Способ измерения уровня жидкой среды в резервуаре и устройство для его реализации

 

Использование: измерительная техника, в частности определение уровня хозяйственно-питьевой воды в резервуарах систем водоснабжения. Сущность изобретения: для решения поставленной задачи предлагается синхронизировать моменты регистрации паразитных импульсов с моментами регистрации информационных акустических импульсов и, тем самым, нейтрализовать негативное воздействие первых на результаты измерения. Зондирование контролируемой жидкой среды акустическими импульсами производят по траектории из трех отрезков, первый и третий из которых ориентированы перпендикулярно границе раздела сред в резервуаре, а второй - параллельно указанной границе. При этом, длину второго (базового) отрезка траектории выбирают равной удвоенному или четырехкратному значению расстояния от данного отрезка до дна резервуара с излучением акустических импульсов из точки пересечения первого и второго отрезков траектории зондирования и регистрацией их в точке пересечения второго и третьего отрезков траектории. Схемы устройств, реализующих предлагаемый способ, позволяют производить контроль жидких сред, уровень которых в резервуаре изменяется достаточно медленно, либо относительно быстро. В первом случае точность измерения выше, т.к. появляется возможность для формирования непрерывной последовательности временных интервалов по длительности пропорциональных значению контролируемого уровня. Для повышения точности измерения во втором случае следует увеличить частоту следования счетных импульсов и, соответственно, емкость счетчика. 5 с.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров промышленных технологических процессов, например, при определении уровня хозяйственно-питьевой воды в резервуарах систем водоснабжения.

Известен способ измерения уровня жидкой среды в резервуаре, предварительной операцией которого является формирование траектории зондирования в виде ломаной линии из двух отрезков, первый из которых ориентирован перпендикулярно границе раздела сред в резервуаре, а второй - параллельно указанной границе, и каждый очередной цикл измерения согласно которому заключается в излучении акустического импульса одновременно вдоль первого и второго отрезков траектории зондирования, в формировании интервала времени между моментами излучения и первой регистрации акустического импульса и использовании данного интервала времени для корректировки частоты следования счетных импульсов, в регистрации последовательности переотраженных акустических импульсов, в формировании из указанной последовательности двух информационных интервалов времени, заполнении их счетными импульсами и сравнении по длительности, и в считывании результатов измерения [1] Устройство для реализации известного способа содержит акустический датчик и вторичный прибор в составе блока формирования счетных импульсов и блока формирования информационных интервалов времени с включением в состав последнего реверсивного счетчика.

Однако известный способ характеризуется недостаточной точностью.

Известен способ измерения уровня жидкой среды в резервуаре, предварительной операцией которого является формирование траектории зондирования в виде ломаной линии из трех отрезков, первый и третий из которых ориентированы перпендикулярно границе раздела сред в резервуаре, а второй - параллельно указанной границе, и каждый очередной цикл измерения которым заключается в излучении акустических импульсов одновременно вдоль двух отрезков траектории зондирования, первое излучение из которых производят из точки пересечения второго и третьего отрезков, последующие из точки пересечения первого и второго отрезков траектории зондирования, в регистрации акустических импульсов в точке пересечения первого и второго отрезков траектории зондирования, в формировании информационного сигнала длительностью, равной интервалу времени, необходимому для проведения заданного количества регистраций акустических импульсов, в заполнении информационного сигнала счетными импульсами, для корректировки частоты следования которых используют интервал времени между моментами первого излучения и первой регистрации акустических импульсов, и в считывании результатов измерения [2] Известно устройство для реализации способа измерения уровня жидкой среды в резервуаре в составе первого и второго ультразвуковых преобразователей, размещенных вдоль линии, параллельной границе раздела сред в резервуаре на базовом расстоянии друг от друга, и электронного блока формирования выходного сигнала, содержащего семь электронных ключей, выход первого из которых является первым выходом блока, выход второго и вход шестого электронных ключей соответственно вторым выходом и входом блока, генератор акустических импульсов, к выходу которого подключены вход первого, вход и запирающий вход второго электронных ключей, а вход подключен к выходу третьего электронного ключа, к выходу и отпирающему входу четвертого электронного ключа и к отпирающему входу пятого электронного ключа, усилитель-формирователь, вход которого подключен к выходу шестого электронного ключа, а к выходу подключены вход четвертого и вход пятого электронных ключей, триггер, первый установочный вход которого подключен к выходу первого электронного ключа, ждущий мультивибратор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, первый установочный вход, объединенный со вторым установочным входом последнего, а также со входом и отпирающим входом седьмого электронного ключа, подключен к выходу пятого электронного ключа, а второй установочный вход объединен с запирающими входами третьего, четвертого, пятого и седьмого электронных ключей и с отпирающими входами первого и второго электронных ключей, первый счетчик, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, а вход сброса к выходу первого электронного ключа, и второй счетчик, вход которого, объединенный со входом третьего электронного ключа и с запирающим входом шестого электронного ключа, подключен к выходу седьмого электронного ключа, а к выходу подключен второй установочный вход ждущего мультивибратора, с подключением к первому ультразвуковому преобразователю первого выхода электронного блока формирования выходного сигнала, а ко второму ультразвуковому преобразователю второго выхода и входа указанного блока.

