Ультразвуковой уровнемер

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано для контроля уровня жидкости в замкнутых резервуарах. Сущность: устройство содержит приемно-излучающий блок, размещенный на крышке резервуара с исследуемой жидкостью с ее внутренней стороны и подключенный к нему импульсный генератор. В состав приемно-излучающего блока входят излучающий и приемный электроакустические преобразователи и шаговый двигатель. Изобретение направлено на повышение точности производимых измерений и надежности устройства с одновременным обеспечением простоты конструкции. Бесконтактность измерения и высокая точность контроля уровня жидких сред достигаются использованием ультразвуковых уровнемеров. 1 ил.

 

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидких сред в закрытых резервуарах.

Наиболее эффективными для дистанционного непрерывного контроля уровня жидкости являются ультразвуковые уровнемеры.

Известно устройство измерения уровня жидких сред, которое основано на измерении времени поглощения ультразвуковых колебаний. В закрытом резервуаре применяется устройство для контроля уровня жидкости по затуханию ультразвуковых волн, распространяющихся в стенке резервуара с исследуемой жидкостью, содержащее излучатель и приемник, установленные на внешней поверхности резервуара, генератор, амплитудный детектор, усилитель, мультивибратор, релейный каскад [Авторское свидетельство СССР №343155, М. кл. G01F 23/28, 22.06.1972].

К недостаткам данного метода следует отнести влияние температуры жидкости в резервуаре на амплитуду принятого приемником сигнала, что увеличивает погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату заявляемому является ультразвуковой уровнемер, основанный на измерении времени прохождения акустического ультразвукового импульса по звукопроводу, установленному вертикально внутри емкости, от излучателя, размещенного внутри плавающего на поверхности жидкости поплавка, до приемника [Патент Российской Федерации №2156962, М. кл. G01F 23/296, G01F 23/68, 27.09.2000].

Недостатком известного уровнемера является то, что данное устройство не обеспечивает одновременного выполнения бесконтактности контроля уровня и удовлетворительной точности.

Задачей изобретения является создание достаточно простого по конструкции, точного и надежного прибора для измерения уровня жидких сред в закрытых резервуарах.

Поставленная задача достигается тем, что в ультразвуковом уровнемере, содержащем импульсный генератор, излучающий и приемный электроакустические преобразователи, в отличие от прототипа излучающий и приемный преобразователи размещены в приемно-излучающем блоке, расположенном на внутренней стороне крышки резервуара с контролируемой жидкостью, при этом излучатель установлен под углом, отличным от прямого, с возможностью регулирования угла подачей электрического импульса на шаговый двигатель, который подключен к излучателю и расположен в приемно-излучающем блоке.

Структурная схема предлагаемого ультразвукового уровнемера представлена на чертеже.

Ультразвуковой уровнемер содержит размещенный на внутренней стороне крышки резервуара 1 приемно-излучающий блок 2, состоящий из излучающего и приемного электроакустических преобразователей 3 и 4 и шагового двигателя 5, и подключенный к приемно-излучающему блоку 2 импульсный генератор 6.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждение излучающего электроакустического преобразователя 3 осуществляется электрическими импульсами генератора 6. Излучающий преобразователь 3 расположен под углом, отличным от прямого. Изменения угла положения излучателя 3 регулируются подачей электрических импульсов на шаговый двигатель 5, соединенный с излучающим преобразователем 3. Полученная продольная ультразвуковая волна, распространяясь под углом, заданным положением излучателя, попадает на боковую стенку резервуара с исследуемой жидкостью 1, после отражения от которой доходит до границы раздела воздух-жидкость. От границы раздела сред с различным волновым сопротивлением ультразвуковой импульс отражается и попадает на боковую стенку резервуара с жидкостью 1. Отраженные от стенки резервуара 1 ультразвуковые колебания, несущие информацию о контролируемом уровне жидкой среды, принимаются приемным электроакустическим преобразователем 4, который преобразует полученный ультразвуковой импульс в электрический импульсный сигнал.

Таким образом, предлагаемый уровнемер позволяет обеспечить высокую точность и надежность устройства и тем самым решить поставленную задачу. Высокая надежность прибора достигается: отсутствием механической и электрической связи между жидкостью и предлагаемым устройством; использованием в качестве излучателя и приемника ультразвукового импульса пьезокерамических преобразователей. Повышение точности обусловлено увеличением времени прохождения ультразвука от излучателя к приемнику за счет отражения ультразвукового импульса от стенок резервуара с жидкостью, уровень которой контролируется.

Ультразвуковой уровнемер, содержащий импульсный генератор, излучающий и приемный электроакустические преобразователи, отличающийся тем, что излучающий и приемный преобразователи размещены в приемно-излучающем блоке, расположенном на внутренней стороне крышки резервуара с контролируемой жидкостью, при этом излучатель установлен под углом, отличным от прямого, с возможностью регулирования угла подачей электрического импульса на шаговый двигатель, который подключен к излучателю и расположен в приемно-излучающем блоке.