Ультразвуковой уровнемер

 

Г. (72) Автор изобретения

В. ф. Сазонов

Конструкторское бюро Гипрококса по авт матизации . и механизации производственных процесс в на .- коксохимических предприятиях, (7l) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕИЕР

Изобретение относится к измерени уровней жидкости и может быть использовано в коксохимической, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

По основному авт.св. Н 558169

5 известен ультразвуковой уровнемер, содержащий акустический датчик, генератор ударного возбуждения, контрольное устройство, состоящее из ю дополнительного приемного устройства, схемы совпадения, мультивибратора, рабочего приемного устройства, балансного модулятора, интегратора, сумматора и регистратора (lj .

Недостатком известного уровнемера является узкий диапазон измерения, связанный с сильным поглощением ультразвука некоторым типом жидкостей.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что генератор ударного возбуждения выполнен в виде последователь- но соединенных регулятора длительности, формирователя импульсов> смесителя и усилителя мощности, а также синхронизатора, подключенного к второму входу формирователя импульсов, генератора наполнения, вход которого через частотно-импульсный модулятор подключен к второму выходу формирователя импульсов, а выходк второму входу смесителя.

На чертеже изображена блок-схема прибора.

Ультразвуковой уровнемер состоит из акустического датчика 1, включающего рабочий 2 и контрольный 3 излучатели-приемники, закрепленные в одном корпусе и жестко закрепленной на нем призмы ч, генератора ударного возбуждения 5, вкгючающего усилитель 6 мощности, смеситель. 7, ге" нератор 8 наполнения, синхронизатор

9, формирователь 10 импульсов, частотно-импульсный модулятор 11 и регу3 90 лятор 12 длительности формируемых импульсов, а также мультивибратора

13, схемы 14 совпадения, дополни" тельного приемного устройства 15, балансного модулятора 16, рабочего приемного устройства 17, интегратора 18, сумматора 19 и регистратора 20, Устройство работает следующим образам.

Акустический датчик 1 помещен в измеряемую среду на фиксированном расстоянии а от нижнего основания резервуара или контрольного отража теля. Генератор 5 ударного возбуждения вырабатывает высокочастотные стабильные импульсы малой длительйости (100-200 мкс), заполненные резонансной частотой излучателя-приемника 2. Эти импульсы формируются синхронизатором 9, который выраба тывает прямоугольные импульсы из положительного или отрицательного полупериода, например, сетевой частоты 50 Гц, или другой и запускает формирователь 10, который формирует импульс с заранее заданной амплитудой и крутизной фронта. Одновременно регулятор 12 длительности формируемых импульсов воздействует на формирователь„ изменяя при на1стройке длительность его импульсов. Это улучшает согласование генератора с нагрузкой-излучателями;приемниками

2,3> а также изменяет величину нечувствительности (" мертвой" зоны) устройства. Импульс формирователя 10 поступает на вход смесителя (например,элемента И) 7, на второй вход которого поступают импульсы генератора наполнения 8. В результате, на выходе смесителя 7 получаем импульсы формирователя, заполненные определенной частотой генератора 8 наполнения, которые усиливаются в усилителе мощности 6. Частота генератора наполнения 8 зависит от резонансных свойств рабочего излучателя-приемника 2 (например, пьезокерамического излучателя).

При измерении уровней взрывоопасных, токсичных сред, например, сырого бензола, каменноугольной смолы излучатели-приемники, закрываются защитными оболочками, Иаксимальная нагрузочная способность излучателейприемников в этих условиях строго индивидуальна и находится в прямой зависимости от частоты генератора

7398 наполнения, так как резонансная частота излучателя-приемника в соединении с дном корпуса зависит от способа его крепления, изоляции от дна корпуса и толщины корпуса. Поэтому при настройке устройства изменяют длительность формируемого импульса регулятором 12 и частоту генератора 8 наполнения таким образом, что добиваются оптимального согласования излучателя-приемника 2 с дном корпуса датчика. При этом отраженный сигнал на входе рабочего приемного устройства 17 имеет максимальное значение.