Недостаток известного способа и устройства для его реализации заключается в том, что в процессе измерения вдоль траектории зондирования распространяются паразитные акустические импульсы, формируемые в точке пересечения третьего отрезка указанной траектории с границей раздела сред в резервуаре, и регистрация которых приводит к искажениям результатов измерения.

Задача изобретения повышение достоверности результатов измерения.

Решение поставленной задача заключается в том, что в способе измерения уровня жидкой среды в резервуаре, предварительной операцией которого является формирование траектории зондирования в виде ломаной линии из трех отрезков, первый и третий из которых ориентированы перпендикулярно границе раздела сред в резервуаре, а второй параллельно указанной границе, и каждый очередной цикл измерения согласно которому заключается в излучении акустических импульсов одновременно вдоль двух отрезков траектории зондирования, в регистрации акустических импульсов, в формировании информационного сигнала, в заполнении информационного сигнала счетными импульсами, для корректировки частоты следования которых используют интервал времени между моментами первого излучения и первой регистрации акустических импульсов, и в считывании результатов измерения, длину второго отрезка траектории зондирования выбирают равной четырехкратному значению расстояния от данного отрезка до дна резервуара, регистрацию акустических импульсов производят в точке пересечения второго и третьего отрезков траектории зондирования, излучение из точки пересечения первого и второго отрезков траектории в моменты одновременной регистрации акустического импульса, переотраженного в точке пересечения первого отрезка траектории зондирования с границей раздела сред в резервуаре, и акустического импульса, переотраженного в точке пересечения указанной границы раздела с третьим отрезком траектории зондирования, а информационный сигнал формируют в интервале времени между моментами первой и шестой регистрациями акустических импульсов, производимыми в течение каждого цикла измерения, при этом, первый цикл измерения начинают в момент второго излучения акустических импульсов, а каждый последующий в момент очередного четного излучения акустических импульсов.

Кроме того, поставленная задача решается тем, что в способе измерения уровня жидкой среды в резервуаре, предварительной операцией которого является формирование траектории зондирования в виде ломаной линии из трех отрезков, первый и третий из которых ориентированы перпендикулярно границе раздела сред в резервуаре, а второй параллельно указанной границе, и каждый очередной цикл измерения согласно которого заключается в излучении акустических импульсов одновременно вдоль двух отрезков траектории зондирования, в регистрации акустических импульсов, в формировании информационного сигнала длительностью, равной интервалу времени, необходимому для проведения заданного количества регистраций акустических импульсов, в заполнении информационного сигнала счетными импульсами, для корректировки частоты следования которых используют интервал времени между моментами первого излучения и первой регистрации акустических импульсов, и в считывании результатов измерения, длину второго отрезка траектории зондирования выбирают равной удвоенному значению расстояния от данного отрезка до дна резервуара, регистрацию акустических импульсов производят в точке пересечения второго и третьего отрезков траектории зондирования, излучение из точки пересечения первого и второго отрезков траектории в моменты одновременной регистрации акустического импульса, переотраженного в точке пересечения первого отрезка траектории зондирования с границей раздела сред в резервуаре и акустического импульса, переотраженного в точке пересечения указанной границы раздела с третьим отрезком траектории зондирования, при этом, первый цикл измерения начинают в момент второго излучения акустических импульсов, а количество регистраций акустических импульсов, определяющих длительность информационного сигнала, выбирают кратным числу три.

