Способ контроля уровня жидких сред и устройство для его реализации (варианты)

 

Использование: измерительная техника, например при определении уровня хозяйственно-питьевой воды в резервуарах систем водоснабжения. Сущность изобретения: организация послойного зондирования резервуара с обеспечением корректировки частоты следования счетных импульсов при зондировании каждого очередного слоя, а также отслеживание уровня при неполном заполнении либо последнего, либо каждого очередного условного слоя резервуара. Для реализации данного способа акустический датчик устройства предлагается выполнить в виде измерительной трубки с равномерно размещенными на ней цилиндрическими пьезопреобразователями, а вторичный прибор составить из блока коммутации зондирующих импульсов, блока коммутации информационных сигналов, блока формирования выходного сигнала и блока формирования счетных импульсов. 4 с. и 6 з.п. ф-лы, 8 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 и технической воды в резервуарах систем водоснабжения.

Известен способ контроля уровня жидких сред, заключающийся в том, что формируют информационный импульс длительностью, пропорциональной времени зондирования базового расстояния, используют данный импульс для автоматической регулировки частоты следования счетных импульсов, излучают акустический импульс в направлении поверхности контролируемой среды в резервуаре, формируют последовательность информационных сигналов и определяют значение уровня контролируемой среды по разности счетных импульсов, вырабатываемых в течение двух интервалов времени между информационными сигналами [1] Устройство для реализации известного способа содержит акустический датчик, первый луч двухлучевой диаграммы направленности которого ориентирован вдоль базового направления, а второй в направлении поверхности контролируемой среды, и вторичный прибор в составе блока формирования счетных импульсов и блока формирования выходного сигнала с включением в состав последнего реверсивного счетчика.

Однако известный способ характеризуется недостаточной точностью контроля.

Известен способ контроля уровня жидких сред, заключающийся в том, что формируют информационный импульс длительности, равной интервалу времени, необходимому для зондирования базового расстояния, используют данный импульс для автоматической регулировки частоты следования счетных импульсов, периодически излучают акустические импульсы в направлении поверхности контролируемой среды в резервуаре, формируют информационные сигналы и определяют уровень контролируемой среды по количеству счетных импульсов, вырабатываемых в интервале времени, необходимого для формирования заданного количества информационных сигналов.

Известно устройство для реализации способа контроля уровня жидких сред, содержащее двухлучевой акустический датчик в составе двух пьезопреобразователей, один из лучей диаграммы направленности первого из которых ориентирован вдоль линии, перпендикулярной поверхности контролируемой среды, а другой вдоль направления, встречного направлению пространственной ориентации одного из лучей диаграммы направленности второго пьезопреобразователя, установленного вдоль данного направления на базовом расстоянии от первого пьезопреобразователя; и вторичный прибор в составе блока формирования счетных импульсов и блока формирования выходного сигнала, подключенного через соединительный кабель к акустическому датчику [2] Недостаток известного способа заключается в недостаточной точности результатов контроля уровня жидких сред. Этот недостаток обусловлен тем, что частота следования счетных импульсов для каждого очередного цикла измерения и для всего диапазона возможных значений уровня регулируется в зависимости от скорости распространения зондирующих импульсов в узком придонном слое контролируемой среды, в то время, как высота резервуара может достигать десяти и более метров и, следовательно, параметры среды вдоль направления изменения ее уровня в резервуаре, определяющие значение скорости распространения зондирующих импульсов, могут иметь разброс в значениях, значительно влияющих на точность контроля.

Кроме того, для зондирования резервуаров указанной высоты необходимы акустические импульсы большой мощности, что требует использования крупногабаритных акустических датчиков и соответствующих ему более энергоемких элементов схемы вторичного прибора устройства для реализации известного способа.

Задача изобретения повышение точности и исключение энергоемких элементов из схемы контроля.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в способе контроля уровня жидких сред, заключающемся в излучении акустических импульсов в направлении поверхности контролируемой среды в резервуаре и в формировании информационных сигналов, вдоль всего диапазона изменения уровня контролируемой среды производят разметку резервуара на условные слои равной толщины, верхнюю границу первого из которых принимают за минимальное значение уровня контролируемой среды, организуют последовательное зондирование условных слоев, которое для каждого очередного слоя производится при полностью заполненном контролируемой средой предыдущем слое, и которое заключается в том, что совмещают плоскость формирования зондирующего импульса с нижней границей очередного условного слоя, совмещают первую плоскость регистрации зондирующего импульса с нижней границей последующего слоя, а вторую плоскость регистрации с верхней границей очередного слоя, излучают зондирующий импульс одновременно в направлении первой и в направлении второй плоскостей его регистрации, и при одновременном достижении зондирующим импульсом указанных плоскостей формируют информационный сигнал, который используют при формировании очередного зондирующего импульса и для совмещения плоскостей формирования и регистрации последнего с соответствующими границами условных слоев, и по количеству информационных сигналов, сформированных за один цикл последовательного зондирования, определяют значение уровня контролируемой среды.

Второе решение поставленной задачи заключается в том, что в способе контроля уровня жидких сред, заключающемся в формировании информационного импульса длительностью, равной интервалу времени, необходимому для зондирования базового расстояния, использовании данного импульса для автоматической регулировки частоты следования счетных импульсов, в излучении акустических импульсов в направлении поверхности контролируемой среды и формировании информационных сигналов, вдоль всего диапазона изменения уровня контролируемой среды производят разметку резервуара на условные слои равной толщины, верхнюю границу первого из которых принимают за минимальное значение уровня контролируемой среды, организуют последовательное зондирование условных слоев, которое для каждого очередного слоя производится при полностью заполненном контролируемой средой предыдущем слое, и которое заключается в том, что совмещают плоскость формирования зондирующего импульса с нижней границей очередного условного слоя, совмещают первую плоскость регистрации зондирующго импульса с нижней границей предыдущего слоя, а вторую плоскость регистрации с верхней границей очередного слоя, излучают зондирующий импульс одновременно в направлении первой и в направлении второй плоскостей его регистрации, и при одновременном достижении зондирующим импульсом указанных плоскостей формируют основной информационный сигнал, который используют при формировании очередного зондирующего импульса и для совмещения плоскостей формирования и регистрации последнего с соответствующими границами условных слоев, и по количеству основных информационных сигналов, сформированных за один цикл последовательного зондирования, определяют количество условных слоев, полностью заполненных контролируемой средой, при расположении поверхности которой ниже верхней границы очередного зондирующего условного слоя регистрируют зондирующий импульс, излученный в направлении первой плоскости регистрации, регистрируют зондирующий импульс, излученный в направлении второй плоскости регистрации и переотраженный поверхностью контролируемой среды в направлении первой плоскости, формируют в моменты регистрации зондирующего импульса первый и второй дополнительные информационные сигналы, заполняют интервал времени между первым и вторым дополнительными информационными сигналами счетными импульсами и по их количеству определяют степень заполнения последнего из прозондированных условных слоев, после чего приступают к следующему циклу последовательного зондирования условных слоев резервуара, при этом информационный импульс для автоматической регулировки частоты следования счетных импульсов формируют при зондировании каждого очередного условного слоя, а длительность информационного импульса выбирают равной интервалу времени, необходимому для прохождения зондирующим импульсом базового расстояния от плоскости излучения до первой плоскости его регистрации; кроме того, при расположении поверхности контролируемой среды вдоль нижней границы очередного зондирующего условного слоя в качестве второго дополнительного информационного сигнала используют стандартный импульс, который вырабатывают спустя время после момента формирования первого дополнительного информационного сигнала, необходимое для прохождения зондирующим импульсом двух условных слоев.

