Ультразвуковой уровнемер

 

Использование: для высокоточного измерения уровня различных сыпучих веществ. Сущность изобретения: ультразвуковой уровнемер содержит U-образный волноводный зонд, пьезоэлектрический излучатель, соединенный с генератором качающейся частоты, пьезоэлектрический приемник, соединенный со входом блока определения максимального значения амплитуды сигнала, выход которого соединен с входом электронного ключа, соединенный с выходом электронного ключа измерительный блок. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения уровня различных сыпучих веществ. Область применения этого устройства распространяется на измерение уровня вещества в сосудах из дерева и пластика, где емкостный метод измерения не всегда удобен.

Прототипом изобретения является ультразвуковой уровнемер, содержащий волноводный зонд, пьезоэлектрические излучатель и приемник, закрепленные на зонде, генератор возбуждения, связанный с пьезоэлектрическим излучателем, измерительный блок [1] Недостатком прототипа является низкая точность измерения в веществах с неоднородностью температуры, плотности и неровной поверхностью.

Техническим результатом использования изобретения является обеспечение высокой точности измерений.

Данный результат достигается за счет того, что в уровнемер введены последовательно соединенные блок определения максимального значения амплитуды сигнала и электронный ключ, генератор возбуждения выполнен в виде генератора качающейся частоты, а зонд имеет U-образную форму, причем вход блока определения максимального значения амплитуды сигнала связан с пьезоэлектрическим приемником, а выход электронного ключа подключен к выходу измерительного блока.

Изобретение поясняется чертежом.

Ультразвуковой уровнемер содержит U-образный волноводный зонд 1, пьезоэлектрический излучатель 2, генератор качающейся частоты 3, пьезоэлектрический приемник 4, блок определения максимального значения амплитуды сигнала 5, электронный ключ 6 и измерительный блок 7.

Ультразвуковой уровнемер работает следующим образом.

В качестве вибрационного элемента /зонда/ 1 используют подобное камертону устройство, в котором возбуждают сильные механические колебания в диапазоне резонансной частоты. Частота собственных /резонансных/ колебаний зонда будет пропорциональна длине его открытого конца. Благодаря высокому механическому качеству вибрирующей системы вполне достаточна весьма маленькая мощность возбуждения. Ультразвуковой сигнал генерируется пьезоэлектрическим излучателем 2, выполненным в виде помещенной в корпус мембраны с наклеенными на нее пьезокристаллами. При приложении к пьезокристаллу электрического напряжения с генератора качающейся частоты 3 кристалл начинает вибрировать, излучая ультразвуковые волны. Под действием этих колебаний на выходе приемника 4 появляется напряжение, пропорциональное амплитуде колебаний. В момент резонанса /при совпадении собственной частоты колебаний волновода 1 и частоты генератора 3/ амплитуда колебаний зонда 1 резко возрастает, а значит увеличивается и амплитуда колебаний напряжения, поступающего с выхода пьезоэлектрического приемника 4 на блок определения максимального значения амплитуды сигнала 5. При этом в момент спада частотной характеристики с блока определения максимального значения амплитуды сигнала поступает импульс, замыкающий электронный ключ 6, и измерительный блок 7 определяет значение резонансной частоты. Величина уровня будет пропорциональна резонансной частоте.

В качестве блока определения максимального значения амплитуды сигнала 5 можно использовать различные дифференцирующие звенья, RC-цепочки, усилители и тахогенератор. В качестве ключа 6 используются реле или триггер. Измерительный блок 7 выполнен на основе частотомера или вибратора, которые следует заранее отградуировать.

Формула изобретения

Ультразвуковой уровнемер, содержащий волноводный зонд, пьезоэлектрические излучатель и приемник, закрепленные на зонде, генератор возбуждения, соединенный с пьезоэлектрическим излучателем, и измерительный блок, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные блок определения максимального значения амплитуды сигнала и электронный ключ, генератор возбуждения выполнен в виде генератора качающейся частоты, а зонд имеет U-образную форму, причем вход блока определения максимального значения амплитуды сигнала связан с пьезоэлектрическим приемником, а выход электронного ключа подключен к входу измерительного блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1