В устройстве для реализации способа измерения уровня жидкой среды в резервуаре в составе первого и второго ультразвуковых преобразователей, размещенных вдоль линии, параллельной границе раздела сред в резервуаре на базовом расстоянии друг от друга, и электронного блока формирования выходного сигнала, содержащего шесть электронных ключей, генератор акустических импульсов, усилитель-формирователь, триггер, ждущий мультивибратор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а первый установочный вход объединен со вторым установочным входом триггера, и счетчик, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора с подключением к первому ультразвуковому преобразователю выхода электронного блока формирования выходного сигнала, а ко второму ультразвуковому преобразователю входа указанного блока, поставленная задача решается тем, что его первый и второй ультразвуковые преобразователи установлены в резервуаре с выполнением условия равенства базового расстояния четырехкратному значению расстояния от преобразователей до дна резервуара, а в блоке формирования выходного сигнала выход каждого предшествующего по порядковому номеру электронного ключа подключен к своему запирающему входу и к отпирающему входу следующего по порядковому номеру электронного ключа с подключением отпирающего входа первого электронного ключа к выходу шестого электронного ключа, вход генератора акустических импульсов подключен к объединенным через диоды выходам третьего и шестого электронных ключей, первый и второй установочные входы триггера подключены к выходу соответственно шестого и первого электронного ключа, второй установочный вход ждущего мультивибратора объединен с первым установочным входом триггера, а к выходу усилителя-формирователя подключен объединенный вход всех шести ключей электронного блока формирования выходного сигнала, входом и выходом которого являются соответственно вход усилителя-формирователя и выход генератора акустических импульсов.

Если в указанном устройстве второй установочный вход ждущего мультивибратора не объединять с первый установочным входом триггера, а подключить к выходу четвертого электронного ключа, а также сократить базовое расстояние между ультразвуковыми преобразователями вдвое, то оно будет реализовать частный случай второго варианта способа, когда количество регистраций акустических импульсов, определяющих длительность информационного сигнала, равно числу три.

Кроме того, второй вариант способа реализуется тем, что в устройстве в составе первого и второго ультразвуковых преобразователей, размещенных вдоль линии, параллельной границе раздела сред с резервуаре на базовом расстоянии друг от друга, и электронного блока формирования выходного сигнала, содержащего пять электронных ключей, генератор акустических импульсов, усилитель-формирователь, триггер, ждущий мультивибратор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а первый установочный вход объединен со вторым установочным входом последнего, первый счетчик, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, и второй счетчик, к выход которого подключен второй установочный ждущего мультивибратора, с подключением к первому ультразвуковому преобразователю выхода электронного блока формирования выходного сигнала, а ко второму ультразвуковому преобразователю выход указанного блока, его ультразвуковые преобразователи установлены в резервуаре с выполнением условия равенства базового расстояния удвоенному значению расстояния от преобразователей до дня резервуара, а в электронном блоке формирования выходного сигнала к выходу каждого из пяти электронных ключей подключен свой запирающий вход, к выходу первого электронного ключа подключены отпирающий вход второго электронного ключа, вход пятого электронного ключа и вход второго счетчика, к выходу второго электронного ключа подключен отпирающий вход третьего электронного ключа, к выходу третьего электронного ключа подключены отпирающий вход первого электронного ключа, вход генератора акустических импульсов и вход четвертого электронного ключа, к выходу четвертого электронного ключа подключены первый установочный вход триггера и вход сброса первого счетчика, к выходу пятого электронного ключа подключен первый установочный вход ждущего мультивибратора, объединенный отпирающий вход четвертого и пятого электронных ключей подключен к выходу второго счетчика, а к выходу усилителя-формирователя подключен объединенный вход первого, второго и третьего электронных ключей электронного блока формирования выходного сигнала, входом и выходом которого являются соответственно вход усилителя-формирователя и выход генератора акустических импульсов.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации первого варианта предлагаемого способа, на фиг. 2 первая и вторая схемы устройства для реализации второго варианта способа, на фиг. 3-5 изображены временные диаграммы, поясняющие способ и работу устройств.