Так как при неполном заполнении второго условного слоя, нижняя граница которого является первым критическим (минимальным) значением уровня, операция последовательного зондирования вырождается в периодическое зондирование второго условного слоя, что позволяет оперативно принимать решения при резком понижении уровня, дополнительно предлагается организовать периодическое зондирование последнего условного слоя, верхняя граница которого является вторым критическим (максимальным) значением уровня контролируемой среды, и производить данную операцию до момента достижения поверхностью среды верхней или нижней границ последнего слоя. Более того, при определении степени заполнения очередного слоя резервуара предлагается также организовать периодическое зондирование данного слоя, и производить его при повышении уровня до момента достижения поверхностью среды верхней границы указанного слоя, после чего необходимо приступить к периодическому зондированию следующего условного слоя, а при понижении уровня среды до нижней границы зондируемого слоя предлагается приступить к проведению следующего цикла последовательного зондирования условных слоев резервуара.

В устройстве для реализации способа контроля уровня жидких сред, содержащем двухлучевой акустический датчик в составе пьезопреобразователей, установленных на базовом расстоянии друг от друга, и вторичный прибор в составе блока формирования выходного сигнала, поставленная задача решается тем, что первый и второй лучи диаграммы направленности акустического датчика ориентированы вдоль линии, соединяющей центры плоскостей излучения его преобразователей, минимальное количество которых задается условием обеспечения гарантированной регистрации зондирующего импульса, прошедшего не менее одного базового расстояния, а в состав вторичного прибора включены блок коммутации зондирующих импульсов и блок коммутации информационных сигналов, соединенные между собой через распределительную схему, при этом, блок коммутации зондирующих импульсов составлен из коммутационных схем, количество определяется количеством пьезопреобразователей акустического датчика, с включением в состав каждой коммутационной схемы первого и второго электронного ключа, за исключением коммутационных схем, соответствующих первому и последнему, из равномерно размещенных вдоль направления изменения уровня контролируемой среды, преобразователям и включающих в себя по одному первому электронному ключу, и с объединением в коммутационных схемах входа первого ключа, подключенного к соответствующему пьезопреобразователю, с выходом второго ключа, вход которого является одним из основных входов данного блока, запирающие и отпирающие входы электронных ключей являются дополнительными входами блока, а попарно объединенные выходы первых электронных ключей - выходами данного блока; блок формирования выходного сигнала составлен из первого и второго усилителей информационных сигналов, логического элемента "И", логического "ИЛИ", счетчика информационных сигналов и генератора зондирующих импульсов, возбуждающий вход которого объединен со входом счетчика информационных сигналов и подключен к выходу логического элемента "И", с подключением выхода логического элемента "ИЛИ" ко входу сброса счетчика информационных сигналов, и с подключением выхода генератора зондирующих импульсов к основным входам блока коммутации зондирующих импульсов нечетные выходы которого подключены ко входу первого усилителя данного блока, а четные ко входу второго усилителя, кроме того, выход первого и выход второго усилителей информационных сигналов по одному подключены к попарно объединенным первым и вторым входам логических элементов "И" и "ИЛИ"; блок коммутации информационных сигналов составлен из электронных ключей, количество которых соответствует количеству коммутационных схем блока коммутации зондирующих импульсов, содержащих по два электронных ключа, и из двух групп диодов, с подключением выхода первого электронного ключа данного блока, объединенного со своим запирающим входом, к отпирающему входу второго ключа, и с подключением выхода последнего электронного ключа, объединенного со своим запирающим входом, к отпирающему входу первого ключа данного блока и к выходу логического элемента "ИЛИ" блока формирования выходного сигнала, а через соответствующий диод первой группы диодов выход последнего электронного ключа подключен к запирающему входу каждого из остальных ключей данного блока, выход каждого очередного из которых подключен к отпирающему входу последующего ключа, а через соответствующий диод второй группы диодов к своему запирающему входу, кроме того, входы электронных ключей данного блока подключены к выходу логического элемента "И" блока формирования выходного сигнала, а выходы электронных ключей и общие точки подключения диодов первой и второй их групп через распределительную схему подключены к соответствующим дополнительным входам блока коммутации зондирующих импульсов.

Согласно второму решению поставленной задачи в устройстве для реализации способа контроля уровня жидких сред, содержащем двухлучевой акустический датчик в составе пьезопреобразователей, установленных на базовом расстоянии друг от друга, и вторичный прибор в составе блока формирования счетных импульсов и блока формирования выходного сигнала, первый и второй лучи диаграммы направленности акустического датчика ориентированы вдоль линии, соединяющей центры плоскостей излучения его преобразователей, минимальное количество которых задается условием обеспечения гарантированной регистрации зондирующего импульса, прошедшего не менее трех базовых расстояний, а в состав вторичного прибора включены блок коммутации зондирующих импульсов и блок коммутации информационных сигналов, соединенные между собой через распределительную схему; при этом, блок коммутации зондирующих импульсов составлен из коммутационных схем, количество которых определяется количеством пьезопреобразователей акустического датчика, с включением в состав каждой коммутационной схемы первого и второго электронных ключей, за исключением коммутационных схем, соответствующих первому и последнему из равномерно размещенных вдоль направления изменения уровня контролируемой среды пьезопреобразователям и включающих в себя по одному первому электронному ключу, с объединением в указанных коммутационных схемах входа первого ключа, подключенному к соответствующему пьезопреобразователю, с выходом второго ключа, вход которого является одним из основных входов данного блока, запирающие и отпирающие входы электронных ключей являются дополнительными входами блока, а попарно объединенные выходы первых электронных ключей - выходами данного блока; блок формирования выходного сигнала составлен из первого и второго усилителей информационных сигналов, логического элемента "И", первый и второй вход которого подключен к выходу соответствующего усилителя, из первого и второго счетчиков, генератора зондирующих импульсов, и из первой и второй линии временной задержки информационных сигналов, выход каждой из которых через соответственно первый и второй диод подключен к возбуждающему входу генератора, с подключением первого выхода генератора к основным входам блока коммутации зондирующих импульсов, нечетные выходы которого подключены ко входу первого усилителя данного блока, а четные ко входу второго усилителя; блок формирования счетных импульсов составлен из ждущего мультивибратора, к выходу которого подключен вход второго счетчика блока формирования выходного сигнала, из триггера, к выходу которого подключен регулировочный вход ждущего мультивибратора, и из двух электронных ключей, выход первого из которых подключен к своему запирающему входу, к отпирающему входу второго электронного ключа, к первому установочному входу ждущего мультивибратора и ко второму установочному входу триггера, выход второго ключа подключен ко входу второй линии временной задержки информационных сигналов блока формирования выходного сигнала и объединен с выходом второго счетчика указанного блока, и через первый диод к своему запирающему входу и ко второму установочному входу ждущего мультивибратора, а через второй диод, встречно подключенный к первому диоду, выход второго электронного ключа данного блока подключен к выходу логического элемента "И" блока формирования выходного сигнала и объединен со входом первой линии временной задержки и входом первого счетчика указанного блока, второй выход генератора в котором подключен к первому входу триггера и к отпирающему входу первого электронного ключа данного блока с объединением входа указанного ключа со входом второго электронного ключа, и с подключением его через параллельно соединенные третий и четвертый диоды блока формирователя выходного сигнала к выходу соответственно первого и к выходу второго усилителя указанного блока; блок коммутации информационных сигналов составлен из электронных ключей, количество которых соответствует количеству коммутационны схем блока коммутации зондирующих импульсов, содержащих по два электронных ключа, и из двух групп диодов, с подключением выхода первого электронного ключа данного блока, объединенного со своим запирающим входом, и к отпирающему входу второго ключа, и с подключением выхода последнего электронного ключа, объединенного со своим запирающим входом и со входом сброса показаний первого и второго счетчиков блока формирования выходного сигнала, к выходу второй линии временной задержки, и к отпирающему входу первого электронного ключа данного блока, а через соответствующий диод первой группы диодов выход последнего электронного ключа подключен к запирающему входу каждого из остальных ключей данного блока, выход каждого очередного из которых подключен к отпирающему входу последующего ключа, а через соответствующий диод второй группы диодов к своему запирающему входу, кроме того, выходы электронных ключей данного блока подключены к выходу первой линии временной задержки блока формирования выходного сигнала, а выходы электронных ключей и общие точки подключения диодов первой и второй их групп через распределительную схему подключения к соответствующим дополнительным входам блока коммутации зондирующих сигналов.

