. Герасимчук О.К; Кирин ГТ. (73) Кирин Геннадий Тимофеевич (54) УРОВНЕМЕР ЖИДКОСТИ (57) Ислользование: изобретение относится к волоконно-оптической технике, в частности к волоконно-оптическим уровнемерам, и может быть ислоль(В) RU (11) 2003951 С1 (51) 5 G61F23 22 G01F23 28 зовано в нефтяной, химической и газовой промышленности. Сущность изобретения: последовательно располагают гидроакустические лреобразователи в вертикальном направлении на общем для всех оптическом волокне и воздействуют на них последовательно зондирующей акустической волной. О местонахождении уровня судят ло количеству преобразователей, зарегистрировавших зондирующую волну. 1 з.л. ф-лц 1 ил.

2003951

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к волоконно-оптическим уровнемерам для жидкости, и может быть использовано в нефтяной, химической и газовой промышленности, преимущественно для измерения уровня жидкости в условиях повышенной взрывоопасности.

Существуют устройства, в которых для измерения уровня жидкости используют распространяющиеся в ней акустические волны (см., например, авт.св. N 510646, М

571706, N- 1000770, кл. 8 01 Г 23/22).

В укаэанных уровнемерах датчики, расположенные в цепочку, размешивают в жидкости в вертикальном направлении.

Контролируемый параметр каждого датчика выбран таким образом, что величина его существенно зависит от среды, в которой он находится — в жидкости или в воздухе. Опрашивая с помощью специальных средств последовательно все датчики и определяя амплитуду измеряемого параметра, находят два соседних датчика, у которых контролируемый параметр изйеняется скачком, Между этиии датчиками и располагается уровень жидкости.

Указанные уровнемеры обладают существенным недостатком — устройство их сложно,.Помимо этого при работе в жидкостях, обладающих адгезионным свойством, на датчиках налипает жидкость, что приводит к возникновению ложных отсчетов. Этот факт особенно. существенен при измерениях углеводородных жидкостей. Вследствие того, что у них возможно искрообразование, Они пожароопасны.

В качестве прототипа выбран уравнемер по а вт.св. N. 517800, кл. G 01 F 23/28, в котором для измерения уровня жидкости используется импульсное акустическое излучение.

Уровнемер содержит в качестве чувствительных элементов датчики, состоящие из приемоно-излучающих элементов, расположенных вертикально в ряд. Каждый чувствительный элемент содержит пьезоэлектрическую пластинку и расположенный рядом отражатель.

Датчик. работает в дуплексном режиме.

Вначале пьезоэлектрическая пластинка выступает в качестве вибратора — она излучает акустический импульс.

В та время, как акустическая импульсная волна движется к отражателю, отражается и движется назад, пьезоэлектричеСкая пластинка инвертирует и становится детектором акустической волны.

Имеющиеся в составе уровнемера Gnoки электроники опрашивают по заданному алгоритму датчики и одновременно оценивают амплитуду сигнала, создаваемого отраженной акустической волной. В том случае, когда пространство лежду пластинами заполнено жидкостью, амплитуда сигнала оказывается больше, чем в случае, если между пластинами воздух, По этому признаку устанавливается местоположение уровня жидкости.

Недостатками прототипа являются сложность электронного первичного преобразователя, возникновение ложных срабатываний при измерениях в вязких и загрязненных жидкостях, а также повышен/

10 исправностях, приводящих к искрообразованию, Целью изобретения является повышение надежности, пожаро- и взрывобезопасности, а также помехозащищенности устройства.

Цель достигается путем использования в качестве датчика уровня жидкости ряда чувствительных элементов, работающих в

20 режиме регистрации одиночной акустической волны, распространяющейся в акустическом волноводе, расположенном вертикально в измеряемой жидкости. В качестве чувствительного элемента применяются гидроакустические преобразователи, размещенные последовательно и на равных расстояниях на одном общем для всех omoволоконном световоде.

