Ультразвуковой дискретный уровнемер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i ) 540151

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.12.74 (21) 2079334/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25,12.76. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 07.02.77 (51) М. Кл.2 6 01 F 23/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 681.128.82 (088.8) по делам изооретений и открытий (72) Авторы изобретения

Н. С. Беляева, Ю. Б. Горбаткин и А. А. Свицын (71) Заявитель (54) УЛЪТРАЗВУКОВОЙ ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применен для измерения уровня различных жидкостей, в том числе агрессивных и криогенных.

Известны ультразвуковые дискретные уровнемеры, в которых чувствительные элементы представляют собой двухщуповую систему, состоящую из излучателя и приемника (1).

Недостатком таких систем является наличие сигнала помехи, поступающего от излучателя на .приемник по металлу корпуса.

Устранение указанного недостатка шло по пути усложнения конструкции, а именно: выполнением на боковых поверхностях корпуса, соединяющего излучатель и приемник резонансных ребер, выполнением ультразвукового преобразователя в виде акустической линии задержки помех, образованной цельнометаллической конструкцией, соединяющей излучатель и приемник (2), (3).

Другим недостатком двухщуповых систем является требование идентичности характеристик излучателя и приемника, что усложняет их изготовление, так как требует тщательного отбора пьезоэлементов.

Из известных конструкций ультразвуковых дискретных уровнемеров наиболее близким по технической сущности к предложенному является ультразвуковой дискретный уровнемер, содержащий датчик с чувствительными элементами, генератор тактовых импульсов, импульсный генератор и приемные устройства (4).

Каждый из чувствительных элементов датчика выполнен в виде одного пьезопреобразователя с двусторонним излучением, при котором импульс, излучаемый первым пьезопреобразователем, при наличии жидкости, возбуждает второй, а второй — третий льезопреобрато зователь и т. д.

Однако принцип последовательности срабатывания чувствительных элементов от первого к последнему ненадежен, так как нарушение акустического контакта хотя бы одной излучающей поверхности чувствительного элемента соответствует по показаниям уровнемера состоянию отсутствия жидкости, начиная с уровня расположения дефектного элемента.

Такой уровнемер не пригоден для работы в

20 агрессивных жидкостях, так как его трудно выполнить герметичным и в то же время надежным. Двустороннее кпепление пьезоэлемента к защитным донышкам корпуса, при котором пьезоэлемент оказывается зажатым, мо25 жет вызвать при температурных перепадах, а также вследствие того, что сам пьезоэлемент представляет собой колебательную систему, нарушение акустического контакта.

Недостатком такого уровнемера являются

30 также специальные требования к конструкции

540151

3 в части отбора пьезоэлементов и настройки, так как принцип последовательного возбуждения чувствительных элементов накладывает требование к их идентичности.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Для этого в предлагаемом устройстве чувствительные элементы датчика выполнены в виде пьезопреобразователей с расположенными на фиксированном расстоянии от них отражателями, входы импульсных генераторов, установленных по количеству чувствительных элементов, соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а их выходы — с соответствующими пьезопреобразователями и приемными устройствами.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из датчика 1, приемновозбуждающего устройства 2 и вторичного прибора 3. Датчик представляет собой штангу-трубу 4, на которой через держатели 5 на фиксированных расстояниях смонтировано N чувствительных элементов 6, выполненных в виде пьезопреобразователя 7 с отражателем

8. Провода от пьезопреобразователей протягивают внутри штанги-трубы 4.

Приемно-возбуждающее устройство 2 содержит тактовый генератор 9 и для каждого чувствительного элемента свой импульсный генератор 10 и приемное устройство 11. Командой с тактового генератора 9 импульсные генераторы 10 одновременно возбуждают каждый свой пьезопреобразователь 7. Если пьезопреобразователь находится в жидкости, то он излучает в жидкость ультразвуковой импульс, который, пройдя расстояние до отражателя 8 и обратно, преобразуется пьезопреобразователь в электрический импульс.

Приемное устройство 11 формирует временной сигнал, соответствующий .временному интервалу от момента возбуждения пьезопреобразователя до момента получения отраженного импульса. Временной сигнал фиксируется вторичным прибором как наличие жидкости между пьезопреобразователем и отражателем.

При сливе, в момент отрыва жидкости от излучающей поверхности пьезопреобразователя, происходит исчезновение отраженного импульса. Момент исчезновения отраженного импульса и-ой чувствительной точки фиксируется вторичным прибором как момент перемещения IIOложения уровня ниже излучающей поверхности этой точки.

Выбор расстояния от отражателя производится исходя из условия обеспечения надежного срабатывания уровнемера при наличии колебаний пьезопреобразователя после возбуждения. Характер этих колебаний затухающий, а так как длительность колебаний пьезопреобразователя в сухом состоянии больше, чем у пьезопреобразователя, находящегося в жидкости, при выборе расстояния до отражателя принимается во внимание характер колебаний сухого пьезопреобразователя. При этом время прохождения ультразвукового импульса до отражателя и обратно (4„) выбирается большим длительности колебаний сухого пьезопреобразователя на уровне амплитуды, равной амплитуде приемного импульса. Выбор величины 1„ должен производиться с учетом чувствительности приемного устройства и установки отражателя на возможно близком расстоянии от излучающей:поверхности пьезопреобразователя. Величина t — расстояние от отражателя при установленной величине 4„— находится из выражения 1= / С 1„„, где С— скорость ультразвука в контролируемой жидкости.

Предлагаемый ультразвуковой дискретный уровнемер надежен в работе, так как чувствительные элементы срабатывают независимо один от другого. Кроме того, выполнение пьезопреобразователем роли излучателя-приемника не требует тщательного подбора излучателю идентичного приемника, как принято при изготовлении;всех известных дискретных уровнемеров, что значительно упрощает конструкцию в части изготовления и настройки уровнемера.

Формула изобретения

Ультразвуковой дискретный уровнемер, содержащий датчик с чувствительными элементами, генератор тактовых импульсов, импульсный генератор и приемные устройства, отлич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, чувствительные элементы датчика выполнены в виде,пьезопреобразователей с расположенйь1ми на фиксированном расстоянии от них отражателями, входы импульсных генераторов, устайовленных по количеству чувствительных элементов, соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а их выходы — с соответствующими пьезопреобразователями и приемными устройствами, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бабйков О. И., «Контроль уровня с помощью ультразвука», «Энергия», 1971, стр. 50 — 51.

2. Авт. св. СССР № 306353, М. Кл. G 01F

23/28, 71.

3. Авт. св. СССР № 301180, М. Кл. В 06В

1/06, 71.

4. Авт. св. СССР ¹ 373541, М. Кл. G 01F

23/28, 73.

540151

Составитель Е. Артамонова

Техред Л. Гладкова

Редактор Г. Киселева

Корректор Л. Орлова

Типография, Hp. Сапунова, 2

Заказ 3093/14 Изд. № 387 Тира>к 864 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раупккая наб., д. 4/5