Выход последнего электронного ключа блока коммутации информационных сигналов, вход сброса показаний первого счетчика и выход второго счетчика блока формирования выходного сигнала могут быть подключены к выходу второй линии временной задержки последнего из указанных боков и ко входу сброса показаний его второго счетчика через дополнительный электронный ключ, включенный в состав блока коммутации информационных сигналов с подключением его отпирающего входа к выходу первого электронного ключа, а запирающего входа к выходу предпоследнего электронного ключа данного блока, при этом, вход второй линии временной задержки блока формирования выходного сигнала должен быть подключен к выходу его второго счетчика через дополнительный диод.

Кроме того, выход последнего электронного ключа блока коммутации информационных сигналов и вход сброса показаний первого счетчика блока формирования выходного сигнала могут быть объединены со входом его второго счетчика, подключенным ко входу первой линии временной задержки последнего из указанных блоков через дополнительный диод.

На фиг. 1 4 представлены схемы устройства для реализации способа контроля уровня жидких сред, на фиг. 5 8 изображены временные диаграммы, поясняющие способ и работу устройства.

Устройство для реализации предлагаемого способа контроля содержит двухлучевой акустический датчик 1 и вторичный прибор в составе блока 2 коммутации зондирующих импульсов, блока 3 формирования выходного сигнала и блока 4 коммутации информационных сигналов, соединенный с блоком 2 через распределительную схему 5 (фиг. 1).

Акустический датчик 1 выполнен в виде измерительной трубки 6 с равномерно размещенными на ней цилиндрическими пьезопреобразователями 7 14, базовое расстояние l₀ между которыми равно сумме расстояний l₁ и l₂ (фиг. 2).

В состав блока 2 включены первые электронные ключи 15 20, вторые электронные ключи 21 24, образующие коммутационные схемы 25 30, количество которых соответствует количеству пьезопреобразователей 7 14 акустического датчика 1. Блок 3 составлен из первого и второго усилителей 31 и 32 информационных сигналов, логического элемента 33 ИЛИ, логического элемента И 34, счетчика 35 информационных сигналов и генератора 36 зондирующих импульсов. В состав блока 4 включены электронные ключи 37 40, первая группа диодов 41 и 42 и вторая группа диодов 43 и 44. Количество диодов в указанных группах и количество электронных ключей блока 4 соответствует количеству коммутационных схем 26 29 блока 2, содержащих по два электронных ключа (фиг. 1).

В состав вторичного прибора может быть введен блок 45 формирования счетных импульсов, включающий в себя ждущий мультивибратор 46, триггер 47, первый и второй электронные ключи 48 и 49, и два диода 50 и 51. В этом случае в состав блока 3 вводят второй счетчик 52, первая м вторая линии 53 54 временной задержки и четыре диода 55 58 с исключением из состава данного блока логического элемента 33 (фиг. 2).

Кроме того, в состав блока 4 может быть включен дополнительный электронный ключ 59 (фиг. 3), а в состав блока 3 дополнительный диод 60 (фиг. 3 и 4).

Способ заключается в следующем.

Операция разметки условных слоев.

Для осуществления предлагаемого способа ввод зондирующих импульсов в контролируемую среду и их прием производят посредством пьезопреобразователей 7 14 цилиндрической формы, равномерно размещенных на стенках измерительной трубки 6 акустического датчика 1 (фиг. 1).

Известно, что если при выбранной рабочей частоте цилиндрических пьезопреобразователей 7 14 длина волны в контролируемой среде будет больше внутреннего диаметра трубки 6, то первый и второй лучи двухлучевой диаграммы направленности датчика 1 будут ориентированы вдоль линии, соединяющей центры плоскостей излучения пьезопреобразователей, т. е. вдоль оси измерительной трубки 6. При этом мощность волны (зондирующих импульсов) будет определяться геометрическими размерами (габаритами) пьезопреобразователей 7 14, количество которых при реализации предлагаемого способ выбирают из условия обеспечения гарантированной регистрации зондирующих импульсов, прошедших не менее одного (для устройства на фиг. 1) или трех (для устройства на фиг. 2 - 4) базовых расстояний l₀ между пьезопреобразователями 7 14.

Распределением пьезопреобразователей 7 14 акустического датчика 1 вдоль его измерительной трубки 6 производят разметку резервуара (на фиг. 1 не показан) на условные слои равной толщины. Первый пьезопреобразователь 7 размещают на горизонтальном участке измерительной трубки 6, которую в резервуаре вертикально подвешивают с выполнением условия равенства расстояния l₁ от пьезопреобразователя 7 до точки пересечения осей вертикального горизонтального участков трубки 6 с расстоянием от данной точки до дна резервуара, являющимся нижней границей первого условного слоя.

Поступление контролируемой среды в полость измерительной трубки 6 обеспечивают через торец горизонтального участка последней. При этом наличие указанного участка не влияет на результаты контроля, т.к. согласно предлагаемому способу зондирование очередного условного слоя производят при полностью заполненном контролируемой средой предыдущем слое, в связи с чем за минимальное значение уровня контролируемой среды принимают верхнюю границу первого условного слоя, которая является также нижней границей второго условного слоя и задается вторым пьезопреобразователем 8 (фиг. 1).

