DE1209316B

DE1209316B - Liquid level indicator

Info

Publication number: DE1209316B
Application number: DER32800A
Authority: DE
Inventors: Wilfred Roth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-05-29
Filing date: 1962-05-26
Publication date: 1966-01-20

Description

Flüssigkeitsniveauanzeiger Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsniveauanzeiger. Bei vielen Anwendungen ist es zweckmäßig, wenn Flüssigkeitsniveauanzeiger in der Lage sind auch sehr ungünstigen Bedingungen standzuhalten. Beispielsweise können überaus hohe Temperaturen auftreten, und auch eine mechanische Unempfindlichkeit ist häufig wichtig. In vielen Fällen müssen diese Anzeiger lange Zeit ohne Wartung arbeiten, oder es kommt auch vor, daß ein Versagen ernstliche Folgen nach sich zieht. Es ist daher die Zuverlässigkeit im Betrieb wichtig, insbesondere auch dann wenn sich die äußeren Bedingungen über einen großen Bereich ändern.Liquid level indicators The invention relates to liquid level indicators. In many applications it is useful to have liquid level indicators in the Able to withstand very unfavorable conditions. For example, can extremely high temperatures occur, and also a mechanical insensitivity is often important. In many cases, these indicators are left without maintenance for a long time work, or it happens that failure has serious consequences. Reliability in operation is therefore important, especially when the external conditions change over a large area.

Es ist ein mit einem Diaphragma aus ferromagnetischem Material arbeitender Flüssigkeitsniveauanzeiger bekannt, bei dem das mit der Flüssigkeit in Berührung bringbare Diaphragma druch einen Elektromagneten angetrieben wird. Zum Abfühlen der Bewegung des Diaphragmas dient eine Stift, auf dem ein Permanentmagnet angebracht ist, der von einer Spule umgehen ist, die mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden ist, dessen Ausgang an den Elektromagneten gelegt ist. Da bei dieser Anordnung zwischen dem dem Elektromagneten zugeführten Strom und den Schwingungen des Diaphragmas eine Frequenzverdopplung auftritt, kann diese bekannte Vorrichtung nur dan@ einwandfrei arbeiten, wenn durch im Zusammenhang mit dieser Vorrichtung nicht bekannte Mittel dafür gesorgt würde, daß die Rückkopplungsfrequenz in der Spule des Elektromagneten zum Antrieb des Diaphragmas halb so groß wie die in der Spule der Abfühlvorrichtung ist. It is one that works with a diaphragm made of ferromagnetic material Liquid level indicator known, in which that with the liquid in contact movable diaphragm is driven by an electromagnet. To feel a pin with a permanent magnet is used to move the diaphragm that is bypassed by a coil that is connected to the input of an amplifier whose output is connected to the electromagnet. Since in this arrangement between the current supplied to the electromagnet and the vibrations of the diaphragm Frequency doubling occurs, this known device can only then @ properly operate if by means not known in connection with this device Care would be taken to keep the feedback frequency in the coil of the electromagnet to drive the diaphragm half the size of that in the coil of the sensing device is.

Der Erfindung leg daher die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsniveauanzeiger zu schaffen, der einwandfrei arbeite@ und in seinem Aufbau einfach und biliig ist.The invention lay therefore the object of a liquid level indicator to create that works flawlessly and is simple and cheap in its structure.

