Датчик ультразвукового уровнемера

 

А. А. Авраменко, B. В. Демьянов и К. Х., Зафран

1 (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ДАТЧИК УЛЬТРАЗВУКОВОГО УРОВНЕМЕРА

Изобретение относится к области ,ультразвуковых измерений и может быть использовано в датчиках ультразвуковых уровнемеров, предназначенных для контро1 ля уровня различных жидкостей, в том числе криогенных, электропроводящих и агрессивных.

Известны датчики ультразвуковых уровнемеров, содержащие приемный и передающий пьеэопреобраэователи, выполнен10 ные в виде стаканов с закрепленными на дне пьезоэлементами (11.

Недостатком такого датчика является недостаточно высокая помехоустойчИвость и точность измерения уровня.

Иэ известных датчиков ультразвуковых уровнемеров наиболее близким по технической сушности является датчик ультразвукового уровнемера, содержащий кор20 пус, вертикально и соосно расположенные излучающий и приемный пьеэопреобразо» ватели в виде стаканов с 3azpeaaessaws на донышках пьезоэлементами P)..

Недостатком датчика является невысокая точность контроля уровня ири зна чительных скоростях измерения уровня жидкости в емкости, обусловленная cym сгвованием жидкостного мостика между мембраной верхйего преобразователя и поверхностью жидкости после ухода ее уровня ниже плоскости мембраны верхне, го преобразователя.

Мель изобретения - повышение точности контроля уровня жидкости.

Указанная цель достигается тем, что датчик снабжен насадкой, жестко закрепленной на верхнем преобразователе, выполненном в виде усеченного конуса с центральным сквозным отверстием по форме стакана иэ несмачиваемого рабочей жидкостью и непрозрачного для ультразвука материала, причем в нижней части насадки установлено упорное кольцо с радиальными прорезями, имеющее ряд клинообразных выступов, расположенных по окружности кольца, диаметрально противоположные выступы кольца соедивены

870955

50 между собой перемычками, а между упор-. нымн %льном и боковой поверхностью насадки выполнена кольцевая канавка.

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного датчика; на фиг. 2— насадка датчика, вид снизу, Датчик ультразвукового уровнемера содержит корпус 1, (cM. фиг. 1)излучающий и приемный преобразователи, выполненные в виде стаканов 2 и 3, на до- !О нышках которых закреплены прижатые к мембранам 4 и 5 пьезоэлементы 6 и 7.

На верхний стакан 2 одета насадка 8, представляющая собой усеченный конус с соотношением диаметров верхнего и !5 б нижнего оснований 0,5-0,7 и высотой, равной 1-1,5 диаметра стакана 2. Нижняя часть насадки 8 выполнена в виде упорного, кольца 9 на котором расположены клинообразные выступы 10, соеди- р0 ценные попарно перемычками 11, упирающимися. в мембрану 4. Нижнее основание конуса должно быть не ниже мембраны 4 верхнего стакана 2. Кольцо 9 отделяется от боковой поверхности конуса кольцевой канавкой 12.

Упорное кольцо 9 снабжено прорезя- . ми 13 (см. фиг. 2) для предотвращения образования воздушного или жидкостного

"колокола". Насадка 8 выполнена иэ несмачиваемого рабочей жидкостью и непрозрачного для ультразвука материала.

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

При поступлении электрического радиоимпульса, например, на пьезоэлемент 6 (фиг. 1) электрические колебания преобразуются в ультразвуковые, которые при наличии в. промежутке между мембранами 4 и 5 излучающего и приемного преобразователей жидкости достигают приемного пьезоэлемента 7 и преобразуются в электрический импульс. При отсутствии жидкости между мембранами преобразователей ультразвуковые колебания не . поступают на приемный пьезоэлемент.

Таким образом, наличие или отсутствие импульса электрического напряжения на приемном пьезоэлементе свидетельст- . вует о.,наличии жидкости между мембранами 4 и 5 преобразователей или об отсутствии ее., Насадка 8 своей боковой йоверхностью отводит стекающие со стенок, :верхнего стакана 2 капли жидкости, тем самым уменьшая время существования жидкостного мостика за счет прекращения его подпитки. Клинообразные высту пы 10, с перемычками 11 (фиг. 2) пробят мостик и отводят жидкость, захваченную поверхностью мембраны преобразователя, уменьшая тем самым время кон так тирования.

Кольцевая канавка 12 насадки 8 обеспечивает наилучшие условия для отвода

or мембраны 4 жидкости, стекаемой со стенок верхнего стакана 2, при этом боковая поверхность насадки 8 может быть выполнена гофрированной.

При наличии жидкости мембраной 5 нижнего преобразователя и выступами 10 насадки 8 ультразвуковые колебания на мембрану 4 верхнего преобразователя практически не передаются, так как насадка 8 выполнена из материала с низким акустическим сопротивлением, например ф roponnac та.

Форм ула изобретения

Датчик ультразвукового уровнемера содержащий корпус, вертикально и соосно расположенные излучающий и приемный пьезопреобразователи в виде стаканов с закрепленными на донышках пьезоэлементами, о т л и ч а ю ш и и с я тем, чтс с целью повышения точности контроля уровня жидкости, он снабжен насадкой, жестко закрепленной на верхнем преобразователе, выполненном в виде усеченного конуса с центральным сквозным отеерс тием по форме стакана из несмачиваемого рабочей жидкостью и непрозрачного для ультразвука материала, причем в нижней части насадки установлено упорное кольцо с радиальными прорезями, имеющее ряд клинообразных выступов, расположенных по окружности кольца, диаметрально противоположные выступы кольца соединены между собой перемычками, а между упорным кольцом и боковой по верхностью насадки выполнена кольцевая канавка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

_#_y 416570, кл. Q 01 F 23/28, 1971.

2. Бабиков О. И. Контроль уровня с . помощью ультразвука. Энергия, Л. О., 1971 (прототин).

870955 ЮА

Составитель И. Засядников

Редактор О. Филиппова Техред А, Ач Корректор Г. Решетник

Заказ 8418/l 1 -тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мснжва, Ж-ЭБ, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Hpoezraas, 4