CS233258B1

CS233258B1 - The method of ultrasonic indication of the liquid level and the apparatus for performing this method

Info

Publication number: CS233258B1
Application number: CS229483A
Authority: CS
Inventors: Zdenko Figura
Original assignee: Zdenko Figura
Priority date: 1983-04-01
Filing date: 1983-04-01
Publication date: 1985-02-14

Abstract

Sposob ultrazvukovéj indikácie hladiny kvapaliny sa vykonává tak, že ultrazvukové vlnenie širiace sa z vysielaného meniča akustickým vlnovodom s vytvořenými odrazovými plochami sa odrazí od odrazových ploch akustického vlnovodu a dopadne na přijímací měnič s intensitou závislou na prostředí obklopujúcom spodný časi vlnovodu s vytvořenými odrazovými plochami. Z prijímacieho meniča sa privádza ultrazvukové vlnenie na vstup žosilňovača, z výstupu ktorého sa budí vysielací měnič. ■ ' r Zariadenie na ultrazvuková indikáciu pozostáva z vlnovodu, na ktorého jednom konci sú akusticky připojené vysielací měnič a přijímací měnič, ktoré sú vzájomné od seba oddělené štrbinou.. Na protilahlom konci vlnovodu sú vytvořené odrazové plochy. Výstup prijímacieho meniča je spojený so? zosilnovačom a výstup žosilňovača je spojený s vysielacím meniČom.The method of ultrasonic liquid level indication is performed in such a way that the ultrasonic waves propagating from the transmitted transducer through the acoustic waveguide with the created reflection surfaces are reflected from the reflection surfaces of the acoustic waveguide and fall on the receiving transducer with an intensity dependent on the environment surrounding the bottom of the waveguide with the created reflection surfaces. Ultrasonic waves are fed from the receiving converter to the input of the amplifier, from the output of which the transmitting converter is excited. ■ ' r The device for ultrasonic indication consists of a waveguide, at one end of which are acoustically connected a transmitting transducer and a receiving transducer, which are separated from each other by a slit.. At the opposite end of the waveguide, reflection surfaces are created. The output of the receiving converter is connected to? amplifier and the output of the amplifier is connected to the transmission converter.

Description

- 2 - 233 258- 2 - 233 258

Vynález sa týká spósobu ultrazvukovéj indikácie hladinykvapaliny a zariadenia k vykonávaniu tohoto spósobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of ultrasonic indication of a liquid level and an apparatus for carrying out the method.

Známe spósoby pre indikáciu hladiny kvapalín pracujú nazáklade vyhodnocovania změny tlmenia akustiekej impedaneieprostredia pomoeou změny tlmenia kmitajúceho vlnovodu rezónáto-ra alebo membrány. Iný spósob využívá vyhodnocnvanie. ®meny $í--renia ultrazvukového vlnenia róznym prostredí^/MaprvkvapeUnh.-- plyn . Vyžarovanie či snímačie plochy snímačov sú tiež ovplyv-ňované tlakom vonkajšieho prostredia a snímače vzhTadom k tomu,že pracujú na rezonančněj frekvencii sú ovplyvňované teplotouokolia tak, že móže byť z tohto hradiska narušená funkeia indi-kátora.Known methods for indicating the level of liquids operate on the basis of evaluating the damping of the acoustic impedance damping by altering the damping of the oscillating waveguide of the resonator or membrane. Another method uses evaluation. Changing the ultrasonic waves by a different environment ^ / MaprvkvapeUnh. The radiation or transducers of the sensor surface are also influenced by the pressure of the external environment and the sensor due to the fact that they operate on the resonance frequency being affected by the temperature so that the function of the indicator can be disrupted from this hill.