Gemäß der Erfindung zeichnet sich der Flüssigkeitsniveau @zeiger mit einem magnetostriktiven Umformer, der ein Diaphragma und ein an ihm befestigtes Schwi@@@gen erzeugendes längliches magnetostriktive. Element aufweist, wobei das Diaphragma nach außen hin so angeordnet ist, daß es in Berührung mit des Flüssigkeit treten kann, deren Niveau anzuzeigen ist, und daß seine Schwingung durch sie gedämpft wird, und bei dem das Diaphragma und die an @un angeordneten Teile eine Struktur mit mechanische Resonanz bilden, aus durch getrennte Übertrager- und Empfängerspulen, die das magnetostriktive Element in seiltlichem Abstand umgeben und in ihm Schwingungen erzeugen bzw. auf solche ansprechen, durch einen Magneten, der das magnetostriktive Element umgibt und in diesem eine magne- tische Vorspannung erzeugt, durch einen Verstärker, dessen Eingang mit der Empfängerspule und dessen Ausgang mit der Übertragerspule so verbunden ist, daß diese zusammen mit dem magnetostriktiven Element einen Rückkopplungskreis bilden, dessen Rückkopplungsschwingungsfrequenz im wesentlichen durch die mechanische Resonanzfrequenz der Struktur mit mechanischer Resonanz bestimmt ist, wobei die Verstärkung des Verstärkers derart vorbestimmbar ist, daß sie zwischen den Verstärkungen liegt, die zur Erzeugung von Schwingungen des Diaphragmas einmal in Berührung, zum anderen außer Berührung mit der Flüssigkeit erforderlich sind, durch Abschirmmittel im Umformer zum Herabsetzen der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Spulen auf einen Wert, der geringer ist als die Kopplung zwischen den Spulen durch das magnetostriktive Element, wenn sich das Diaphragma in Berührung mit der Flüssigkeit befindet, und durch eine Vorrichtung, mittels der das Vorhanden- oder Nichtvorhanden ein von Schwingungen in dem Rückkopplungskreis bestimmbar ist.According to the invention, the liquid level pointer is marked with a magnetostrictive transducer that has a diaphragm and an attached to it Schwi @@@ gen-generating elongated magnetostrictive. Having element, the Diaphragm is arranged outwardly so that it is in contact with the liquid whose level is to be indicated, and that its vibration is dampened by it becomes, and in which the diaphragm and the parts arranged at @un form a structure with mechanical resonance, from separate transmitter and receiver coils, which surround the magnetostrictive element at a rope distance and vibrations in it generate or respond to such, by a magnet, the magnetostrictive Element and in this a magnetic table preload generated by a Amplifier, its input with the receiver coil and its output with the transmitter coil is connected so that it forms a feedback circuit together with the magnetostrictive element form whose feedback oscillation frequency is essentially due to the mechanical The resonance frequency of the structure with mechanical resonance is determined, the Gain of the amplifier can be predetermined in such a way that it is between the gains is used to generate vibrations of the diaphragm once in contact, for other than contact with the liquid are required by shielding means in the converter to reduce the electromagnetic coupling between the coils to a value that is less than the coupling between the coils through the magnetostrictive element when the diaphragm is in contact with the liquid is located, and by a device by means of which the presence or absence one of oscillations in the feedback loop can be determined.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zylindrisches Glied aus elektromagnetisch abschirmendem Material vorgesehen, das das magnetostriktive Element im Abstand umgibt, an einem Ende am Rand des Diaphragmas angebracht ist und sich zum Bewirken einer elektromagnetischen Abschirmung der Spulen gegeneinander nahe dem Diaphragma mindestens teilweise entlang der Empfängerspule erstreckt. According to a preferred embodiment of the invention is a cylindrical Member made of electromagnetically shielding material provided that the magnetostrictive Element at a distance, attached at one end to the edge of the diaphragm is and to effect electromagnetic shielding of the coils from one another extends near the diaphragm at least partially along the receiver coil.