Операция последовательного зондирования.

Предлагаемый способ позволяет определять как количество полностью заполненных контролируемой средой условных слоев резервуара, так и степень заполнения неполностью заполненного слоя. Для этого организуют последовательное зондирование слоев, для обеспечения которого в состав вторичного прибора устройства, реализующего способ, включают блок 2 коммутации зондирующих импульсов, блок 4 коммутации информационных сигналов, соединенных с блоком 2 через распределительную схему 5 (фиг. 1).

Коммутационные схемы 26 29 блока 2, составленных из первых и вторых электронных ключей 16 19 и 21 24, предназначены для подключения того или иного пьезопреобразователя 8 13 акустического датчика 1 к выходу генератора 36 или ко входу усилителя 31 (32) информационных сигналов блока 3. Другими словами, та или иная граница условных слоев резервуара может быть совмещена либо с плоскостью формирования очередного зондирующего импульса, либо с плоскостью его регистрации. При этом, ввиду того, что пьезопреобразователи 7 и 14, задающие соответственно нижнюю границу первого слоя и верхнюю границу последнего из условных слоев, отсчитываемых от дна резервуара, работают лишь в режиме приема, в состав коммутационных схем 25 и 30 включено по одному, первому, электрическому ключу 15 и 20, подключенному к одному из усилителей 31 и 32 блока 3.

Подключение пьезопреобразователей 7 14 к тому или иному усилителю 31, 32 производится, исходя из условия параллельного усиления очередного зондирующего импульса, одновременно достигающего первой и второй плоскостей его регистрации, которые являются следствием наличия у диаграммы направленности акустического датчика 1 двух противоположно ориентированных лучей. Для выполнения указанного условия выходы первых электронных ключей 15 - 20 блока 2 попарно объединяют и подключают сформированные таким образом выходы данного блока к усилителям 31 и 32: нечетные выходы ко входу первого усилителя 31, а четные ко входу второго усилителя 32.

Исходное положение плоскости формирования первого зондирующего импульса 61 (фиг. 5) и двух плоскостей его регистрации следующее: плоскость формирования совмещена с нижней границей второго условного слоя резервуара (пьезопреобразователь 8), первая плоскость регистрации с нижней границей первого условного слоя (пьезопреобразователь 7), вторая плоскость регистрации с нижней границей третьего условного слоя (пьезопреобразователь 9). Соответственно, исходное состояние электронного ключа 15 схемы коммутации 25 блока 2, второго электронного ключа 21 схемы коммутации 26 и первого электронного ключа 17 схемы коммутации 27 открытое. Остальные электронные ключи блока 2 закрыты.

Первый цикл измерения начинается в момент возбуждения пьезопреобразователя 8 электрическим импульсом генератора 36, поступающим в акустический датчик 1 через открытый вход ключа 21 коммутационной схемы 26. Пьезопреобразователь 8 излучает зондирующий импульс 61 в сторону пьезопреобразователей 7 и 9. Пьезопреобразователь 7 установлен на горизонтальном участке измерительной трубки 6 с соблюдением равенства суммы расстояний l₁ и l₂ (фиг. 1) базовому расстоянию l₀, поэтому при полном заполнении контролируемой средой второго условного слоя зондирующий импульс 61 в виде импульсов 65 и 69 (фиг. 5) достигнет пьезопреобразователей 7 и 9 одновременно. При этом, сигналы с данных пьезопреобразователей по одному поступят на усилители 31, 32 через первые электронные ключи 15, 17 коммутационных схем 25, 27. Т.к. выходы усилителей 31, 32 по одному подключены к попарно объединенным входам логических элементов 33 и 34, первый из которых является элементом "ИЛИ", а второй элементом "И", на выходе логического элемента 34 сформируется первый информационный сигнал 72 (фиг. 5), который поступит на основной вход счетчика 35 информационных сигналов.

Информационный сигнал 72 поступает также в блок 4 коммутации информационных сигналов: на объединенный вход электронных ключей 37 40, количество которых соответствует количеству коммутационных схем 26 29, содержащих по два электронных ключа. В исходном состоянии из всех ключей блока 4 открыт электронный ключ 37, пройдя который, информационный сигнал 72 закроет за собой данный ключ, откроет для второго информационного сигнала 73 ключ 38 и, через распределительную схему 5, поступит на следующие дополнительные входы блока 2: на запирающие входы ключей 15, 17 и 21, на отпирающие входы ключей 16 и 22, а также на отпирающий вход первого электронного ключа коммутационной схемы (на фиг. 1 не показано), подключенной к преобразователю 10. Тем самым информационный сигнал 72 произведет подготовку устройства к зондированию третьего условного слоя резервуара: совместит плоскость формирования очередного зондирующего импульса с нижней границей указанного слоя (пьезопреобразователь 9), первую плоскость регистрации с нижней границей второго слоя (пьезопреобразователь 8), вторую плоскость регистрации с верхней границей третьего условного слоя (пьезопреобразователь 10). Кроме того, сигнал 72 возбудит генератор 36, который через второй электронный ключ 22 коммутационной схемы 27 пошлет в акустический датчик 1 электрический импульс для формирования пьезопреобразователем 9 второго зондирующего импульса 62.

Если поверхность контролируемой среды в резервуаре расположена выше пьезопреобразователя 10, то спустя время T₀, необходимое для прохождения импульсом 62 базового расстояния l₀, на выходе логического элемента 34 на основе акустических сигналов 66 и 70 от пьезопреобразователей 8 и 10 сформируется второй информационный сигнал 73. Как и предыдущий сигнал 72, информационный сигнал 73 поступит на вход счетчика 35 и на объединенный вход электронных ключей 37 40 блока 4.

С выхода открытого электронного ключа 38 информационный сигнал 73 поступит на соответствующие дополнительные входы блока 2, которым являются отпирающие и запирающие входы электронных ключей 15 24 данного блока. Одновременно сигнал 73 откроет для третьего информационного сигнала 74 очередной ключ блока 4, закроет через диод 43 второй группы диодов 43 44 данного блока электронный ключ 38 и повторно поступит в блок 2, что позволяет упростить распределительную схему 5, предназначенную для вспомогательной коммутации информационных сигналов 72 74 по дополнительным входам блока 2 (упрощение схемы 5 производится за счет исключения необходимости в дублировании ситуации в общих точках подключения диодов 41, 43 и 42, 44 блока 4).

В блоке 2 второй информационный сигнал 73 производит совмещение плоскостей формирования и регистрации очередного зондирующего импульса 63 с соответствующими границами третьего и четвертого условных слоев резервуара. Если четвертый слой заполнен контролируемой средой, то на выходе логического элемента 34 от акустических импульсов 67 и 71 сформируется третий информационный сигнал 74.

При максимальном значении уровня контролируемой среды последний из информационных сигналов, пройдя электронный ключ 40 блока 4, закроет его за собой, откроет ключ 37 и, через схему 5, возвратит в исходное состояние электронные ключи 15 24 блока 2, подготовив блоки 2 и 4 к следующему, второму циклу измерения.