Устройства для реализации первого и второго вариантов способа содержат первый и второй ультразвуковые преобразователи 1 и 2, размещенные в резервуаре 3 с контролируемой средой, и электронный блок 4 (5, 6) формирования выходного сигнала, в состав которого включены генератор 7 акустических импульсов, усилитель-формирователь 8, электронные ключи 9-14, триггер 15, ждущий мультивибратор 16, первый и второй счетчики 17 и 18, и диоды 19 и 20 (фиг. 1-2).

Способ заключается в следующем.

Предварительной операцией способа является операция формирования траектории зондирования контролируемой жидкой среды в виде трех отрезков S₁, S₂ и S₃, первый и третий из которых ориентированы перпендикулярно границе раздела сред в резервуаре 3, а второй, базовый, - параллельно указанной границе (фиг. 1-2).

Согласно первому варианту предлагаемого способа длину 4l₀ отрезка S₂ траектории зондирования выбирают равной четырехкратному значению расстояния l₀ от данного отрезка до дна резервуара 3 (фиг. 1). Такое соотношение расстояния l₀ и базового расстояния S₂ необходимо для установления соответствия интервалов времени между моментами излучения акустических импульсов значениям L_x контролируемого уровня, отсчитываемых от дна резервуара 3.

Излучение акустических импульсов 37-42 (позиция 25 на фиг. 3) производят из точки пересечения отрезков S₁ и S₂, с которой совмещена рабочая поверхность ультразвукового преобразователя 1. Второй преобразователь 2 предназначен для регистрации акустических импульсов. Его рабочая поверхность совмещена с точкой пересечения отрезков S₂ и S₃.

Ультразвуковой преобразователь 1, обладающий двухлучевой диаграммой направленности, излучает каждый из акустических импульсов 37-42 одновременно вдоль отрезка S₁ и вдоль отрезка S₂. Последовательность акустических импульсов, регистрируемых преобразователем 2 после очередного излучения их преобразователем 1, показана на позициях 26 и 27 (фиг. 3). Первым регистрируется импульс 43, прошедший базовое расстояние S₂. Импульсы 44 и 45 регистрируются одновременно. Первый из них соответствует импульсу 43, последовательно переотраженному преобразователем 2 и границей раздела сред в резервуаре 3, второй акустическому импульсу, излученному вдоль отрезка S₁ и последовательно переотраженному в точке пересечения указанной границы с отрезком S₁ и преобразователем 1. Последним регистрируется импульс 46, соответствующий импульсу 45, достигшему границы раздела сред вдоль отрезка S₃ и переотраженному данной границей в направлении преобразователя 2. При этом, каждое очередное излучение акустических импульсов 37-42 производят в момент регистрации импульсов 44 и 45. Это позволяет синхронизовать моменты регистрации импульсов, соответствующих предыдущему излучению и распространяющихся вдоль траектории зондирования после регистрации импульса 46, с моментами регистрации импульсов 43-46, соответствующих очередному излучению, и, тем самым, исключить появление в акустическом канале паразитных импульсов.

В процессе регистрации сигналы с ультразвукового преобразователя 2 поступают на вход усилителя 8, который формирует электрические импульсы 48-73 (позиции 28, 29 и 32) и направляет их на объединенный вход электронных ключей блока 4, 5 или 6 (фиг. 1-2). Импульс 47 (позиция 28), формируемый генератором 7, возбуждает первый преобразователь 1 при включении указанных блоков. Излученный преобразователем 1 акустический импульс 37 для формирования выходного сигнала не используется. Измерение уровня L_x начинают в момент излучения акустического импульса 38, а электрический импульс 48 (позиция 28), соответствующий первому из регистрируемых импульсов, импульсу 43, используют для подготовки схемы блоков 4-6 к проведению первого цикла измерения.