Vorzugsweise liegt gemäß der Erfindung die mechanische Resonanzfrequenz im Ultraschallbereich, was unter anderem dazu führt, daß der erfindungsgemäße Umformer besonders klein gehalten werden kann. Preferably, according to the invention, the mechanical resonance frequency is in the ultrasonic range, which among other things leads to the converter according to the invention can be kept particularly small.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Umformer den Hauptbestandteil bilden, der die Schwingungsfrequenz bestimmt, so daß Änderungen der Temperatur, des Druckes usw., die die Resonanzfrequenz des Umformers beeinflussen, automatisch berücksichtigt werden. Da ferner die tSbertragungs- und Empfangsmittel im Umformer im wesentlichen nur über das Diaphragma gekoppelt sind und daher der Unterschied zwischen den Verstärkungen, die erforderlich sind, um eine Schwingung zu erzeugen, wenn das Diaphragma in Berührung mit der Flüssigkeit bzw. Außerberührung mit der Flüssigkeit ist, groß ist, sind erhebliche Anderungen in den Parametern des Umformers und des Verstärkers möglich, ohne daß die erfindungsgemäße Vorrichtung falsch arbeitet, und zwar auch dann, wenn die Betriebsbedingungen sich stark ändern. Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsniveauanzeiger ist daher betriebssicher, unempfindlich und verhältnismäßig billig und gibt auch bei beträchtlichen Änderungen der äußerenBedingungen die nötige Sicherheit und erfordert ferner keine außerordentlichen Herstellungstoleranzen. Der erfindungsgemäß verwendete Umformer kann sehr unempfindlich gemacht werden und ist auch in der Lage, große Temperaturänderungen auszuhalten. In the arrangement according to the invention, the converter can be the main component form, which determines the oscillation frequency, so that changes in temperature, of the pressure, etc., which affect the resonance frequency of the transducer, automatically must be taken into account. Since also the transmission and reception means in the converter are essentially only coupled via the diaphragm and therefore the difference between the reinforcements required to generate an oscillation, when the diaphragm is in contact with the liquid or out of contact with the Liquid is large, there are significant changes in the parameters of the converter and the amplifier possible without the device according to the invention working incorrectly, even if the operating conditions change significantly. The inventive The liquid level indicator is therefore reliable, insensitive and proportionate cheap and gives the necessary even with considerable changes in external conditions Safety and furthermore does not require any extraordinary manufacturing tolerances. The converter used according to the invention can be made very insensitive and is also able to withstand large temperature changes.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Umformer gemäß der Erfindung in einer Lage, um das Flüssigkeitsniveau in einem Behälter zu erfühlen, Fig. 2 eine Einzeldarstellung des Übertragers im Längsquerschnitt, zusammen mit den zugehörigen elektrischen Schaftungselementen, F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows a converter according to the invention in a position to control the liquid level to feel in a container, Fig. 2 is an individual representation of the transformer in Longitudinal cross-section, together with the associated electrical shaft elements, F i g. 3 shows a cross section along line 3-3 of FIG.

In F i g. 1 ist der Umformer mit 10 bezeichnet und in einem Behälter 11 angeordnet, in dem das Niveau einer Flüssigkeit 12 erfühlt werden soll. Die Übertragungs- und Empfangselemente im Umformer 10 sind über Leitungen 13 und 14 mit einer Baueinheit 15 verbunden, die einen Verstärker und andere Stromkreise enthält, die zur Erzeugung eines Ansprechsignals dienen, wenn die Flüssigkeit 12 auf das Niveau der Stirnfläche 16 des Umformers ansteigt. In Fig. 1, the converter is denoted by 10 and in a container 11 arranged in which the level of a liquid 12 is to be sensed. The transmission and receiving elements in the converter 10 are via lines 13 and 14 with a structural unit 15 connected, which contains an amplifier and other circuits necessary for generating serve as a response signal when the liquid 12 has reached the level of the end face 16 of the converter increases.

Dieses Ansprechsignal wird über die Leitung 17 einem geeigneten Anzeiger, beispielsweise einer Alarmvorrichtung, einem roten Licht oder einem Steuerstromkreis usw., zugeführt.This response signal is transmitted via line 17 to a suitable indicator, for example an alarm device, a red light or a control circuit etc., supplied.