Неполное заполнение очередного, например предпоследнего, условного слоя при проведении операции последовательного зондирования приведет к тому, что зондирующий импульс, излученный пьезопреобразователем 12 в направлении верхней границы данного слоя, не достигнув пьезопреобразователя 13 (вторая плоскость регистрации), отразится поверхностью контролируемой среды в направлении пьезопреобразователя 11. Однако, в связи с тем, что для устройства, изображенного на фиг. 1, базовое расстояние l₀ между пьезопреобразователями 7 14 вдоль измерительной трубки 6 выбирается из условия гарантированной регистрации акустических импульсов, прошедших расстояние, не превышающее значение l₀, отраженный зондирующий импульс, независимо от степени заполнения зондируемого слоя, не зарегистрируется пьезопреобразователем 11 (первая плоскость регистрации для предпоследнего условного слоя). В результате, в блок 3 поступит лишь один электрический сигнал, соответствующий акустическому импульсу 68 и информационный сигнал 75 сформируется на выходе логического элемента 33, подключенного ко входу сброса первого счетчика 35 и объединенного с выходом последнего электронного ключа 40 блока 4. Т.е. сигнал 75 выполнит роль последнего информационного сигнала, формируемого на выходе логического элемента 34 при максимальном значении уровня контролируемой среды: подготавливает схемы блоков 2 и 4 к проведению следующего цикла измерения (фиг. 5). Т.к. цикл измерения может закончится при зондировании любого из очередных условных слоев резервуара, то с целью возвращения в исходное состояние электронных ключей 38 39 блока 4 последний снабжен первой группой диодов 41 42, через которые запирающие входы указанных ключей подключены к выходу логического элемента 33.

При контроле уровня контролируемой среды устройством, изображенным на фиг. 1, о результатах контроля судят по показаниям счетчика 35, соответствующим количеству полностью заполненных контролируемой средой условных слоев резервуара, выявленных за время проведения каждого из организованных циклов последовательного зондирования последних.

Операция формирования информационного импульса.

В отличие от схемы устройства, изображенного на фиг. 1, устройство на фиг. 2 позволяет определить степень заполнения последнего из условных слоев, прозондированных за один цикл измерения. С этой целью в состав вторичного прибора устройства включен блок 45 формирования счетных импульсов и произведено соответствующее изменение схемы блока 3: исключен из состава данного блока логический элемент 33 "ИЛИ" и введены второй счетчик 52, две линии 53 и 54 временной задержки информационных сигналов и четыре диода 55 - 58 (фиг. 2).

Назначение блока 45 формирование счетных импульсов 89 (фиг. 7), частота следования которых пропорциональна значению скорости распространения зондирующих импульсов 61 64 (фиг. 6) в контролируемой среде. Коррекция частоты следования указанных импульсов производится при зондировании каждого очередного слоя резервуара посредством информационных импульсов 82 85 (фиг. 6), длительность которых выбирают равной интервалу времени, необходимому для прохождения тем или иным зондирующим импульсом 61 64 базового расстояния l₀ (фиг. 1) от плоскости излучения до первой плоскости его регистрации.

Формирование информационных импульсов 82 85 начинается в момент очередного возбуждения генератора 36 блока 3 и заканчивается в момент регистрации акустического импульса 65 (66 и 67). Для этого первый установочный вход триггера 47 блока 45 подключают ко второму выходу генератора 36, а второй установочный вход через первый электронный ключ 48 указанного блока и диоды 57 и 58 блока 3 объединяют с выходами усилителей 31 и 32 (фиг. 2).

При зондировании очередного, например третьего, условного слоя резервуара, электрический импульс 79 генератора 36, соответствующий по времени формирования второго зондирующего импульса 62, откроет ключ 48 и одновременно поступит на первый установочный вход триггера 47, с выхода которого информационный импульс 83 начнет поступать на регулировочный вход ждущего мультивибратора 46 (фиг. 6).

При полном заполнении третьего условного слоя акустические импульсы 66 и 70 достигнут первой и второй плоскостей регистрации зондирующего импульса 62 одновременно и основной информационный сигнал 73, сформированный через диоды 57 и 58 блока 3 на выходе электронного ключа 48 блока 45, поступит на второй установочный вход триггера 47, определяя задний фронт информационного сигнала 83. Второй установочный вход триггера 47 объединен с первым установочным входом ждущего мультивибратора 46, выход которого подключен ко входу второго счетчика 52 блока 3. Однако, ввиду того, что выход логического элемента 34 через диод 51 подключен ко второму установочному входу мультивибратора 46, основной информационный сигнал 73, формируемый на выходе логического элемента 34, не допустит поступление откорректированных по частоте следования счетных импульсов мультивибратора 46 на вход второго счетчика 52.

Операция последовательного зондирования.

Определение степени заполнения условных слоев резервуара на фиг. 2 достигается не только за счет усложнения схемы вторичного прибора, но и за счет увеличения числа пьезоэлементов акустического датчика 1 по сравнению с устройством на фиг. 1. Минимальное количество последних для устройства на фиг. 2 задается условием обеспечения гарантированной регистрации зондирующего импульса, прошедшего не менее трех базовых расстояний l₀. Именно данным условием вызвано наличие в блоке 3 двух линий 53:54 временной задержки, позволяющих производить зондирование каждого очередного условного слоя спустя время T_з (фиг. 6), необходимое для соответствующего затухания зондирующего импульса 61 (62 64) после достижения им первой (импульсы 65 - 67) или второй (импульсы 69 71) плоскостей регистрации.

Первый цикл последовательного зондирования условных слоев устройством на фиг. 2 производится следующим образом. Генератор 36 через блок 2 посылает электрический импульс в акустический датчик 1 для возбуждения пьезопреобразователя 8 (фиг.1). Зондирующий импульс 61 (фиг. 6) в виде акустических импульсов 65 и 69 регистрируется пьезопреобразователями 7 и 9, подключенными в исходном состоянии схемы блока 2 к усилителям 31 и 32. Сформированный на основе импульсов 65 и 69 первый основной информационный сигнал 72 с выхода логического элемента 34 поступит на основной вход первого счетчика 35 и на вход линии 53 временной задержки, подключенной к объединенному входу электронных ключей 37 40 блока 4, а через диод 55 блока 3 к возбуждающему входу генератора 36.

Спустя время T_з, необходимое для исключения возможности регистрации зондирующего импульса 61 пьезоэлементом 10 после формирования второго зондирующего импульса 62, основной информационный сигнал 72 через схему блока 4 производит соответствующее переключение элементов блока 2, а генератор 36 возбуждает пьезоэлемент 9, излучающий зондирующий импульс 62 (фиг. 6). Если третий и последующие условные слои резервуара полностью заполнены контролируемой средой, то первый счетчик 35 зарегистрирует информационные сигналы 73 и 73 (и т.д.), формируемые при одновременной регистрации акустических импульсов 66 и 70, 67 и 71 (и так далее), и по количеству, соответствующему количеству полностью заполненных условных слоев.

