Акустический уровнемер

 

Союз Советских

И ОБРЕТЕНИЯ (i(i 5966ОВ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.06.76 (21) 2370905/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 01.02.78 (51) М. Кл G 01F 23/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР ио делан изобретений и открытий (53) УДК 681.128.82 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. А. Штамбергер, Е. Е. Добров, О. Л. Резник и В. Г. Плотников

Ивано-Франковский институт нефти и газа (71) Заявитель (54) АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области измерительной техники и приборостроения и может быть использовано для измерения уровня жидких сред в различных областях промышленности.

Известны акустические уровнемеры (1), содержащие генератор, излучатель и приемник акустических колебаний и трубчатый резонатор.

Из известных акустических уровнемеров наиболее близким по технической сущности является устройство электроакустического типа для измерения уровня жидкости (2), содержащее генератор акустических колебаний, цепь положительной обратной связи которого включает микрофон, излучатель акустических колебаний и трубчатый резонатор, осуществляющий акустическую связь между излучателем и микрофоном, Частота колебаний на выходе генератора равна частоте основного тока трубчатого резонатора в том случае, если полоса пропускания акустической аппаратуры не ограничена.

В реальных условиях полоса пропускания акустической аппаратуры всегда ограничена.

Особенно часто имеет место ограничение характеристики пропускания в области нижних частот, например, при измерении уровней, превышающих 5 — 6 м, что обусловлено необходимостью применения излучателей соизмеримых размеров. Использование промышленных излучателей обычных типов приводит к тому, что генератор известного устройства

5 возбуждается не на основном тоне, а на одном из обертонов, номер которого зависит от измеряемой величины. Таким образом, при ограниченной полосе пропускания акустической аппаратуры устройство не обеспечивает

10 измерения уровня в широком диапазоне.

Цель изобретения — расширение пределов измеряемых уровней.

Это достигается тем, что в предлагаемый акустический уровнемер введены автомати15 чески перестраиваемый фильтр, включенный последовательно в цепь положительной обратiioA связи генератора, демодулятор, вход которого присоединен к выходу генератора, а выход через формирователь импульсов при20 соединен к входам измерителя интервалов времени и устройства управления, выход которого подключен и автоматически перестпаиваемому фильтру.

Такая конструкция уровнемера позволяет

25 применять в нем в качестве излучателя акустических колебаний любой стандартный электродпнамический громкоговоритель.

На чертеже показана структурная схема

30 акустического уровнемера.

590608

50 (2l — 1)c ! 4 э где i — номер обертона; с — скорость звука;

L — длина незаполненной жидкостью части трубчатого резонатора.

Акустический уровнемер содержит генератор 1, представляющий собой усилитель, охваченный положительной обратной связью.

Цепь положительной обратной связи состоит из микрофона 2, который через узкополосный фильтр 3 с автоматически перестраиваемой резонансной частотой присоединен к входу усилителя, излучателя 4, присоединенного к его выходу, и трубчатого резонатора 5, осуществляющего акустическую связь между микрофоном и излучателем. К выходу генератора подключен демодулятор 6, который через формирователь 7 импульсов соединен с входом измерителя 8 интервалов времени. Выход формирователя 7 импульсов через устройство

9 управления подключен к цепи управления автоматически перестраиваемого фильтра 3.

В процессе измерения уровня узкополосный фильтр 3 при помощи устройства 9 управления перестраивается таким образом, что его резонансная частота линейно возрастает.

При этом генератор последовательно возбуждается на частотах обертонов, входящих в полосу пропускания аппаратуры. Демодулятор 6 выделяет из сигнала на выходе генератора огибающую. Формирователь 7 импульсов формирует из пиков огибающей прямоугольные импульсы, которые подаются на измеритель 8 интервалов времени и на устройство 9 управления. После прихода на устройство 9 управления двух импульсов перестройка фильтра прекращается и он возвращается в исходное состояние. Измеритель 8 интервалов времени измеряет интервал времени между двумя соседними импульсами, приходящими с формирователя. При линейной перестройке фильтра 3 это время обратно пропорционально длине незаполненной жидко-. стью части трубчатого резонатора.

Известно, что частоты основного тона и обертонов трубчатого резонатора с одной

«жесткой крышкой» и с одной «мягкой крышкой» определяются выражением

Расстояние йо частоте между любымй сд-. седними обертонами определяется из выражени.я

bf=

2L

Если функция перестройки фильтра 3 во в емени определяется выражением (=К1, где. — коэффициент пропорциональности; время, то интервал времени, соответствующий перестройке фильтра на Af, равен

Кс

2L

Следовательно, показания измерителя интервалов времени 8 обратно пропорциональны длине незаполненной части трубчатого резонатора 1, что при известной длине резонатора позволяет определить искомый уровень.

В предлагаемом уровнемере в отличие от известных об уровне судят не по частоте основного тона, а по разности частот двух любых соседних обертонов. Это обстоятельство позволяет измерять уровень в широком диапазоне при ограниченной полосе пропускания акустической аппаратуры. В результате в качестве источника и приемника звука можно использовать выпускаемые промышленностью малогабаритные элементы.

Формула изобретения

Акустический уровнемер, содержащий генератор акустических колебаний, цепь положительной обратной связи которого включает микрофоц, излучатель и трубчатый резонатор, отл ич а ющийся тем, что, с целью расширения пределов измеряемых уровней, в неге введены автоматически перестраиваемый фильтр, включенный последовательно в цепь положительной обратной связи генератора, демодулятор, вход которого присоединен к выходу генератора, а выход через формирователь импульсов присоединен к входам измерителя интервалов времени и устройства. управления, причем выход последнего подключен к автоматически перестраиваемому фильтру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP¹230448, кл. G 01F 23/28, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 117805,. кл. G 01F 23/28, 1958-.

Составитель Е. Артамонова

Редактор Т, Рыбалова

Техред И, Карандашова

Корректор Л. Денискина

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3251/16 Изд. № 185 Тираж 907

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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