In Fig.2 ist der Umformer dargestellt. Dieser weist ein Gehäuse 21 mit einem Diaphragma 22 auf, das an der Stirnseite des Gehäuses mit Hilfe eines dünnen Ringes 22' gehalten ist. Der Umfang des Diaphragmas 22 ist einstückig mit dem sclilauch- oder rohrförmigen Glied 23, dessen Länge und Durchmesser sind, daß im wesentlichen eine Bewegung des Umfanges des Diaphragmas in Axialrichtung verhindert wird. Die im Glied 23 sich ausbreitenden Längswellen bilden eine stehende Welle mit einem Knoten (Gegenknoten) an dessen freiem Ende. Folglich gibt es einen Knoten an oder nahe dem Umfang des Diaphragmas, der um eine Viertelwellenlänge entfernt ist und einen großen mechanischen (Schein-) Widerstand gegen Axialbewegungen bildet. Da sich die Mitte des Diaphragmas von ihrer zentralen Lage nach außen und nach innen biegt, neigt seine Umfangsstärke dazu, ab- und zuzunehmen und so Radialkräfte auf das benachbarte Ende des Gliedes 23 auszuüben, die sich mit einer Frequenz ändern, die doppelt so groß wie die der Diaphragmaschwingung ist. Entspricht die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen entlang des Umfangs des Endes des Gliedes 23 einer Wellenlänge dieser doppelten Frequenz, so schwingt das Ende in Ringschwingungen. Diese Maßnahme ist wertvoll, um ein einwandfreies Arbeiten auch bei nicht zu engen mechanischen Toleranzen zu erzielen. Wenn das hintere Ende 23' sich, wie dargestellt, frei bewegen kann, so kann die Länge des Gliedes 23 also ungefähr einer Viertelwellenlänge der sich in Längsrichtung bewegenden Wellen der Arbeitsfrequenz entsprechen, und der Durchmesser und die Wanddecke sind derart gewählt, daß sich die Ringschwingung bei im wesentlichen der doppelten Betriebsfrequenz ergibt. The converter is shown in FIG. This has a housing 21 with a diaphragm 22, which is attached to the front of the housing with the help of a thin ring 22 'is held. The periphery of the diaphragm 22 is integral with the sclilauch- or tubular member 23, the length and diameter of which are that substantially prevents movement of the circumference of the diaphragm in the axial direction will. The longitudinal waves propagating in link 23 form a standing wave with a knot (opposite knot) at its free end. Consequently there it a knot at or near the periphery of the diaphragm which is a quarter wavelength away and forms a large mechanical (apparent) resistance to axial movements. Since the middle of the diaphragm moves from its central position outwards and inwards bends, its circumferential strength tends to decrease and increase and so on radial forces exercise the adjacent end of limb 23 which vary at a frequency which is twice as large as that of the diaphragm vibration. Corresponds to the speed of propagation of the waves along the circumference of the end of the member 23 of a wavelength thereof twice the frequency, the end oscillates in ring vibrations. This measure is valuable to ensure perfect work even with mechanical tolerances that are not too tight to achieve. When the rear end 23 'can move freely as shown, so the length of the link 23 can be approximately a quarter of a wavelength Longitudinally moving waves correspond to the working frequency, and the diameter and the wall cover are chosen so that the ring oscillation at substantially twice the operating frequency.

Durch die Konstruktion wird der Diaphragmaumfang in wirksamer Weise gegen axiale Bewegung festgeklemmt, und die Art der Montage des Gehäuses 21 in einem Behälter hat wenig Wirkung auf die Umformerbetätigung. Wenn es jedoch erwünscht ist, können auch andere Mittel zum Befestigen oder Festklemmen des Diapliragmaumfangs verwendet werden. Ferner ist ein Rohr 24 aus magnetostriktivem Material vorgesehen, dessen eines Ende frei ist und dessen anderes Ende mit dem Mittelteil des Diaphragmas 22 verbunden ist. Das Rohr 24 ist von einem Paar von Spulen 25 und 26 umgeben. Die eine dient als Übertragungsspule, um ein Verlängern und Zusammenziehen der benachbarten Teile des Rohres entsprechend dem zugeführten Wechselstrom zu erzeugen. Hierdurch werden elastische Schwingungen erzeugt, die sich in Längsrichtung des Rohres 25 ausbreiten und hierdurch eine Schwingung des Diaphragmas 22 hervorrufen. Die andere Spule dient als Empfangsspule und spricht auf die elastischen Schwingungen des Rohres 24 an und damit des Diaphragmas 22, um so eine entsprechende elektrische Ausgangsleistung zu erzeugen. In dem Ausführungsbeispiel ist die Spule26 die Empfangsspule. Durch einen permanenten Magneten 27 ist ferner eine magnetische Vorspannung geschaffen worden, um den Arbeitspunkt so zu legen, daß positive und negative Halbwellen des der Spule25 aufgedrückten Stromes entgegengesetzte Kräfte im Rohr 24 erzeugen und das Diaphragma22 mit der Grundfrequenz des in der Spule 25 fließenden Wechselstromes zum Schwingen bringen. Die Vorspannung ermötlicht ferner elastische Schwingungen im Rohr 24, um so eine Spannung in der Spule 26 zu erzeugen, die die gleiche Grundfrequenz hat. The construction makes the diaphragm circumference effective clamped against axial movement, and the type of assembly of the housing 21 in one Container has little effect on the converter actuation. However, if so desired other means of securing or clamping the slide perimeter can also be used be used. Furthermore, a tube 24 made of magnetostrictive material is provided, one end of which is free and the other end to the central part of the diaphragm 22 is connected. The tube 24 is surrounded by a pair of coils 25 and 26. the one acts as a transmission coil to elongate and contract the adjacent one To generate parts of the pipe according to the supplied alternating current. Through this elastic vibrations are generated, which extend in the longitudinal direction of the pipe 25 expand and thereby cause the diaphragm 22 to vibrate. The other Coil serves as a receiving coil and responds to the elastic vibrations of the pipe 24 to and thus the diaphragm 22, in order to achieve a corresponding electrical output power to create. In the exemplary embodiment, the coil 26 is the receiving coil. By a permanent magnet 27 is also provided with a magnetic preload in order to set the operating point in such a way that positive and negative half-waves of the of the coil 25 applied current to generate opposing forces in the tube 24 and the diaphragm 22 with the fundamental frequency of the alternating current flowing in the coil 25 to vibrate. The preload also enables elastic oscillations in the tube 24 so as to generate a voltage in the coil 26 which has the same fundamental frequency Has.