На чертеже представлена функциональ30 ная схема уровнемера жидкости, Уровнемер содержит ряд гидроакустических преобразователей 1, собранных на общем оптоволоконном световоде 2, помещенном в акустический волновод 3, который

40 размещен вертикально в баке 4 с жидкостью. На дне бака 4 в акустическом волноводе 3 размещен акустический импульсный вибратор 5, соединенный с импульсным источником 6 питания. Один конец оптоволоконного световода 2 оптически соединен с источником 7 света, а другой — с регистратором 8 оптических сигналов, переменный сигнал с которого поступает на счетчик 9 импульсов, который и является индикаторным устройством, Работа устройства заключается в следующем. Свет от источника 7 света по оптоволоконному световоду 2 поступает на регистратор 8. оптических сигналов. который вырабатывает электрические импульсы, пропорциональные оптическим, поступающие на счетчик 9 импульсов, который и регистрирует их число.

Акустический импульсный вибратор 5 с частотой, задаваемой импульсным источни15 ная пожаро- и взрывобезопасность при не2003951

16

26 ком 6 питания, вырабатывает одиночные акустические волны, которые распространяются в акустическом волноводе 3 снизу вверх с такой скважностью, чтобы последующая волна создавалась через время, достаточное для того, чтобы предыдущая волна успевала пройти весь акустический волновод 3.

Одиночная волна, проходя вдоль акустического волновода 3, воздействует на каждый гидроакустический преобразователь 1-и создает оптический импульс с оптоволоконном световоде 2, что в конечном итоге регистрируется счетчиком 9 импульсов.

При этом счетчик 9 импульсов построен таким образом, что регистрирует импульсы . достаточно большой амплитуды, так как при этом регистрируются только амплитуды, создаваемые гидроакустическими преобразователями, погруженными в жидкость, т,к.сигнал с гидроакустических преобразователей, находящихся в воздухе. во много раз меньше и недостаточен для того, чтобы его зарегистрировал счетчик.

Таким образом, зарегистрировав и сосчитав число импульсов счетчиком 9, однозначно определяют глубину .жидкости при заданном расстоянии между гидроакустическими преобразователями.

Существенное отличие предлагаемого уровнемера жидкости от прототипа заключается в том, что если в прототипе все чувФормула изобретения

1. УРОВНЕМЕР ЖИДКОСТИ, содержа,щий акустический импульсный вибратор, импульсный источник питания, вертикально расположенные гидроакустические преобразователи, регистратор сигналов, отличающийся тем, что в него введен вер. тикально установленный оптоволоконный световод, оптически связанный одним конljoM с источником света, а другим - с регистратором сигналов, который подключен к введенному индикатору, при этом гидроL ствительные элементы функционируют параллельно (что требует создания для каждого чувствительного элемента индивидуальной схемы обработки сигнала), то в предлагаемом уровнемере чувствительные элементы выдают информационные сигналы последовательно по мере прохождения через последовательность чувствительных элементов зондирующей волны, Такое функционирование устройства позволяет значительно упростить измерительную схему, оставив только одно устройство обработки сигналов,. на которое последовательно поступают все сигналы со всех чувствительных элементов.

Зкономический эффект от применения предлагаемого уровнемера возникает, вопервых, благодаря уменьшению стоимости самого прибора вследствие упрощения его функциональной схемы и повышения надежности. à во-вторых, благодаря возможности размещения большого числа чувствительных элементов на единице длины, повышая таким образом эту разрешающую способность.

К достоинствам уровнемера следует отнести его пожаро- и взрывобезопасность благодаря применению оптического волокна и акустического излучателя.

{66) Авторское свидетельство СССР йг 517800, кл. 6 01 F 23/28, 1975, 35 акустические преобразователи расположены иа оптоволоконном световоде; а акустический импульсный вибратор установлен под нижним гидроакустическим

40 преобразователем.

2. Уровнемер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен акустическим волноводом, внутри которого расположены оптоволоконный световод с гидроакустическими преобразователями и акустический им: пульсный вибратор.

2003951

Составитель А.Кирин !

Редактор Т.Лощкарева Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп

Закай 3322 Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

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