Если очередной, например четвертый, условный слой резервуара заполнен неполностью, то, спустя T₀ после излучения зондирующего импульса 63, усилителем 32 сформируется первый дополнительный информационный сигнал 87 (фиг. 7). Сигнал 87 через диод 58 поступит на вход первого электронного ключа 48 блока 45, предварительно открытого импульса 80 со второго выхода генератора 36. Закрыв за собой ключ 48 и открыв второй электронный ключ 49, информационный сигнал 87 возвратит в исходное состояние триггер 47, определяя задний фронт информационного импульса 84, и одновременно поступит на первый установочный вход ждущего мультивибратора 46 (фиг. 2). С выхода мультивибратора 46 на вход второго счетчика 52 блока 3 начнут поступать счетные импульсы 89.

Зондирующий импульс 63, излученный в направлении второй плоскости регистрации (на фиг. 1 не показана), отразится от границы раздела сред в направлении первой плоскости регистрации (пьезопреобразователь 9) и достигнет ее в виде акустического импульса 86 спустя время T_x после регистрации акустического импульса 67. Сформированный усилителем 32 второй дополнительный информационный импульс 88 пройдет открытый вход второго электронного ключа 49 блока 45, закроет (через диод 50) за собой данный ключ и поступит на второй установочный вход ждущего мультивибратора 46. Поступление счетных импульсов 89 на вход счетчика 52 прекратится. Одновременно сигнал 88 с выхода ключа 49 блока 45 поступит на вход второй линии 54 временной задержки блока 3.

Спустя время T_з, необходимое для исключения возможности регистрации пьезоэлементом 7 акустического импульса 67 и пьезоэлементом 9 акустического импульса 86, после излучения первого зондирующего импульса 61 второго цикла измерения, информационный сигнал 89 с выхода линии 54 сбросит показания счетчиков 35 и 52 и возвратит в исходное состояние блок 4, а через распределительную схему 5 блок 2.

Через диод 56 информационный сигнал 89 возбудит генератор 36, который в свою очередь через блок 2 возбудит пьезопреобразователь 8 акустического датчика 1. С момента излучения зондирующего 61 начнется второй цикл последовательного зондирования условных слоев резервуара (фиг. 7), а о результатах первого цикла судят по показаниям счетчика 35 (количество полностью заполненных контролируемой средой слоев резервуара) и счетчика 52 (степень заполнения последнего из прозондированных условных слоев за один цикл последовательного зондирования).

В частном случае, когда поверхность контролируемой среды расположена вдоль нижней границы очередного (например четвертого) условного слоя, в качестве второго дополнительного информационного сигнала 89 (фиг. 7) используют стандартный импульс 90 (фиг 8), который вырабатывают в виде импульса переполнения счетчика 52 спустя время 2T₀ с момента формирования первого дополнительного информационного сигнала 87. Для этого выход второго счетчика 52 подключают ко входу второй линии 54 временной задержки блока 3. В результате импульс 90 переполнения через диод 50 возвратит в исходное состояние второй электронный ключ 49 блока 45, а спустя время T_з через диод 56 блока 3 поступит на вход генератора 36, т.е. определит момент формирования переднего фронта первого информационного импульса 82 второго цикла измерения (последовательного зондирования) (фиг. 8).

Операция периодического зондирования.

Минимальное значение (нижняя граница второго условного слоя) и максимальное значение (верхняя граница последнего условного слоя) уровня контролируемой среды в резервуарах систем водоснабжения являются критическими. Устройство, схема которого изображена на фиг. 2, позволяет отслеживать изменение степени заполнения второго условного слоя, для которого операция последовательного зондирования автоматически вырождается в периодическое зондирование указанного слоя.

Для аналогичного отслеживания уровня контролируемой среды, близкого по значению к максимальному, необходимо организовать периодическое зондирование последнего условного слоя резервуара. С этой целью в состав блока 4 предлагается включить дополнительный электронный ключ 59 и объединить через него выход ключа 40 со входом сброса счетчика 52 и выходом линии 54 временной задержки блока 3, а отпирающий и запирающий входы ключа 59 подключить к выходу, соответственно, первого и предпоследнего электронных ключей 37 и 39 блока 4 (фиг. 3). Кроме того, с целью обеспечения сброса показаний счетчика 52 последним информационным сигналом каждого из проводимых циклов измерения, выход указанного счетчика предлагается подключить ко входу линии 54 через дополнительный диод 60.

Включение в состав блока 4 дополнительного ключа 59 позволяет предотвратить поступление второго дополнительного информационного сигнала 88 (фиг. 7) в блок 2 и, тем самым, "заморозить" состояние коммутационных схем 25 30 указанного блока. В результате, дальнейшая работа устройства на фиг. 3 будет заключаться в периодическом возбуждении пьезопреобразоавателя 13 (фиг. 1), сопровождаемым сбросом показаний счетчика 52 без изменения показаний счетчика 35.

При достижении поверхностью контролируемой среды верхней границы последнего условного слоя, очередной информационный сигнал, сформированный на выходе логического элемента 34, через первую линию 53 временной задержки возвратит схемы блока 4 и блока 2 в исходное состояние и, вернувшись через ключ 40 блока 4 в блок 3, сбросит показания счетчика 35, а, через дополнительный диод 60 и линию 54, показания счетчика 52.

При понижении уровня контролируемой среды до нижней границы последнего условного слоя подготовку блоков 2 4 к следующему циклу последовательного зондирования произведет импульс 90 (фиг. 8) переполнения второго счетчика 52.

При колебаниях уровня среды в пределах границ последнего условного слоя проведения операции периодического зондирования данного слоя будет обеспечиваться вторым дополнительным информационным сигналом 88 (фиг. 7), периодически поступающим через диод 56 на возбуждающий вход генератора 36.

На фиг. 4 показана схема блока 3, позволяющая производить отслеживание степени заполнения каждого очередного условного слоя резервуара. От схемы блока 3 на фиг. 3 данная схема отличается тем, что выход второй линии 54 временной задержки информационных сигналов не подключен к блоку 4. Поэтому, по мере заполнения резервуара после периодического зондирования предыдущего слоя, приступают к периодическому зондированию следующего условного слоя, а при понижении уровня контролируемой среды до нижней границы любого из слоев начинают новый цикл последовательного зондирования условных слоев резервуара.

Таким образом, несмотря на возможный разброс значений параметров контролируемой среды, определяющих скорость зондирующих импульсов, распространяющихся вдоль направления изменения уровня контролируемой среды, предлагаемый способ, за счет организации последовательного зондирования условных слоев резервуара, позволяет корректировать частоту следования счетных импульсов при зондировании каждого очередного условного слоя и, тем самым, повысить точность контроля.

Кроме того, увеличение числа пьезопреобразователей позволяет понизить мощность излучаемых зондирующих импульсов и, тем самым, исключить из схемы вторичного прибора устройства для реализации способа энергоемкие элементы.

К достоинствам предлагаемого способа можно отнести резкое снижение емкости счетчика 52 по сравнению с емкостью аналогичного счетчика в прототипе, что позволяет повысить частоту следования счетных импульсов и, тем самым, повысить разрешающую способность способа.

