Ультразвуковой сигнализатор уровня

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Советских

Социалистических

Республик р)987398

//=.. г с (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

{$g) М К1т 3 (22) Заявлено 060481 (21) 3269593/18-10 I

G 01 F 23/28 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет —

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Р 1УДК 621 ° 128 (088,8) Опубликовано 0701.83. Бюллетень Мо 1

Дата опубликования описания 070133 с 1

A.Ï. Наумчух, O.H. Вегельман и E.M. ВочканбВ- -:r., .",:. "

i : - г

У

Куйбышевское специальное конструкторское - (Научно-производственного объединения Нефтехимавтоматика (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ

Изобретение относится к технике контроля уровня жидких сред и может применяться в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для сигнализации уровня, содержащее автогенератор в виде усилителя с акустическим датчиком, состоящим из излучающего и приемного преобразователей, и индикаторную схему Pl).

Недостатком известного устройства является низкие точность и надежность измерения..

Наиболее близким к изобретению является датчик уровня, содержащий приемно-излучающий преобразователь, подключенный к усилителю и импульсному генератору, выход которого через первый каскад задержки подключен к генератору строб-импульса, каскад отсечки, .пиковый детектор, аттенюатор, усилитель-ограничитель, детектор; интегратор и релейный каскад (2) Недостатком данного устройства является низкая надежность индикации уровня.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой сигнализатор уровня снабжен вторым каскадом задержки, вторым генератором строб-импульса, управляемым интегратором и двумя электронными ключами, причем вход второго каскада задержки подключен к импульсному генератору, его выход через второй генератор стробимпульса и первый электронный ключ подключен к второму входу каскада отсечки, первый вход которого через второй интегратор подключен к выходу первого генератора строб-импульса, 15 а выход — к первому интеграторурпри этом первый вход второго электронного ключа подключен к выходу усилителя, второй вход — к выходу первого генератора строб-импульса, а его выход через пиковый детектор подключен к второму интегратору.

На фиг.l приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — эпюры напряжений, вырабатываемых в устройстве.

Устройство содержит приемно-излучающий пьезодатчик 1, установленный на стенке резервуара с жидкостью, импульсный генератор 2, блок выра30 ботки строб-импульса 3, состоящего

987398 из первого каскада задержки 4 и перного генератора строб-импульса 5, приемно-усилительный блок 6. Приемно- усилительный блок сОдержит усилитель 7, первый электронный ключ 8, второй каскад задержки 9 и второй генератор строб-импульса 10. Формирующий блок 11 содержит интегратор

12 и релейный каскад 13, Второй электронный ключ 14 через пиковый детектор 15 и. управляемый интегратор

16 соединен с каскадом отсечки 17 °

Обозначения на фиг,2: U - напряжение, снимаемое с пьезодатчика, причем возрастание амплитуды при отсутствии жидкости за стенкой резервуара показано штриховой линией; напряжение на выходе генерато10 ра строб-импульса; U> — напряжение на выходе блока выработки строб-импульса; V â напряжение на выходе пикового детектора; П вЂ” напряжение на выходе управляемого интегратора;

U — напряжение на выходе каскада отсечки; П вЂ” напряжение на выходе интегратора; U - постоянное напряжение н блоке 15,. относительно которогс отсчитывается > д .

Устройство работает следующим образом.

С импульсного генератора 2 периодически поступают импульсы на воз- 30 буждение пьезодатчика 1. После окончания дейстния импульса нозбуждения начинаются антоколебания пьезопреобразователя, и н стенку резервуара поступают ультразвуковые колебания, которые, многократно отражаясь от ннутренней поверхности стенки и взаимодействуя с ней, образуют сложную картину электрических колебаний (U на Фиг.2)„ При отсутствии жидкости за стенкой резервуара амплитуда определенных участков колебательной характеристики возрастает. Колебания пьезодатчика усиливаются усилителем 7 и проходят через ключевой каскад 8 н течение времени которое определяет строб-импульс с выхода генератора строб-импульса

10. Усиленные импульсы с выхода каскада 7 поступают также на электронный ключ 14 и проходят через него на вход пикового детектора в течение времени t4, которое определяет строб-импульс с выхода блока выработки строб-импульса 3. Время .Д это время первых периодов колеба- 55 тельной характеристики, в течение которого не изменяется амплитуда колебаний при изменении уровня жидкости. На выходе пикового детектора

15 выделяется напряжение, равное б9 пиковой амплитуде поступивших за время t4 колебаний. Одновременно с началом поступления колебаний на вход пикового детектора открывается вход управляемого интегратора 16, который управляется тем же стробимпульсом, что и электронный ключ

14. После окончания действия стробимпульса с выхода блока 3 закрывается ключ 14. Управляемый интегратор

16 к этому времени линейно зарядился до определяемого постоянной времени наряда напряжения. С этого момента начинается экспоненциальный разряд управляемого интегратора 16 через управляющий вход каскада отсечки 17.

С этого же момента начинается действие строб-импульса с выхода генератора строб-импульса 10 и поступление усиленных колебаний на вход каскада отсечки. Поступающие колебания обрезаются снизу на уровне управляющего напряжения, поступающего с кас- када 16. Выделенный каскадом отсечки

17 видеоимпульс длительностью при наличии жидкости и t при ее от6 сутствии .интегрируется каскадом 12.

Величина напряжения на выходе интег-. ратора 12 зависит от уровня жидкости в резервуаре. Сравнивая полученное с интегратора 12 напряжение в релейном каскаде 13 с постоянным опорным напряжением Е <э, мы выделяем + h u — Л, которые говорят об отсутствии или наличии жидкости за стенкой резервуара.

При изменении колебательной характеристики пьезодатчика, например из-за нарушения акустического контакта со стенкой резервуара, изменяется амплитуда всех периодон колебаний с пьезодатчика. Это изменение отследится уровнем напряжения заряда на управляемом интеграторе 16, что приведет к параллельному смещению экспоненты разряда вверх или вниз. Таким образом, уровень отсечки следует за амплитудой импульсов колебательной характеристики, которая соответствует состоянию наличия жидкости за стенкой резервуара.

Применение ультразвукового сигнализатора уровня выгодно во многих областях промышленности, так как он имеет существенные преимущества по надежности индикации уровня независимо от изменений условий эксплуатации.

Формула изобретения

Ультразвуковой сигнализатор уровня, содержащий приемно-.излучающий преобразователь, подключенный к усилителю и импульсному генератору, выход которого через первый каскад задержки подключен к первому генератору строб-импульса, каскад отсечки, пиковый детектор, а также последовательно соединенные первый интегратор и релейный каскад, о т л ич а ю щ и и е я тем, что, с целью

987398 повышения надежности, он снабжен вторым каскадом задержки, вторым генератором строб-импульса, управляе. мым интегратором и двумя электронными ключами, причем вход второго каскада задержки подключен к импульс- 5 ному генератору, его выход через второй генератор строб-импульса и первый электронный ключ подключен к второму входу каскада отсечки, первый вход которого через второй интегратор подключен к выходу первого генератора строб-импульса, а выход — к первому интегратору, при этом первый вход второго электронного ключа подключен к выходу усилителя, второй вход — к выходу первого .генератора строб-импульса, а его вы ход через пиковый детектор подключен к второму интегратору. источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1. Авторское свидетельство СССР

9 337654, кл. G 01 F 23/28, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 581380, кл. G 01 F 13/00, 1976 (прототип).