Резонансный сигнализатор уровня

 

Изобретение относится к технике контроля уровня жидких сред и может быть применено в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Устройство содержит накладной пьезоэлектрический преобразователь, первый и второй детекторы, согласующий трансформатор, генератор качающейся частоты, радиочастотный кабель, разделительный конденсатор, усилитель, первый и второй компараторы, источники опорных напряжений противоположной полярности и индикаторный блок. Пьезоэлектрический преобразователь акустически связан с внешней поверхностью резервуара. Первый детектор, согласующий трансформатор и пьезоэлектрический преобразователь подключены параллельно. Согласующий трансформатор соединен с помощью радиочастотного кабеля с генератором качающейся частоты и вторым детектором. Между выходом второго детектора и входом усилителя включен разделительный конденсатор. Выход усилителя подключен к входам первого и второго компараторов. Вторые входы первого и второго компараторов соединены с источниками опорных напряжений противоположной полярности. Выходы компараторов подключены к индикаторному блоку. Технический результат состоит в расширении температурного диапазона сигнализации уровня жидкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике контроля уровня жидких сред и может найти применение в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Известны сигнализаторы уровня, содержащие преобразователи, излучающие ультразвуковые колебания, принимающие и преобразующие их величину в постоянное напряжение, которое изменяется в зависимости от наличия или отсутствия жидкости на уровне установки преобразователя (см.авторское свидетельство СССР 987399, кл. G 01 F 23/28, 1982 г.; авторское свидетельство СССР 1397837, кл. G 01 F 23/28, 1988 г.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой сигнализатор уровня по заявке 99127798/28 (029235), содержащий накладной пьезоэлектрический преобразователь с параллельно включенными первым детектором и согласующим трансформатором, соединительный кабель, генератор, управляемый напряжением, второй детектор, сумматор-усилитель, блок индикации и релейный блок.

Недостатком известного устройства является сохраняющаяся зависимость показаний сигнализатора от температуры как окружающей среды, так и контролируемой жидкости. Зондирование на переменной частоте компенсирует температурные изменения скорости звука в стенке резервуара, но температурные изменения свойств акустического контакта, а также электрических параметров радиоэлементов в датчике приводят к "плаванию" постоянного напряжения, поступающего с датчика на вход усилителя. При больших температурных перепадах это может привести к ложному срабатыванию сигнализатора.

Цель изобретения - расширение температурного диапазона сигнализации уровня жидкости.

Поставленная цель достигается том, что между выходом второго детектора и входом усилителя включен разделительный конденсатор, а выход усилителя подключен к входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с источниками опорных напряжений противоположной полярности, а выходы компараторов подключены к индикаторному блоку, который содержит триггер, соединенный по установочному входу с выходом первого компаратора, а по сбросовому входу - с выходом второго компаратора, причем триггер связан также со схемой предварительной установки, схемой индикации и релейной схемой.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства. Сигнализатор содержит пьезоэлектрический преобразователь 1, акустически связанный со стенкой резервуара, параллельно которому включены первый детектор 2 и согласующий трансформатор 3, связанный через первый разделительный конденсатор С1 с радиочастотным кабелем 4, центральная жила которого гальванически соединена с выходом первого детектора, а другой конец радиочастотного кабеля связан через второй разделительный конденсатор С2 с генератором качающейся частоты 5, а центральная жила гальванически соединена со входом второго детектора 6, выход которого через третий разделительный конденсатор С3 подключен ко входу усилителя 7, связанного с первыми входами компараторов 8 и 9, вторые входы которых подключены к источникам опорных напряжений противоположной полярности. Выходы компараторов соединены с индикаторным блоком 10, содержащим триггер 11, связанный по установочному входу с выходом первого компаратора, а по сбросовому - с выходом второго компаратора. Триггер соединен также со схемой предварительной установки 12, схемой индикации 13 и релейной схемой 14.

Сигнализатор работает следующим образом. После включения питания начинает работать генератор качающейся частоты 5, центральная частота которого соответствует резонансу стенки, когда в толщине стенки укладывается целое число полуволн акустических колебаний. При этом условие в контуре, состоящем из вторичной обмотки согласующего трансформатора 3 и емкости пьезоэлемента, амплитуда колебаний максимально зависят от наличия или отсутствия жидкости за стенкой резервуара. На выходе первого детектора формируется постоянное напряжение, соответствующее амплитуде колебаний в контуре. Это напряжение выделяется вторым детектором 6 на другом конце радиочастотного кабеля 4 и через разделительный конденсатор С3 подается на вход усилителя 7. Постоянная времени дифференцирующей цепи С3, входное сопротивление усилителя выбирается соответствующей процессу изменения уровня жидкости в резервуаре. Отрицательные перепады напряжения на выходе усилителя 7 соответствуют появлению жидкости на уровне установки датчика, а положительные - пропаданию.

Таким образом, срабатывание компаратора 8, устанавливающее триггер 11 в "1", соответствует подъему жидкости, а срабатывание компаратора 9, сбрасывающие триггер 11 в "0", соответствует опусканию жидкости. Предварительно триггер 11 устанавливается в состояние, соответствующее реальному положению жидкости, с помощью схемы предварительной установки 12. Но это может и не потребоваться, т.к. после однократного прохождения жидкостью места установки датчика триггер 11 сам установится в нужное состояние.

Предлагаемое техническое решение выгодно отличается от прототипа практически полным отсутствием зависимости показаний сигнализатора от температуры.

Формула изобретения

1. Резонансный сигнализатор уровня, содержащий накладной пьезоэлектрический преобразователь, акустически связанный с внешней поверхностью резервуара, с параллельно подключенными первым детектором и согласующим трансформатором, соединенным с помощью радиочастотного кабеля с генератором качающейся частоты и вторым детектором, отличающийся тем, что между выходом второго детектора и входом усилителя включен разделительный конденсатор, а выход усилителя подключен к входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с источниками опорных напряжений противоположной полярности, а выходы компараторов подключены к индикаторному блоку.

2. Сигнализатор по п. 1, отличающийся тем, что индикаторный блок содержит триггер, соединенный по установочному входу с выходом первого компаратора, а по сбросовому - с выходом второго компаратора, причем триггер связан также со схемой предварительной установки, схемой индикации и релейной схемой.

РИСУНКИ

Рисунок 1