Следует отметить, что при выполнении условия гарантированной регистрации зондирующих импульсов, на основе которых формируются информационные сигналы, в полость измерительной трубки 6 следует поместить поплавок, позволяющий снизить потери мощности акустических импульсов при их отражении поверхностью контролируемой среды.

Формула изобретения

1. Способ контроля уровня жидких сред, заключающийся в том, что излучают акустические импульсы в направлении поверхности контролируемой среды в резервуаре и формируют информационные сигналы, отличающийся тем, что вдоль всего диапазона измерения уровня контролируемой среды производят разметку резервуара на условные слои равной толщины, верхнюю границу первого из которых принимают за минимальное значение уровня контролируемой среды, организуют последовательное зондирование условных слоев, которое для каждого очередного слоя производится при полностью заполненном контролируемой средой предыдущем слое, и которое заключается в том, что совмещают плоскость формирования зондирующего импульса с нижней границей очередного условного слоя, совмещают первую плоскость регистрации зондирующего импульса с нижней границей предыдущего слоя, а вторую плоскость регистрации с верхней границей очередного слоя, излучают зондирующий импульс одновременно в направлении первой и в направлении второй плоскостей его регистрации и при одновременном достижении зондирующим импульсом указанных плоскостей формируют информационный сигнал, который используют при формировании очередного зондирующего импульса и для совмещения плоскостей формирования и регистрации последнего с соответствующими границами условных слоев, и по количеству информационных сигналов, сформированных за один цикл последовательного зондирования определяют значение уровня контролируемой среды.

2. Способ контроля уровня жидких сред, заключающийся в том, что формируют информационный импульс длительностью, равной интервалу времени, необходимому для зондирования базового расстояния, используют данный импульс для автоматической регулировки частоты следования счетных импульсов, излучают акустические импульсы в направлении поверхности контролируемой среды, и формируют информационные сигналы, отличающийся тем, что вдоль всего диапазона изменения уровня контролируемой среды производят разметку резервуара на условные слои равной толщины, верхнюю границу первого из которых принимают за минимальное значение уровня контролируемой среды, организуют последовательное зондирование условных слоев, которое для каждого очередного слоя производится при полностью заполненном контролируемой средой предыдущем слое и которое заключается в том, что совмещают плоскость формирования зондирующего импульса с нижней границей очередного условного слоя, совмещают первую плоскость регистрации зондирующего импульса с нижней границей предыдущего слоя, а вторую плоскость регистрации с верхней границей очередного слоя, излучают зондирующий импульс одновременно в направлении первой и в направлении второй плоскостей его регистрации и при одновременном достижении зондирующим импульсом указанных плоскостей формируют основной информационный сигнал, который используют при формировании очередного зондирующего импульса и для совмещения плоскостей формирования и регистрации последнего с соответствующими границами условных слоев, и по количеству основных информационных сигналов, сформированных за один цикл последовательного зондирования определяют количество условных слоев, полностью заполненных контролируемой средой, при расположении поверхности которой ниже верхней границы очередного зондируемого условного слоя регистрируют зондирующий импульс, излученный в направлении первой плоскости регистрации, регистрируют зондирующий импульс, излученный в направлении второй плоскости регистрации и переотраженный поверхностью контролируемой среды в направлении первой плоскости, формируют в моменты регистрации зондирующего импульса первый и второй дополнительные информационные сигналы, заполняют интервал времени между первым и вторым дополнительными информационными сигналами счетными импульсами и по их количеству определяют степень заполнения последнего из прозондированных условных слоев, после чего приступают к следующему циклу последовательного зондирования условных слоев резервуара, при этом информационный импульс для автоматической регулировки частоты следования счетных импульсов формируют при зондировании каждого очередного условного слоя, а длительность информационного импульса выбирают равной интервалу времени, необходимому для прохождения зондирующим импульсом базового расстояния от плоскости формирования до первой плоскости его регистрации, кроме того, при расположении поверхности контролируемой среды вдоль нижней границы очередного зондирующего условного слоя в качестве второго дополнительного информационного сигнала используют стандартный импульс, который вырабатывают спустя время после момента формирования первого дополнительного информационного сигнала, необходимое для прохождения зондирующим импульсом двух условных слоев резервуара.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при определении степени заполнения последнего условного слоя резервуара организуют периодическое зондирование данного слоя, которое производят до момента достижения поверхностью контролируемой среды верхней или нижней границ зондируемого слоя, после чего приступают к проведению следующего цикла последовательного зондирования условных слоев резервуара.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что при определении степени заполнения очередного условного слоя резервуара организуют периодическое зондирование данного слоя, которое при повышении уровня контролируемой среды производят до момента достижения поверхностью среды верхней границы указанного слоя, после чего приступают к периодическому зондированию следующего условного слоя, а при понижении уровня контролируемой среды до нижней границы зондируемого слоя приступают к проведению следующего цикла последовательного зондирования условных слоев резервуара.

5. Устройство для контроля уровня жидких сред, содержащее двухлучевой акустический датчик в составе пьезопреобразователей, установленных на базовом расстоянии друг от друга, и вторичный прибор в составе блока формирования выходного сигнала, отличающееся тем, что первый и второй лучи диаграммы направленности акустического датчика ориентированы вдоль линии, соединяющей центры плоскостей излучения его преобразователей, минимальное количество которых задается условием обеспечения гарантированной регистрации зондирующего импульса, прошедшее не менее одного базового расстояния, а в состав вторичного прибора включены блок коммутации зондирующих импульсов и блок коммутации информационных сигналов, соединенные между собой через распределительную схему, при этом блок коммутации зондирующих импульсов составлен из коммутационных схем, количество которых определяется количеством пьезопреобразователей акустического датчика, с включением в состав каждой коммутационной схемы первого и второго электронного ключа, за исключением коммутационных схем, соответствующих первому и последнему из равномерно размещенных вдоль направления изменения уровня контролируемой среды пьезопреобразователям и включающих в себя по одному первому электронному ключу, и с объединением в коммутационных схемах входа первого ключа, подключенного к соответствующему пьезопреобразователю, с выходом второго ключа, вход которого является одним из основных входов данного блока, запирающие и отпирающие входы электронных ключей являются дополнительными входами блока, а попарно объединенные выходы первых электронных ключей - выходами данного блока, блок формирования выходного сигнала составлен из первого и второго усилителей информационных сигналов, логического элемента И, логического элемента ИЛИ, счетчика информационных сигналов и генератора зондирующих импульсов, возбуждающий вход которого объединен с входом счетчика информационных сигналов и подключен к выходу логического элемента И, с подключением выхода логического элемента ИЛИ к входу сброса счетчика информационных сигналов, и с подключением выхода генератора к основным входам блока коммутации зондирующих импульсов, нечетные выходы которых подключены к входу первого усилителя данного блока, а четные к входу второго усилителя, кроме того, выход первого и выход второго усилителей информационных сигналов по одному подключены к попарно объединенным и вторым входам логических элементов И и ИЛИ, блок коммутации информационных сигналов составлен из электронных ключей, количество которых соответствует количеству коммутационных схем блока коммутации зондирующих импульсов, содержащих по два электронных ключа, и из двух групп диодов, с подключением выхода первого электронного ключа данного блока, объединенного со своим запирающим входом, к отпирающему входу второго ключа, и с подключением выхода последнего электронного ключа, объединенного со своим запирающим входом, к отпирающему входу первого ключа данного блока и к выходу логического элемента ИЛИ блока формирования выходного сигнала, а через соответствующий диод первой группы диодов выход последнего электронного ключа подключен к запирающему входу каждого из остальных ключей данного блока, выход каждого очередного из которых подключен к отпирающему входу последующего ключа, а через соответствующий диод второй группы диодов - к своему запирающему входу, кроме того, входы электронных ключей данного блока подключены к выходу логического элемента И, блока формирования выходного сигнала, а выходы электронных ключей и общие точки подключения диодов первой и второй их групп через распределительную схему подключены к соответствующим дополнительным входам блока коммутации зондирующих импульсов.