Um nun im wesentlichen eine elektromagnetische Kopplung zwischen den Spulen 25 und 26 auszuschalten, wird der Magnet 27 dazwischen angeordnet, und die Spule 26 befindet sich innerhalb des Klemmgliedes 23. Da der Magnet 27 eine erhebliche Permeabilität hat wirkt er als magnetische Abschirmung zwischen den Spulen 25 und 26. Das Klemmglied 23 kann aus Stahl, Messing oder einem anderen Metall entsprechend der betreffenden Anwendungsart sein. Wenn Stahl verwendet wird, so unterstützt die magnetische Permeabilität die Abschirmung der Spulen gegeneinander. Wenn Messing oder ein anderes nichtmagnetisches Metall verwendet wird. so ergibt die Leitfähigkeit eine nützliche Höhe der Abschirmung für zeitlich sich ändernde magnetische Felder. Die Leitungen für die Spulen sind derart angeordnet, daß eine wesentliche Kopplung zwischen ihnen vermieden wird, und die Art, um dies zu er zielen, ist an sich allgemein bekannt. To now essentially create an electromagnetic coupling between To turn off the coils 25 and 26, the magnet 27 is placed therebetween, and the coil 26 is located within the clamping member 23. Since the magnet 27 is a It has considerable permeability and acts as a magnetic shield between the coils 25 and 26. The clamping member 23 can be made of steel, brass or another metal accordingly the type of application concerned be. If steel is used, the magnetic permeability thus supports the shielding of the coils from one another. When brass or other non-magnetic metal is used. so results The conductivity provides a useful level of shielding for changes over time magnetic fields. The lines for the coils are arranged so that one essential coupling between them is avoided, and the way in which to achieve this, is generally known per se.

Die Spulen können auf einem Rohr 28, das vorzugsweise aus Isoliermaterial besteht, angeordnet sein. An den Spulenstirnseiten sind Scheiben 29, 29' von ähnlichem Material vorgesehen. Hierdurch können die Spulen und der Magnettdl in einfacher Weise aufgesteckt und montiert werden. Um die ganze Konstruktion zu halten, kann dann noch eine Vergußmasse 30 verwendet werden, die auch zum Abdichten dient, wobei die Scheibe 29' als Abschluß für die Vergußmasse dient. The coils can be on a tube 28, which is preferably made of insulating material exists, be arranged. Disks 29, 29 'of similar type are provided on the end faces of the reel Material provided. This allows the coils and the magnet in a simple Way to be plugged and assembled. To keep the whole construction can then a potting compound 30 can be used, which is also used for sealing, wherein the disk 29 'serves as a closure for the potting compound.