Первый вариант предлагаемого способа реализуется устройством, изображенным на фиг. 1. Каждый последующий цикл измерения данным устройством начинают в момент очередного четного излучения, т.е. при излучении акустических импульсов 38 (первый цикл), 40 (второй цикл), 42 (третий цикл) и т.д. Нечетные излучения (акустические импульсы 39, 41 и т.д.) предназначены для обеспечения гарантированной регистрации преобразователем 2 импульсов 43-46 и формирования от них шести электрических импульсов 50-55 (56-61, 62-68), производимого в течение одного цикла измерения (поз. 29 на фиг. 4).

Электрический импульс 48 (фиг. 3), предшествующий первому циклу измерения, через открытый в исходном состоянии пятый электронный ключ 13 закроет его за собой и откроет шестой ключ 14 для электрического импульса 49. Импульс 49, пройдя ключ 14, сбросит показания счетчика 17, подтвердит исходное состояние ждущего мультивибратора 16 и запустит триггер 15, поступив на его первый установочный вход. Кроме того, импульс 49 откроет первый ключ 14, и, через диод 20, поступит на вход генератора 7.

Спустя время t_б, необходимое для прохождения акустическим импульсом 38 базового расстояния S₂, усилителем 8 сформируется электрический импульс 50, который через первый ключ 9 закроет его за собой, откроет второй ключ 10 и поступит на первый установочный вход ждущего мультивибратора 16, объединенный со вторым установочным входом триггера 15. В результате триггером 15 за время t_б, равное интервалу времени между моментами излучения акустического импульса 38 и регистрации акустического импульса 43, сформируется импульс 74 (поз. 30), который, поступив на управляющий вход ждущего мультивибратора 16, скорректирует частоту следования счетных импульсов последнего в зависимости от значения скорости распространения акустических импульсов в контролируемой жидкой среде.

В момент регистрации акустического импульса 43 приступают к формированию информационного сигнала 77 (78, 79) и заполнению его счетными импульсами ждущего мультивибратора, к выходу которого подключен вод счетчика 17.

Длительность интервалов времени между электрическими импульсами 50 и 52, 53 и 54 составляет 2t_x, где t_x время, необходимое для прохождения акустическими импульсами отрезка S₁ (S₃) траектории зондирования длиною l_x, а длительность интервала времени между импульсами 52 и 53 t_б, т.е. времени прохождения акустическими импульсами базового отрезка S₂. Длина отрезка S₂ составляет 4l₀, где l₀ расстояние от указанного отрезка до дна резервуара 3, поэтому информационный сигнал формируют в интервале времени между моментами первой (импульс 50) и шестой (импульс 55) регистрациями акустических импульсов 43-46, проводимыми в течение каждого цикла измерения, т.к. в этом случае длительность информационного сигнала 77 (78, 79) составляет 4T_x, где T_x время, равное сумме значений t_x и t₀, и пропорциональное значению контролируемого уровня.

В течение времени формирования информационного сигнала 77 (78, 79) с выхода усилителя 8 на объединенный вход электронных ключей 9-14 поступает пять электрических импульсов 51-55. Первый из них, импульс 51, через открытый предыдущим импульсом 50 второй ключ 10 закроет его за собой и откроет третий ключ 11. Импульс 52, пройдя ключ 11 и диод 19, поступит на вход генератора 7. Генератор 7 запускается и возбуждает первый преобразователь 1. Происходит излучение акустического импульса 39.

Электрические импульсы 53-55 последовательно воздействуют на запирающие и отпирающие входы ключей 12-14. Кроме того, с целью излучения акустического импульса 40, импульс 55 через диод 20 вновь запускает генератор 7. В момент формирования электрического импульса 55 заканчивается первый цикл измерения, поэтому данным импульсом останавливается работа ждущего мультивибратора 16, сбрасываются показания счетчика 17, а также запускается триггер 15 и отпирается первый ключ 9 для первого из шести электрических импульсов 56-61, формируемых усилителем 8 при проведении второго цикла измерения. О значении L_x уровня жидкой среды в резервуаре 3 в конце каждого цикла измерения судят по показаниям счетчика 17.