Uvedené nevýhody zmierňuje a technický problém rieši spósobultrazvukovéj indikácie hladiny kvapaliny využívájúci rozdiel-nosť akustiekej impedaneie plynného a kvapalného prostredia, 'kte-rého podstatou je, že prostredie obklopujúce časť akustickéhovlnovodu spósobu je podl’a hustoty tohoto prostredia.,zmenupreno-su ultrazvukového vlnenia z vysielaciehomeniča umiestneného najednom konci akustického vlnovodu na přijímací měnič umiestne-ňý na druhom konci akustického vlnovodu. Zariadenie na ultrazvu-ková indikáciu pozostáya z akustického vlnovodu, na ktorého jed-nom konci sú akusticky připojené vysielací měnič a přijímací mě-nič, vzájomne od seba oddělené štrbinou. Na protilahlom konciakustického vlnovodu sú vytvořené odrazové plochy. Výstup pri-jímacieho meniča je spojený so zosilňovačom a výstup zosilňova-ča jé spojený s vysielacím meničom. -3 - 233 238 Výhodou spósobu ultrazvukovéj indikácie hladiny kvapalinyje, že umožňuje realizáciu zariadenia pre agresí vne i výbušnégrostredie. Výhodou zariadenia pre ultrazvukové indikáciu hladi-ny kvapaliny je, že umožňuje funkciu zariadenia pri vysokých roz-dieloch tlakov a teplét. K výhodám patří tiež to, že zariadenieje jednoduché a výrobně nenáročné vzhladom k tomu, že sa jednáo nerezonančné séstavu.The aforementioned disadvantages are alleviated and the technical problem is solved by a multiplexing indication of the liquid level utilizing the difference in acoustic impedance of the gaseous and liquid media, the essence of which is that the environment surrounding the acoustic wave is in accordance with the density of the medium. a transducer positioned at the end of the acoustic waveguide at the receiving transducer located at the other end of the acoustic waveguide. An ultrasonic indicator device consisting of an acoustic waveguide at one end of which is an acoustically coupled transducer and receiver transducer separated from each other by a slot. Reflective surfaces are formed at the opposite end of the acoustic waveguide. The output of the receiving transducer is coupled to the amplifier and the output amplifying the associated transducer. The advantage of the method of ultrasonic liquid level indication is that it allows the device to be implemented for aggression both outside and explosive. An advantage of the ultrasonic liquid level indicator device is that it allows the device to function at high pressure and warm spacing. Advantages also include the fact that the device is simple and inexpensive due to the fact that it is a non-resonant system.

Zariadenie na ultrazvukové indikáciu hladiny kvapaliny jepříkladné znázorněné na pripojenom výkrese, kde na obrázku jenakreslené zariadenie schématicky v náryse.An ultrasonic liquid level indicator device is illustrated in the accompanying drawing, wherein in the figure only the device shown schematically is in front view.

Spésob ultrazvukovéj indikácie hladiny kvapaliny využívájécirozdielnost akustickéj impedancie plynného a kvapalného prostre-dia sa vykonává tak,, že prostredie obklopujéce část akustickéhovlnovodu 10 spésobuje podTa hustoty tohoto prostredia změnu pře-nosu ultrazvukového vlnenia z vysielacieho meniča 2 umiestnenéhona jednom konci akustického vlnovodu 10 na přijímací měnič 6umiestnený na druhom konci akustického vlnovodu 10»The method of ultrasonic indication of the liquid level utilizing the difference in acoustic impedance of the gaseous and liquid media is such that the environment surrounding the part of the acoustic conduit 10 causes a change in the ultrasonic wave transmission from the transducer 2 located at one end of the acoustic waveguide 10 to the receiving transducer. at the other end of the acoustic waveguide 10 »

Zariadenie na ultrazvukové indikáciu hladiny kvapaliny po-zostáva z akustického vlnovodu 10, na ktorého jednom konci séakusticky připojené vysielací měnič 2 a přijímací měnič 6, vzájomne od seba oddělené štrbinou Na protiTahlom konci akustickéhovlnovodu 10 sé vytvořené odrazové plochy 2,A· Výstup prijímaciehomeniča 6 je spojený so zosilňovačom 2» Výstup zosilňovača 2 3θspojený s vysielacím meničom 2· Akustický vlnovod 10 je zapuzdre-ný prostredníctvom výstupku 8.The ultrasonic liquid level indicator device consists of an acoustic waveguide 10, at one end of which is connected to a transmitting transducer 2 and a transducer 6 separated from each other by a slot at the opposite end of the acoustic guide 10 formed by the reflecting surface 2, A. coupled to amplifier 2 »Amplifier output 2 3in connected to transmitter 2 · Acoustic waveguide 10 is encapsulated by projection 8.