Die Empfangsspule 26 ist mit dem Eingang des Verstärkers 31 verbunden, und die Übertragungsspule 25 ist an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen. Vorteilhafterweise werden Abschirmkabel verwendet, wie dies bei 32 und 33 angedeutet ist. um eine äußere Kopplung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers zu verhüten. Bei vielen Einbadarten kann eine beträchtliche Kabellänge zwischen dem Umformer und dem Verstärker erforderlich sein. Vorteilhaft wird ein Kabel verwendet das im wesentlichen zwei abgeschirmte koaxiale Kabel in einem einzigen Mantel aufweist. Wie dargestellt sind die äußeren Leiter der Kabel 32, 33 über den Leiter 34 miteinander verbunden und können in der Praxis geerdet sein. Zum Anbringen der Kabel am Gehäuse 21 können Kupplungen vorgesehen sein. doch sind diese nicht dargestellt, da sie an sich bekannt sind. Gegebenenfalls können die Kabel 32, 33 verdrillte Paare von Leitern in entsprechenden Abscliiirmungen aufweisen. wodurch die Notwendigkeit einer gemeinsamen Erdung für einen Leiter der einzelnen Paare vermieden wird und bei der Konstruktion des Verstärkers eine größere Freiheit vorhanden ist. Die Spulen 25, 26 und der Verstärker 31 sind in der Art eines Rückkopplungsschwingkreises miteinander verbunden. Dies bedeutet, daß die Anschlüsse der Spulen an dem Verstärker derart sind, daß ein Ausgang der Spule 25, die mit der Spule 26 über die elastischen Wellen im magnetostriktiven Rohr 24 gekoppelt ist, dem Versttirkcr als Eingang aufdrü.ckbar ist und hierdurch der ursprüngliche Ausgang verstärkt wird. Bei einer entsprechenden Verstärkung im Verstärker schwingt dann das Diaphragma 22 ständig. zur zur Erzeugung einer Dauerschwingung des Diaphragmas in Luft oder einem anderen gasförmigen Medium erforderliche Verstärkung ist viel kleiner nls die Verstärkung. die erforderlich ist, -:;enn das Diaphragma durch Berührung mit einer Flüssigkeit gedämpft wird. In einer Ausführungsform ist ein Verhältnis von 1 : 30 zwischen Luft und Wasser festgestellt worden. Bei sorgfältiger Konstruktion können noch größere Verhältnisse erhalten werden. The receiving coil 26 is connected to the input of the amplifier 31, and the transmission coil 25 is connected to the output of the amplifier. Advantageously shielding cables are used, as indicated at 32 and 33. to an outer To prevent coupling between the output and the input of the amplifier. With many Einbadarten can take a considerable length of cable between the converter and the amplifier to be required. Advantageously, one cable is used that essentially has two having shielded coaxial cables in a single jacket. As shown are the outer conductors of the cables 32, 33 are connected to one another via the conductor 34 and can be grounded in practice. To attach the cables to the housing 21 can Couplings may be provided. but these are not shown because they are known per se are. Optionally, the cables 32, 33 can be twisted pairs of conductors in corresponding Have shieldings. eliminating the need for a common ground for a conductor of each pair is avoided and in the construction of the amplifier there is greater freedom. The coils 25, 26 and the amplifier 31 are connected to one another in the manner of a feedback resonant circuit. This means, that the connections of the coils to the amplifier are such that an output of the Coil 25, which with the coil 26 on the elastic waves in the magnetostrictive Tube 24 is coupled, the amplifier can be pressed as an input and thereby the original output is amplified. With a corresponding gain in The amplifier then oscillates the diaphragm 22 continuously. to generate a continuous oscillation of the diaphragm in air or another gaseous medium is much smaller than the gain. which is required - :; hen the diaphragm is dampened by contact with a liquid. In one embodiment is a ratio of 1:30 between air and water has been found. With careful Construction, even larger ratios can be obtained.

Andere Flüssigkeiten als Wasser können unterschiedlich dämpfend auf das Diaphragma einwirken, doch ist im allgemeinen die für eine ständige Schwingung erforderliche Verstärkung ein Vielfaches der für Luft erforderlichen Verstärkung.Liquids other than water can have different levels of dampening act on the diaphragm, but is generally that for constant vibration required gain a multiple of the gain required for air.