Второй вариант предлагаемого способа предназначен для контроля уровня L_x жидкой среды, значение которого за единицу времени происходит относительно быстро, или, напротив, изменение значения L_x за указанную единицу времени незначительно. В первом случае длительность информационного сигнала должна быть минимально возможной, во втором интервалы времени между моментами регистрации акустических импульсов должны обеспечивать возможность составления непрерывной последовательности отрезков времени, пропорциональных значению L_x. Поэтому согласно второму варианту способа длину второго (базового) отрезка S₂ траектории зондирования выбирают равной удвоенному значению расстояния l₀ от данного отрезка до дня резервуара 3 (фиг. 2), а количество регистраций акустических импульсов, определяющих длительность информационного сигнала 77 (78, 79) кратным числу три (фиг. 5).

Для быстропеременных значений L_x на фиг. 2 представлен блок 5 формирования выходного сигнала, позволяющий сформировать информационный сигнал 77 (78, 79) (поз. 34), длительность 2T_x которого для выбранной конфигурации траектории зондирования минимально возможна. Схема блока 5 отличается от рассмотренного вше блока 4 тем, что остановка ждущего мультивибратора 16 производится импульсами 53, 59 или 69 (поз. 32), которые, являясь последними импульсами очередного цикла измерения, через четвертый ключ 12 поступают на второй установочный вход ждущего мультивибратора 16 на вход сброса счетчика 17 и на отпирающий вход пятого ключа 13. Ключ 13 возвращается в исходное состояние и пропускает очередной импульс 54 (64) на отпирающий вход ключа 14 и, тем самым, подготавливает схему блока 5 к проведению следующего цикла измерения.

Другими словами, при выборе отрезка S₂ длиною 2l₀ в качестве базового отрезка траектории зондирования появляется возможность для формирования непрерывной последовательность временных интервалов между импульсами 50 и 53, 53 и 56, 56 и 59, и т.д. пропорциональных значению L_x контролируемого уровня. В блоке 5 для формирования информационных сигналов 77-80 используется каждый нечетный из указанных интервалов. При разъединении контактов 21 и 22, подключающих блок 5 к ультразвуковым преобразователям 1 и 2, и соединении контактов 23 и 24, в работу включится блок 6, позволяющий для формирования информационного сигнала 77 (78) (поз. 36) использовать произвольное число интервалов времени длительностью 2Т_x. С этой целью блок 16 снабжен вторым счетчиком 18, вход которого подключен к выходу первого ключа 9.

Первый цикл измерения при работе блока 6 начинается также в момент формирования усилителем 8 второго (после включения блока) импульса 49 (поз. 32), поэтому для блокирования схемы блока 6 от первого импульса 48 (поз. 28 на фиг. 3) из трех ее ключей 9-11, подключенных к выходу усилителя-формирователя 8, в исходном состоянии открыт второй ключ 10. Через ключ 10 импульс 48 отпирает ключ 11. Второй импульс 49, пройдя ключ 11, запирает его за собой, отпирает ключ 9 и возбуждает генератор 7. Кроме того, импульс 49 через открытый в исходном состоянии четвертый ключ 12 сбросит показания счетчика 17, закроет за собой ключ 12 и запустит триггер 15. Формируемый триггером 15 импульс 74 корректировки счетных импульсов ( поз. 35) начнет поступать на управляющий вход ждущего мультивибратора 16. Задний фронт импульса 74 определяется электрическим импульсом 50, который на второй установочный вход триггера 15 с выхода усилителя 8 поступит через ключи 9 и 13. При этом, импульс 50 откроет второй ключ 10, закроет за собой ключи 9 и 13, и запустит ждущий мультивибратор 16. На вход счетчика 17 начнут поступать счетные импульсы.

Электрические импульсы 51, 52, 53 и т.д. ввиду того, что четвертый и пятый ключи 12 и 13 закрыты, на процесс заполнения информационного сигнала 77 счетными импульсами не влияют. Они предназначены для поочередного изменения состояний электронных ключей 9-13, сопровождаемого периодическим возбуждением генератора 7 и считыванием вторым счетчиком 18 числа сформированных интервалов времени длительностью 2T_x.

При заполнении емкости счетчика 18, импульс N переполнения возвратит в исходное состояние ключи 12 и 13, и остановит работу ждущего мультивибратора 16. Первый цикл измерения заканчивается. Его последний импульс 66 откроет второй ключ 10, закроет ключ 9 и, тем самым, подготовит электронные ключи 9-11 к проведению второго цикла измерения, начинающегося в момент формирования усилителем 8 импульса 68, для которого предшествующий импульс 67 отпирается электронный ключ 11.