6. Устройство для способа контроля уровня жидкости сред, содержащее двухлучевой акустический датчик в составе пьезопреобразователей, установленных на базовом расстоянии друг от друга, и вторичный прибор в составе блока формирования счетных импульсов и блока формирования выходного сигнала, отличающееся тем, что первый и второй лучи диаграммы направленности акустического датчика ориентированы вдоль линии, соединяющей центры плоскостей излучения его пьезопреобразователей, минимальное количество которых задается условием обеспечения гарантированной регистрации зондирующего импульса, прошедшего не менее трех базовых расстояний, а в состав вторичного прибора включены блок коммутации зондирующих импульсов и блок коммутации информационных сигналов, соединенные между собой через распределительную схему, при этом блок коммутации зондирующих импульсов составлен из коммутационных схем, количество которых определяется количеством пьезопреобразователей акустического датчика, с включением в состав каждой коммутационной схемы первого и второго электронных ключей, за исключением коммутационных схем, соответствующих первому и последнему из равномерно размещенных вдоль направления изменения уровня контролируемой среды пьезопреобразователям и включающих в себя по одному первому электронному ключу, с объединением в указанных коммутационных схемах входа первого ключа, подключенного к соответствующему пьезопреобразователю, с выходом второго ключа, вход которого является одним из основных входов данного блока, запирающие и отпирающие входы электронных ключей являются дополнительными входами блока, а попарно объединенные выходы первых электронных ключей - выходами данного блока, блок формирования выходного сигнала составлен из первого и второго усилителей информационных сигналов, логического элемента И, первый и второй вход которого подключен к выходу соответствующего усилителя, из первого и второго счетчиков, генератора зондирующих импульсов и из первой и второй линий временной задержки информационных сигналов, выход каждой из которых через соответственно первый и второй диоды подключен к возбуждающему входу генератора, с подключением первого выхода генератора к основным входам блока коммутации зондирующих импульсов, нечетные выходы которого подключены к входу первого усилителя данного блока, а четные к входу второго усилителя, блок формирования счетных импульсов составлен из ждущего мультивибратора, к выходу которого подключен вход второго счетчика блока формирования выходного сигнала, из триггера, к выходу которого подключен регулировочный вход ждущего мультивибратора, и из двух электронных ключей, выход первого из которых подключен к своему запирающему входу, к отпирающему входу второго электронного ключа, к первому установочному входу ждущего мультивибратора и к второму установочному входу триггера, выход второго ключа подключен к входу второй линии временной задержки информационных сигналов блока формирования выходного сигнала и объединен с выходом второго счетчика указанного блока, а через первый диод к своему запирающему входу и к второму установочному входу ждущего мультивибратора, а через второй диод, встречно подключенный к первому диоду, выход второго электронного ключа данного блока подключен к выходу логического элемента И блока формирования выходного сигнала и объединен с входом первой линии временной задержки и входом первого счетчика указанного блока, второй выход генератора, в котором подключен к первому входу триггера и к отпирающему входу первого электронного ключа данного блока с объединением входа указанного ключа с входом второго электронного ключа, и с подключением его через параллельно соединенные третий и четвертый диоды блока формирования выходного сигнала соответственно к выходу первого и к выходу второго усилителя указанного блока, блок коммутации информационных сигналов составлен из электронных ключей, количество которых соответствует количеству коммутационных схем блока коммутации зондирующих импульсов, содержащих по два электронных ключа, и из двух групп диодов, с подключением выхода первого электронного ключа данного блока, объединенного со своим запирающим входом, к отпирающему входу второго ключа и с подключением выхода последнего электронного ключа, объединенного со своим запирающим входом и с входом сброса показаний первого и второго счетчиков блока формирования выходного сигнала, к выходу второй линии временной задержки информационных сигналов и к отпирающему входу первого ключа данного блока, а через соответствующий диод первой группы диодов выход последнего электронного ключа подключен к запирающему входу каждого из остальных ключей данного блока, выход каждого очередного из которых подключен к отпирающему входу последующего ключа, а через соответствующий диод второй группы диодов к своему запирающему входу, кроме того, выходы электронных ключей данного блока подключены к выходу первой линии временной задержки блока формирования выходного сигнала, а выходы электронных ключей и общие точки подключения диодов первой и второй их групп через распределительную схему подключены к соответствующим дополнительным входам блока коммутации зондирующих импульсов.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выход последнего электронного ключа блока коммутации информационных сигналов, вход сброса показаний первого счетчика и выход второго счетчика блока формирования выходного сигнала подключены к выходу второй линии временной задержки последнего из указанных блоков и к входу сброса показаний его второго счетчика через дополнительный электронный ключ, включенный в состав блока коммутации информационных сигналов с подключением его отпирающего входа к выходу первого электронного ключа, а запирающего входа к выходу предпоследнего электронного ключа данного блока, при этом вход второй линии временной задержки блока формирования выходного сигнала подключен к выходу его второго счетчика через дополнительный диод.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выход последнего электронного ключа блока коммутации информационных сигналов и вход сброса показаний первого счетчика блока формирования выходного сигнала объединены с входом его второго счетчика, подключенным к входу первой линии временной задержки последнего из указанных блоков через дополнительный диод.

9. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что его акустический датчик выполнен в виде измерительной трубки с равномерно размещенными в ней цилиндрическими пьезопреобразователями, первый из которых установлен на горизонтальном участке измерительной трубки, вертикально подвешенной в резервуаре с контролируемой средой с выполнением условия равенства расстояния от первого пьезопреобразователя до точки пересечения осей вертикального и горизонтального участков измерительной трубки с расстоянием от данной точки до дна резервуара.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что его акустический датчик выполнен в виде измерительной трубки с равномерно размещенными на ней цилиндрическими пьезопреобразователями, первый из которых установлен на горизонтальном участке измерительной трубки, вертикально подвешенной в резервуаре с контролируемой средой с выполнением условия равенства расстояния от первого пьезопреобразователя до точки пересечения осей вертикального и горизонтального участков измерительной трубки с расстоянием от данной точки до дна резервуара.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8