Ультразвуковой сигнализатор уровня и раздела двух несмешивающихся жидкостей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»>956997 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.12.78 (21) 2702765/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5i ) М. Кл.

G 01 F 23/28

Госудзрствеиимй комитет (53) УДК 621.128..82 (088.8) по делам изобретеиий и открмтий

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень №33

Дата опубликования описания 17.09.82 (72) Авторы изобретен ия

Г. А. Балакишие -4I в, В. А. Колчин, Р. и Г. И; Гусейнов и л, тФ у -,компл,,е,ксной .; ром и шле1н йости "

Б И1;.,";:„:;; Ç .,,.:,,; :I

Научно-исследовательский и проектный инс автоматизации нефтяной и химической п

4 (71) Заявитель (54) У,ЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ

И РАЗДЕ,ЛА ДВУХ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ

cd =агсяп

COS0

Изобретение относится к ультразвуково-му приборостроению и предназначено для контроля уровня и раздела двух несмешивающихся жидкостей в резервуарах хранения нефтепродуктов различных нефтебаз, в нефтяной и нефтехимической промышленности.

Известен индикатор границы раздела, содержащий акустический датчик, состоящий из излучающего и приемного пьезоэлементов, генератор и схему регистрации (1), Однако в данном устройстве падающий на границу раздела ультразвуковой сигнал претерпевает однократное отражение, так как, если не выполняется условие полного внутреннего отражения, то преломленный луч частично попадает на приемный пьезоэлемент, что снижает динамический диапазон чувствительности и надежность сигнализатора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой сигнализатор границы раздела двух сред, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде излучающего и приемного электроакустических преобразователей, стакан, заполненный рабочей жидкостью, блок питания, приемник, выполненный в виде широкополосного усилителя и детектора, и блок сигнализации (2) ..

Недостатком известного устройства является недостаточная точность и надежность измерений., Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что чувствительный элемент снабжен отражателем, погруженным в стакан, излучающий и приемный электроакустические преобразователи включены в цепь обратной связи широкополосного усилителя, а угол наклона чувствительного элемента к границе раздела. где д. — угол ориентации излучающего и приемного электроакустических преобразователей относительно перпендикуляра к плоскости отражателя;

8 -угол падения ультразвукового луча на контролируемый.

956997

10 ного на сигнальн е реле.

Излучающий и приемный преобразователи ориентированы симметрично относительно перпендикуляра, проведенного к середине плоского рефлектора и наклонены к не- „ му под одинаковым углом ; обеспечивающим полное отражение от него ультразвукового луча. Плоскость чувствительного элемента наклонена по отношению к границе раздела под углом Ы . который связан с углом и углом падения ультра- 20 звукового луча на контролируемый раздел& соотношением

Формула изобретения

01 агсз1п сов О сой .

<д агсз1п — ñ03ß

cosw»

50

На фиг. 1 представлена функциональная схема ультразвукового сигнализатора уровня; на фиг. 2 — схема чувствительного элемсн-а.

Устройство состоит из излучающего 1 и приемного 2 электроакустических преобразователей, плоского рефлектора 3, помещенного в стакан 4, заполненный контролируемой жидкостью, широкополосного усилителя

5, детектора 6 и блока сигнализации 7, состоящего из электронного ключа, нагруженСигнализатор работает следующим образом.

Когда ультразвуковые лучи (падающий и отраженный от плоского рефлектора) не пересекает контролируемая граница раздела, коэффициент передачи увеличивается, что влечет за собой за счет положительной обратной связи резкое возрастание коэффициента усиления широкополосного усилителя, который при соблюдении условия баланса фаз переходит в режим генерации сщ усилителя, с частотои f = и — - - — sinu, находящейся в полосе частот, равной

100 кГц относительно резонансной частоты пьезоэлементов, включенных на входе и выходе широкополосного усилителя (d — расстояние между центрами пьезоэлементов, n = 1,2, 3...) . Генерация широкополосного усилителя при помощи детектора и электронного луча по срабатыванию сигнального реле фиксируется как момент появления нижней жидкости в зоне действия чувствительного элемента сигнализатора.

Когда граница раздела пересекает ультразвуковые лучи чувствительного элемента, его коэффициент передачи практически уменьшается до нуля, так как в этом случае ультразвуковой луч, идущий от излуча25

35 ющего пьезоэлемента, падает на контролируемую границу раздела под углом & близким или больше критического угла полного внутреннего отражения для жидкостей, образующих контролируемый раздел.

Даже в том случае, когда не соблюдается полное внутреннее отражение, ультразвуковой луч за счет двукратного отражения от границы раздела меняет свое направление и не попадает на приемный пьезоэлемент, что влечет за собой уменьшение положительной обратной связи широкополосюго усилителя и срыв генерации, что призодит к обесточиванию реле и к сигнализации о том, что в зоне действия чувствительного элемента появилась верхняя жид-, кость.

Предложенное устройство позволяет простыми средствами с большой точностью измерять положение уровня и границы раздела двух несмешивающихся жидкостей.

Ультразвуковой сигнализатор уровня и раздела двух несмешивающихся жидкос. ей, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде излучающего и приемного электроакустических преобразователей, стакан, заполненный рабочей жидкостью, широкополосный усилитель, детектор и блок сигнализации, отличающийся пем, что, с целью увеличения точности, чувствительный элемент снабжен отражателем, гогруженным в стакан, излучающий и приемный электроакустические преобразователи включены в цепь обратной связи широкоголосного усилителя, а угол наклона чувствительного элемента к границе раздела где ас — угол ориентации излучающего и приемного электроакустических преобразователей относительно перпендикуляра к плоскости отражателя;

8 — угол падения ультразвукового луча на контролируемый раздел.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3520181, кл. 73 †2, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 210410, кл. G 01 F 23/28, 1966.

956997 фиг. Л

Составитель Н. Бурбело

Редактор П. Коссей Техред А. Бойкас Корректор А. Дзятко

Заказ 6580/27 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4