Таким образом, предлагаемый способ исключает возможность распространения вдоль траектории зондирования паразитных акустических импульсов и, тем самым, позволяет повысить достоверность результатов измерения.

Формула изобретения

1. Способ измерения уровня жидкой среды в резервуаре, предварительной операцией которого является формирование траектории зондирования в виде ломаной линии из трех отрезков, первый и третий из которых ориентированы перпендикулярно границе раздела сред в резервуаре, а второй параллельно указанной границе, и каждый очередной цикл измерения согласно которому заключается в излучении акустических импульсов одновременно вдоль отрезков траектории зондирования, в регистрации акустических импульсов, в формировании информационного сигнала, в заполнении информационного сигнала счетными импульсами, для корректировки частоты следования которых используют интервал времени между моментами первого излучения и первой регистрации акустических импульсов, и в считывании результатов измерения, отличающийся тем, что длину второго отрезка траектории зондирования выбирают равной четырехкратному значению расстояния от данного отрезка до дна резервуара, регистрацию акустических импульсов производят в точке пересечения второго и третьего отрезков траектории зондирования, излучение из точки пересечения первого и второго отрезков траектории в моменты одновременной регистрации акустического импульса, переотраженного в точке пересечения первого отрезка траектории зондирования с границей раздела сред в резервуаре, и акустического импульса, переотраженного в точке пересечения указанной границы раздела с третьим отрезком траектории зондирования, а информационный сигнал формируют в интервале времени между моментами первой и шестой регистрациями акустических импульсов, производимыми в течение каждого цикла измерения, при этом первый цикл измерения начинают в момент второго излучения акустических импульсов, а каждый последующий в момент очередного четного излучения акустических импульсов.

2. Способ измерения уровня жидкой среды в резервуаре, предварительной операцией которого является формирование траектории зондирования в виде ломаной линии из трех отрезков, первый и третий из которых ориентированы перпендикулярно границе раздела сред в резервуаре, а второй параллельно указанной границе, и каждый очередной цикл измерения согласно которому заключается в излучении акустических импульсов одновременно вдоль двух отрезков траектории зондирования, в регистрации акустических импульсов, в формировании информационного сигнала длительностью, равной интервалу времени, необходимому для проведения заданного количества регистраций акустических импульсов, в заполнении информационного сигнала счетными импульсами, для корректировки частоты следования которых используют интервал времени между моментами первого излучения и первой регистрации акустических импульсов, и в считывании результатов измерения, отличающийся тем, что длину второго отрезка траектории зондирования выбирают равной удвоенному значению расстояния от данного отрезка до дна резервуара, регистрацию акустических импульсов производят в точке пересечения второго и третьего отрезков траектории зондирования, излучение из точки пересечения первого и второго отрезков траектории в моменты одновременной регистрации акустического импульса, переотраженного в точке пересечения первого отрезка траектории зондирования с границей раздела сред в резервуаре, и акустического импульса, переотраженного в точке пересечения указанной границы раздела с третьим отрезком траектории зондирования, при этом первый цикл измерения начинают в момент второго излучения акустических импульсов, а количество регистраций акустических импульсов, определяющих длительность информационного сигнала, выбирают кратным числу три.

3. Устройство для измерения уровня жидкой среды в резервуаре в составе первого и второго ультразвуковых преобразователей, размещенных вдоль линии, параллельной границе раздела сред в резервуаре на базовом расстоянии друг от друга, и электронного блока формирования выходного сигнала, содержащего шесть электронных ключей, генератор акустических импульсов, усилитель-формирователь, триггер, ждущий мультивибратор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а первый установочный вход соединен с вторым установочным входом триггера, и счетчик, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора с подключением к первому ультразвуковому преобразователю выхода электронного блока формирования выходного сигнала, а к второму ультразвуковому преобразователю входа указанного блока, отличающееся тем, что первый и второй ультразвуковые преобразователи установлены в резервуаре с выполнением условия равенства базового расстояния четырехкратному значению расстояния от преобразователей до дна резервуара, а в блоке формирования выходного сигнала выход каждого предыдущего по порядковому номеру электронного ключа подключен к своему запирающему входу и к отпирающему входу следующего по порядковому номеру электронного ключа с подключением отпирающего входа первого электронного ключа к выходу шестого электронного ключа, вход генератора акустических импульсов подключен к объединенным через диоды выходами третьего и шестого электронных ключей, первый и второй установочные входы триггера подключены к выходу соответственно шестого и первого электронного ключа, второй установочный вход ждущего мультивибратора соединен с первым установочным входом триггера, а к выходу усилителя-формирователя подключен объединенный вход всех шести ключей электронного блока формирования выходного сигнала, входом и выходом которого являются соответственно вход усилителя-формирователя и выход генератора акустических импульсов.