Durclii Auswahl einer Verstärkung des Verstärkers an einem entsprechenden Punkt zwischen diesen beiden Grenzen ergeben sich dann Rückkopplungsschwingungen, wenn das Diaphragma außer Berührung mit der Flüssigkeit ist, dagegen treten keine Rückkopplungsschwingungen auf, wenn Berührung eintritt, Bei vielen Anwendungsarten ist es zweckmäßig, die Verstärkung entsprechend dem Mittel der beiden Grenzwerte zu wählen, da hierdurch ein großer Sicherheitsfaktor für Ändeningen der Verstärkungen in beiden Richtungen vorhanden ist, wenn eine Verstärkung von 7,6 für Luft und eine Verstärkung von 30.7,6 = 228 erforderlich ist, wenn der Umformer in Berührung mit Wasser ist, wie dies bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel der Fall war, so ist es günstig, einen Verstärker mit einer Verstärkung von 1 7,6. 228 41 auszuwählen. Dies gibt einen Sicherheitsfaktor von 5,5 :1 für Anderungen der Verstärkung in beiden Richtungen. Durclii selection of a gain of the amplifier at a corresponding one Point between these two limits there are feedback oscillations, if the diaphragm is out of contact with the liquid, no action is taken against it Feedback vibrations occur when contact occurs, in many types of applications it is advisable to set the gain according to the mean of the two limit values to be chosen, as this creates a large safety factor for changes in the gains in both directions when there is a gain of 7.6 for air and one Gain of 30.7.6 = 228 is required when the transducer is in contact with Water is, as was the case in a particular embodiment, so is it cheap to have an amplifier with a gain of 1 7.6. 228 41 to select. This gives a 5.5: 1 safety factor for changes in gain in both Directions.

Eine derartige Änderung der Verstärkung kann sich durch Änderung der Betriebsbedingungen, besonders durch Änderungen der Temperatur, ergeben. Such a change in gain can change through change the operating conditions, especially due to changes in temperature.

Wenn die Abweichung von den normalen oder mittleren Bedingungen erwartungsgemäß in einer Richtunggrößer ist als in der anderen, so kann die Verstärkung des Verstärkers nach einer Seite von dem Mittelwert gelegt werden, wodurch ein größerer Sicherheitsfaktor für Abweichungen in dieser Richtung vorhanden ist.If the deviation from normal or average conditions is expected is greater in one direction than the other, the gain of the amplifier to one side of the mean, creating a greater safety factor for deviations in this direction is available.

Wenn die Umformerbauart gemäß F i g. 2 gewählt wird, so hat der mechanische Schwingteil einen hohen Q-Wert (ein hohes Verhältnis der mechanischen Reaktanz zum Verlust) und infolgedessen enge Bandbreiten. Beispielsweise wurde bei Resonanz eine Bandbreite in der Nachbarschaft von 260 Hz bei einer Betriebsfrequenz von 37 klrlz festgestellt. Diese enge Bandbreite ist erwünscht, da sie den Arbeitswirkungsgrad verbessert und die Möglichkeit von äußerem Geräusch usw., wodurch das Arbeiten ungünstig beeinflußt wird, reduziert. Ferner ergibt sich durch den niedrigen inneren Verlust eine besonders wirksame Flüssigkeitsdämpfung, d. h., das Verhältnis der Amplituden der Diaphragmaschwingungen in gedämpftem und ungedämpftem Zustand ist größer. If the converter design according to FIG. 2 is selected, the mechanical Vibrating part has a high Q value (a high ratio of mechanical reactance to Loss) and, as a result, narrow bandwidths. For example, a Bandwidth in the neighborhood of 260 Hz with an operating frequency of 37 klrlz established. This narrow range is desirable because it increases the work efficiency improved and the possibility of external noise, etc., making work inconvenient is influenced, reduced. Also results from the low internal loss a particularly effective liquid damping, d. i.e., the ratio of the amplitudes the diaphragm vibrations in the damped and undamped state are greater.

In vorteilhafter Weise ist die Bandbreite des Verstärkers 31 erheblich größer als die des Umformers, so daß die Resonanzfrequenz des Umformers der Hauptfaktor bei der Bestimmung der Arbeitsfrequenz ist. Infolgedessen führen Änderungen in der Umformerresonanzfrequenz infolge von Temperatureinflüssen oder anderen Bedingungen zu Anderungen der Frequenz der Rückkopplungsschwingung, ohne den Betrieb ungünstig zu beeinflussen. The bandwidth of the amplifier 31 is advantageously considerable greater than that of the converter, so the resonant frequency of the converter is the main factor in determining the working frequency is. As a result, changes in the Converter resonance frequency as a result of temperature influences or other conditions to changes in the frequency of the feedback oscillation without affecting the operation to influence.