Punkcia zariadenia na ultrazvukové indikáciu hladiny kvapa-liny je nasledovná: Vysielací měnič 2 vybudí ultrazvukové vlneniektoré sa šíři prvou častou 2. akustického vlnovodu JO., v smere ši-piek 21» k prvej odrazovej ploché 2· Ak sa táto část akustickéhovlnovodu 10 nachádza v plynnom prostředí, dójde k 100% odrazuultrazvukového vlnenia od prvej odrazovej plochy 2 smerom k dru-hej odrazovej ploché 2 a cez druhé část 2 akustického vlnovodu 10dopadne ultrazvukové vlnenie na přijímací měnič 6. V případe, že spodná část akustického vlnovodu 10 s vytvoře- nými odrazovými plochami 2,1 3e zaplavená kvapalinou, dochádza k přechodu ultrazvukového vlnenia do kvapaliny a len určitá část - 4 - 233 2S8 ultrazvukového vliienia sa odrazí smerom k prijímaciemu měničů 6,. K uvedenému Jávu dochádza vplyvom róznych akustických odporovmateriálu vlnovodu a kvapalného alebo plynného prostredia.The puncture of the ultrasonic indicator of the liquid level is as follows: The transducer 2 excites the ultrasonic wave, which is spread by the first portion of the acoustic waveguide 10, in the direction of the peaks 21 ' the gaseous environment, 100% of the reflective sound waves from the first reflective surface 2 towards the second reflective surface 2 and through the second part 2 of the acoustic waveguide 10 fall ultrasonic waves onto the receiving transducer 6. In case the lower part of the acoustic waveguide 10 with ultra-sound waves pass into the liquid and only a certain portion of the ultrasonic winding is reflected towards the receiving transducer. This Java occurs due to the rugged acoustic resistances of the waveguide material and the liquid or gaseous environment.

Ak neuvažujeme tlmenie v prostrediach, nastane pri realizá-cii akustického vlnovodu 10 zo skla a kvapalnom prostředí poklesakustického tlaku ultrazvukového vlnenia po dvojnásobnom odrazena odrazových plochách 2,4, na 64% v případe kolmého odrazu. V pří-pade Šikmého dopadu bude pokles menší. U prakticky realizovanéhoakustického vlnovodu 10 nastáva šikmý dopad ultrazvukového vlneniana rozhranie. Z prijímacieho meniča £ sa privádza ultrazvukovévlnenie na vstup zosilňovača 2> ktorý zaistuje náhradu stratyenergie šíriacej sa prostředím a z výstupu tohto je budený vysiela-cí měnič J,. V případe, že akustický vlnovod 10 je v plynnom pros-tředí, například vo vzduchu, celkové zosilnenie sústavy je >1a pri zaistení fázovej podmienky vzniku os^ilácii celá sústava sarozkmitá na pracovnej frekvencii ultrazvukových meničov. Ked sakoniec vlnovodu 10 ponoří do kvapalného prostredia, přenos sa změn-?ší . pri nastavení zosilnenia tak, že v tomto případe bude zais-tená podmienka zosilnenia sústavy < 1, sústava sa nerozkmitá. Výs-tupný signál zosilňovača £ možno využit na ovládanie obvodovin-dikáeie přítomnosti kvapalného prostredia v oblasti akustickéhovlnovodu 12.·If we do not consider damping in environments, the realization of the acoustic waveguide 10 of glass and the liquid environment of the acoustic ultrasonic wave pressure after two reflections reflects 2.4, to 64% in the case of perpendicular reflection. In the case of a sloping impact, the drop will be smaller. In the practically realized acoustic waveguide 10, the oblique impact of the ultrasonic wave occurs. From the receiver converter, an ultrasonic waveform is applied to the input of the amplifier 2, which provides a replacement for the loss of energy propagating through the environment, and from the output of the amplifier 2 it is driven. If the acoustic waveguide 10 is in a gaseous medium, for example in air, the overall system amplification is > 1a, providing the oscillation phase of the entire system at the operating frequency of the ultrasonic transducers. Finally, when the waveguide 10 is immersed in the liquid medium, the transmission is reduced. at gain adjustment, such that in this case the gain of the system will be <1, the system will not oscillate. The amplifier output signal may be used to control the circumference of the presence of a liquid medium in the region of the acoustic conduit.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION 233 258

A method of ultrasonic liquid level indication utilizing a different acoustic impedance of a gaseous and a liquid medium, characterized in that the environment surrounding a portion of the acoustic waveguide causes a change in ultrasonic wave transmission from a transducer located at one end of the acoustic waveguide to a receiver. the end of the acoustic waveguide.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it comprises a waveguide (10), at one end of which a transducer (1) and a transducer (6) are acoustically connected, separated from each other by a slot (9); at the opposite end of the waveguide (10), reflecting surfaces (3, 4) are formed, the output of the receiving transducer (6) being connected to the amplifier (7) and the output of the amplifier (7) connected to the transducer (1).