Датчик ультразвукового уровномера

 

(1 1 30878I

С©иаз С@@етс@мн

Соцаталмстмчества

Ресвублик (61) Зависимое от авт. свидетельства (223 ЗаивлеисРХ е07 68 (21) 255577/Х8ХО с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано15.08.74Бюллетеиь № >Q (5l) М Кл.

В 063 I/06

Гаеударстааннык комктет Соната атнннстроа СССР ао делам изобретений и открытий (53) УИК

68I I28:554.32I .

9 (088.8) (45)!дата опубликования описания т- - (72) Авторы изобретения

Б.Е. Михалев,П.К.Дрожжин,А.И.Опарин,А.Б,Степанов и

И.П.Дроздовский

{71) Заявитель

Ж )ДАТЧИК УЛЬТРАЗВУКОВОГО УРОВНОМЕРА

Изобретение относится касается ультразвукового приборостроения и может использоваться для измерения уровня жидкости.

Известные спиральйые датчики не обладают достаточной жесткостью для обеспечения необходимой надежности и точности, особенно при больших измеряемых уровнях (в несколько: метров).

Предлагаемый датчик ультразвукового уравномера отличается тем, что он снабжен цилиндрическим корпусом с отверстиями, внут ри которого через системы крепления и натяга установлены акустически соединенные через наконечники с преобразователями волноводы, выполненные в виде металлических лент толщиной, обеспвчивакцтей скорость изгибных воля в ленте большей скорости ультразвука в контролируемой жидкости, а между волновадами укреплен отраlжатель в виде ряда параллельных

Г пластин, расположенных одна над

t друго йа общем держателе. цтражатель может быть выполнен в виде металлической ленты толщиной, равной толщине волноводов, с перфорированными прямоуголь ными отверстиями, расстояние между которыми составляет половину длины изгибной волны. указанные конструктивные отличия повышают точность измерений и надежность датчика.

На фиг.1 изображен датчик с вырезами, общий вид; на фиг.2— пластинчатйй отражатель, вид сбоку; на фиг.З вЂ” отражатель в виде перфорированной ленты; на фиг.4— ход лучей в пластинчатом отражателе; на фиг.5 — то же, в отражателе в виде йерфорированной ленты.

Корпус I датчика представляет собой полый цилиндр, в нижней части которого имеются отверстия.

В верхней части к корпусу приварен уплотняющий фланец 2 для крепле3 ния к крышке контролируемого сосуда. Выше фланца приварен стакан, в котором смонтированы излучающий и приемный преобразователи 3, акустически связанные через наконечники 4 с ленточными волноводами 5, натянутыми параллельно один другому с помощью натяжного устроиства внутри цилиндра. Ленточные волноводы с большим усилием прижимаются к торцам наконечников, обеспечивая надежный акустический контакт.

Натяжное устройство расположено в верхней части корпуса и состоит из коромысла б, пружины 7 и натяжного болта 8. Сверху оно герметически закрывается крышкой 9. Нижняя часть вс лноводов прикреплена при помощи замка IO к дну корпуса. В Верхней части волноводы изолируются акумтически от коромысла при помощи многозвенных шарниров (цепей) И.

Между волноводами укреплен отражатель, представляющии собой ряд параллельных пластин I2, размещенных одна над другой на общем держателе I3. Отражатель может быть также вйполнен в виде металлической ленты 4 толщиной, авной толщине волноводов, с пер== орационными прямоугольными отверстиями, расстояние между которыми составляет половину длины изгибной волны. Такой отражатель более технологичен по сравнению с пластинчатым.

Толщина ленточного волновоЪ

rafa> ф рения. Толщина рефлекторов выбирается из условия максимального отражения, т.е. равной

Я ад где с — скорость продольных волн в материале рефлектора;

n — - произвольное целое чйсло.

1о Датчик уравномера работает следующим образом.

На один из преобразователей

3 подается электрический радиоим пульс от передающего устройства. 5 Этот импульс преобразуется в акустический и в виде продольной волны поступает через наконечник на передающий ленточный волновод

5. В ленточном волноводе возбуж дается нулевая асимметричная волна Лэмба, которая распространяется вниз (от шарниров П в верхней части происходит отражение книзу). Достигнув уровня 5 жидкости, волна излучается в нее под некоторым углом к ленте, зависящим от скорости звука в жидкости при заданной частоте и толщине ленты (см. фиг.4). Затем î волна отражается от блйжайшего от поверхности рефлектора и падает на приемныр ланточный волновод под соответствующим углом.

Так как волноводы имеют одинакозб вую толщину, то угол падения на приемный волновод соответствует максимальной чувствительности.

Колебания по приемному волноводу передаются вверх, до на5

При использовании в качестве отражателя перфорированной ленты энергия поступает с передающего на приемный волновод благодаря резонансу перемычки между перфорационными отверстиями на изгибной моде. Иадающая волна возбуждает перемычку, в которой возникает прямая и отраженная волна от соседних отверстий.

)0

Ход лучей в этом случае показан на фиг.5.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕГЕНИЯ

I, Датчик ультразвукового уравномера, содержащий излучающий и приемный преобразователи, систему крепления и волноводы, о т л и ч а ю шийся тем, что, с цель повышения точности и надежности в работе, он снабжен

Ю цилиндрическим корпусом с отверстиями, внутри которого через системы крепления и натяга установлены акустически соединенные через наконечники с преобразователями волноводы, выполненные в виде металлическйх лент толщиной, обеспечивающей скорость изгибных волн в ленте, большую скорость ультразвука в контролируемой жидкости, а между волноводами укреплен отражатель в виде ряда параллельных пластин, расположенных одна над другой йа общем держателе.

2. Датчик по п.I, о т л и ч а; ю щ и " с я тем, что отражатель выполнен в виде металлической ленты, толщиной, равной толщине волноводов, с перфорационными прямоугольными отверстиями, расстояние между которыми составляет половину длины изгйбной волны.

Составитель Л /именин

РеаапоРВ. Р техрел тйа@аимоФакорректорн.цДдgyppg„

Заказ!

393 Изд. а Р Тираж Qj5 Йодпнсыое

ЦНИИПИ Государственного комктета Совета Министров СССР по делам изобретений ы открытый

Москва, 1ИОЗЬ, Раушскак наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-б9, Бережковская наб. ° 24