Импульсы усилителя мощности 6 возбуждают рабочий излучатель-приемник 2. Последний преобразует высо-. кочастотные колебания в механические колебания среды, которые, отразившись от рабочей грани призмы ч, распространяются до границы раздела

А-Б. Отразившись от границы раздела двух сред, ультразвуковые механические колебания через рабочую грань призмы воспринимаются тем же излучателем- приемником 2, преобразуются в высокочастотные колебания, которые поступают на вход рабочего приемного устройства 17, где преобразуются с помощью генератора 5 ударного возбуждения во временный интервал, пропорциональный измеряемому расстоянию.

Одновременно генератор 5 зондирующих импульсов возбуждает контроль-ный излучатель-приемник 3, который работает аналогично рабочему излучателю-приемнику 2.

Рабочее приемное устройство 17 работает на резонасной частоте излучателя-приемника 2. Поскольку рабочее приемное устройство 17 и генератор 8 наполнения работают на одинаковой частоте, при высоко" чувствительности рабочего приемного устройства 17, возможен прием последнии непосредственно сигналов генератора 8 наполнения, вызывая сложные срабатывания рабочего приемного устройства

17. Для исключения этого, в момент действия зондирующего импульса, фор мироват-.ëü 10 импульсов запускает частотно-импульсный модулятор ll, который настраивает генератор 8 наполнения на резонансную частоту узла излучатель-приемника 2 с дном корпуса датчика, 8 ждущем режиме, т.е., когда зондирующий импульс отсутству907398 6

1О

25 зо

35 ет и идет прием отраженного сигнала, генератор 8 наполнения работает на частоте, отличной от резонансной частоты рабочего приемного, устройства 17 и ложные срабатывания послед него исключаются.

Эффективность запуска и отключения генератора 8 наполнслия формирователем 10 импульсов низка из-за наличия переходных процессов в генераторе 8 наполнения при его включении-выключении в условиях длительности зондирующего импульса порядка

100-200 мкс.

Излучатель-приемник 3 измеряет постоянное расстояние до контрольного отражателя (дна резервуара) через вторую рабочую грань призмы 4.

Высокочастотные импульсы с излучателя-приемника 3 поступают в дополнительное приемное устройство 15, где преобразуются с помощью генератора 5 импульсов в временный интервал, пропорциональный фиксированному расстоянию до контрольного отражателя.

Импульсы временного интервала с

1 приемного устройства 15 сравниваются в схеме 14 совпадения с импульсами стабильной длительности мультивибратора 13, синхронизированного по времени с запуском усилителя мощности 6, причем длительность импульсов мультивибратора устанавливается большей максимально возможного времени прихода отраженного сигнала контрольного измерителя. Полученный сигнал рассогласования из- . за изменения температуры, либо изменения плотности или фракционного состава измеряемой среды поступает совместно с сигналом рабочего приемного устройства 17 в балансный модулятор 16, где модулируется постоянной составляющей рабочего приемного устройства 17 Далее сигнал интегрируется в интеграторе 18 и складывается с некорректированным сигналом рабочего приемного устройства 17 в сумматоре 19 и регистрируется в регистраторе 20. Предложенное устройство позволяет измерять с большой точностью уровень сильнопоглощающих, сложных по молекулярному составу жидких сред и т.д.

Формула изобретения

Ультразвуксаой уровнемер по авт. св. 11 558169, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, генератор ударного возбуждения выполнен в виде последовательно соединенных регулятора длительности, формирователя импульсов, смесителя и усилителя мощности, а также синхронизатора, подключенного к второму входу формирователя импульсов, генератора наполнения, вход которого через частотно-импульсный модулятор подключен к второму выходу формирователя импульсов, а выход — к второму входу смесителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР и 558169, кл. G 01 F 23/28, 1975.

907398

Составитель Н. БУрбело

Редактор A. Шандор Техред A.Ñåìà÷ Корректор M. Шароши

Заказ 578/50 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д 4/5 филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4