4. Устройство для измерения уровня жидкой среды в резервуаре в составе первого и второго ультразвуковых преобразователей, размещенных вдоль линии, параллельной границе раздела сред в резервуаре на базовом расстоянии друг от друга, и электронного блока формирования выходного сигнала, содержащего шесть электронных ключей, генератор акустических импульсов, усилитель-формирователь, триггер, ждущий мультивибратор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а первый установочный вход соединен с вторым установочным входом триггера, и счетчик, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора с подключением к первому ультразвуковому преобразователю выхода электронного блока формирования выходного сигнала, а к второму ультразвуковому преобразователю входа указанного блока, отличающееся тем, что первый и второй ультразвуковые преобразователи установлены в резервуаре с выполнением условия равенства расстояния удвоенному значению расстояния от преобразователей до дна резервуара, а в блоке формирования выходного сигнала выход каждого предшествующего по порядковому номеру электронного ключа подключен к своему запирающему входу и к отпирающему входу следующего по порядковому номеру электронного ключа с подключением отпирающего входа первого электронного ключа к выходу шестого электронного ключа, вход генератора акустических импульсов подключен к объединенным через диоды выходам третьего и шестого электронных ключей, первый и второй установочные входы триггера подключены к выходу соответственно шестого и первого электронного ключа, второй установочный вход ждущего мультивибратора подключен к выходу четвертого электронного ключа, а к выходу усилителя-формирователя подключен объединенный вход всех шести ключей электронного блока формирования выходного сигнала, входом и выходом которого являются соответственно вход усилителя-формирователя и выход генератора акустических импульсов.

5. Устройство для измерения уровня жидкой среды в резервуаре в составе первого и второго ультразвуковых преобразователей, размещенных вдоль линии, параллельной границе раздела сред в резервуаре на базовом расстоянии друг от друга, и электронного блока формирования выходного сигнала, содержащего пять электронных ключей, генератор акустических импульсов, усилитель-формирователь, триггер, ждущий мультивибратор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а первый установочный вход соединен с вторым установочным входом триггера, первый счетчик, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, и второй счетчик, к выходу которого подключен второй установочный вход ждущего мультивибратора, с подключением к первому ультразвуковому преобразователю выхода электронного блока формирования выходного сигнала, а к второму ультразвуковому преобразователю входа указанного блока, отличающееся тем, что его первый и второй ультразвуковые преобразователи установлены в резервуаре с выполнением условия равенства базового расстояния удвоенному значению расстояния от преобразователей до дна резервуара, а в электронном блоке формирования выходного сигнала к выходу каждого электронного ключа подключен свой запирающий вход, к выходу первого электронного ключа подключены отпирающий вход второго электронного ключа, вход пятого электронного ключа и вход второго счетчика, к выходу второго электронного ключа подключен отпирающий вход третьего электронного ключа, к выходу третьего электронного ключа подключены отпирающий вход первого электронного ключа, вход генератора акустических импульсов и вход четвертого электронного ключа, к выходу четвертого электронного ключа подключены первый установочный вход триггера и вход сброса первого счетчика, к выходу пятого электронного ключа подключен первый установочный вход ждущего мультивибратора, объединенный отпирающий вход четвертого и пятого электронных ключей подключен к выходу второго счетчика, а к выходу усилителя-формирователя подключен объединенный вход первого, второго и третьего электронных ключей электронного блока формирования выходного сигнала, входом и выходом которого являются соответственно вход усилителя-формирователя и выход генератора акустических импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5