Способ контроля уровня жидких и сыпучих сред в резервуарах

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области ультразвуковых электроакустических измерений. В контролируемом резервуаре создают акустическое поле с помощью электроакустических излучателей. Излучатели располагают вертикально на внешней поверхности звукопроводящих стенок резервуара с требуемой дискретностью. Уровень среды контролируют по изменению фазового сдвига между подводимым к смежным излучателям напряжением и потребляемым ими током. Значение уровня определяют как границу между двумя смежными излучателями, которые работают выше и ниже уровня среды. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости способа путем исключения зависимости результатов контроля от параметров среды. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области ультразвуковых электроакустических измерений.

Одним из направлений применения ультразвука в технике являются измерения расстояний (размеров), к числу которых можно отнести и уровни сред в различных резервуарах.

Известно большое разнообразие способов контроля этой величины, которые, в частности, сводятся к тому, что в контролируемом резервуаре создают акустическое поле и уровень среды оценивают по результатам обработки информации о характеристиках поля, получаемой с помощью одного или нескольких датчиков - электроакустических приемников /1-4/.

Недостатком этих способов являются высокие погрешности контроля из-за влияния акустических неоднородностей среды (температуры, плотности и скорости звука), а также формы и материала стенок резервуара.

Наиболее близким из аналогов по технической сущности к заявляемому изобретению является способ контроля уровня жидких сред в вертикальных резервуарах /5/.

Существенным недостатком данного технического решения является необходимость нарушения целостности стенки резервуара для установки излучателей в получаемых отверстиях.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности устройства, реализующего данный способ, ввиду его значительного упрощения, а также повышение помехоустойчивости самого способа путем исключения зависимости результатов контроля от характеристик среды (однородности, температуры, инородных включений и т.д.).

Указанный результат достигается тем, что при контроле уровня среды электроакустические излучатели располагают на внешней поверхности звукопроводящих стенок резервуара, а уровень среды контролируют по изменению фазового сдвига между подводимым к этим смежным излучателям напряжением и потребляемым ими током. При этом используют известное в теории электроакустических преобразователей их свойство изменять свое сопротивление излучения (а именно, реактивную его составляющую) в зависимости от силы противодействия, т. е. , в нашем случае, от воздействия внешней среды на колеблющуюся его поверхность. Это и приводит к тому, что при работе одного из двух смежных излучателей, расположенного выше уровня среды, через звукопроводящую стенку резервуара, т. е. в воздух, сопротивление излучения будет иметь меньшую реактивную составляющую, чем в случае, когда излучение производят вторым излучателем ниже этого уровня, т.е. при давлении среды на внутреннюю поверхность резервуара. Изменение реактивной составляющей в сопротивлении излучения фиксируют с помощью фазометра, которым измеряют сдвиг по фазе между подводимым к излучателям напряжением и потребляемым ими током.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в качестве контролируемого параметра, однозначно связанного с уровнем среды в резервуаре, используют электрические характеристики излучающих через звукопроводящую стенку контролируемого резервуара электроакустических излучателей, а именно фазовый сдвиг между подводимым к ним напряжением и потребляемым током. Это отличие обеспечивает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

Реализация заявляемого способа поясняется с помощью установки (см. чертеж), которая содержит генератор ультразвуковых сигналов 1, фазометр 2 и электроакустические излучатели 3, расположенные на внешней поверхности резервуара 4. Контроль уровня среды проводят, подключая к генератору через фазометр излучающие преобразователи. По резкому скачку в показаниях фазометра от двух смежных излучателей определяют границу или уровень среды в резервуаре. Требуемую точность контроля обеспечивают соответствующим выбором дискретности расположения излучателей.

Преимущества заявленного способа перед прототипом определяются прежде всего тем, что с его реализацией снимается необходимость нарушения целостности резервуаров для установки излучателей и все ограничения на однородность, температуру и другие характеристики среды, а также на наличие инородных тел. Способ может быть реализован на резервуарах, уже находящихся в эксплуатации.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Бергман А. Ультразвук и его применение в науке и технике. ИЛ. М., 1957, с.406.

2. Патент США N 3922914, МПК G 01 F 23/28. Каталог переводов описаний изобретений, М., 1988, N 5, с.88.

3. Патент РФ N 2037144, МПК G 01 F 23/28. 1995. БИ N 6.

4. Патент РФ N 2047844, МПК G 01 F 23/28, 1995. БИ N 26.

5. Патент Франции N 2436372, МПК G 01 F 23/28, заявленный 13.09.78 г., опубл. 11.04.80 г. - прототип.

Формула изобретения

Способ контроля уровня жидких и сыпучих сред в резервуарах, заключающийся в том, что в контролируемом резервуаре создают акустическое поле с помощью электроакустических излучателей, вертикально расположенных с требуемой дискретностью, и значение уровня определяют по электрическим характеристикам самих излучателей как границу между двумя смежными излучателями, работающими выше и ниже уровня среды, отличающийся тем, что излучатели располагают на внешней поверхности звукопроводящих стенок резервуара, а уровень среды контролируют по изменению фазового сдвига между подводимым к этим смежным излучателям напряжением и потребляемым ими током.

РИСУНКИ

Рисунок 1