Verluste im Rüc1ukopplungsschwing}reis können sich auch besonders bei Temperaturextre,7inwerten ändern doch gewährleistet der große Sicherlleitsfaktor ein dauerndes Arbeiten. In der Praxis kann eine Beschichtung des Diaphragmas auftreten, oder es können sich auch Tropfen an das Diaphragma anhängen. usw. Wenn hierdurch eine Änderung in der wirksamen Masse oder in der Steifheit des Diaphragmas hervorgerufen wird, so kann eine Verschiebung in der Arbeitsfrequenz eintreten, doch, wie oben bereits erwähnt, wird hierdurch das richtige Arbeiten nicht unterbrochen. Die Beschichtung kann auch Verluste zeitigen, beispielsweise wenn es sich um eine viskose Beschichtung handelt, und in diesem Fall ist es zweckmäßig, daß ein großer Sicherheitsfaktor für Änderung der Verstärkung vorhanden ist, damit die Einrichtung ständig arbeitet. Losses in the feedback oscillation can also be particularly pronounced at extreme temperatures, 7in values change but the large safety factor ensures a constant work. In practice a coating of the diaphragm can occur, or drops can also attach to the diaphragm. etc. If by this caused a change in the effective mass or stiffness of the diaphragm there may be a shift in the working frequency, but as above already mentioned, this does not interrupt correct work. The coating can also lead to losses, for example if the coating is viscous acts, and in this Case it is appropriate that a large safety factor for changing the gain is available so that the device works continuously.

Obgleich die Verstärkerbandbreite beträchtlich größer als die Bandbreite des Umformers ist, kann trotzdem ein abgestimmter Verstärker verwendet werden, da die Bandbreite der elektrischen Abstimmstromkreise im allgemeinen viel größer ist als diejenige des Umformers oder doch auf jeden Fall ohne weiteres so eingestellt werden kann. Eine solche Abstimmung erhöht die Verstärkung einer Stufe, so daß ein einfacher Verstärker ausreicht. Die Verstärkung des Verstärkers kann auch durch die Temperatur beeinflußt werden. Der Verstärker kann jedoch in einem Abstand vom Umformer angeordnet sein, und in vielen Fällen ist es nicht notwendig, daß er starken Temperaturänderungen ausgesetzt ist. Bei richtiger Konstruktion und richtiger Wahl der Komponenten können die änderungen in der Verstärkung ohne weiteres innerhalb der erforderlichen Grenzen gehalten werden. Although the amplifier bandwidth is considerably larger than the bandwidth of the converter, a matched amplifier can still be used because the bandwidth of the electrical tuning circuits is generally much greater than that of the converter or in any case without further ado can be. Such tuning increases the gain of a stage, so that a simple amplifier is sufficient. The amplification of the amplifier can also be done by the temperature can be influenced. However, the amplifier can be at a distance from the Transducer may be arranged, and in many cases it is not necessary that it be powerful Is exposed to temperature changes. With the right construction and the right choice the components can see the changes in gain easily within within the required limits.

Die Anwesenheit oder Abwesenheit von Rückkopplungsschwingungen in dem Schwingkreis können in beliebiger Weise bestimmt werden. Zweckmäßig wird dies dadurch bewerkstelligt. daß die Ausgangsleistung des Verstärkers 31 einem Detektor der Baugruppe 35 zugeführt wird und das aufgenommene Signal zur Betätigung eines Relais verwendet wird. Das Relais kann dann benutzt werden, um ein Signal zu geben eine Steuervorrichtung zu betätigen, usw. The presence or absence of feedback vibrations in the resonant circuit can be determined in any way. This becomes useful accomplished thereby. that the output of the amplifier 31 is a detector the assembly 35 is supplied and the recorded signal for actuating a Relay is used. The relay can then be used to give a signal to operate a control device, etc.

Wie oben erwähnt, sind die Spulen 25 und 26 elektromagnetisch abgeschirmt, und es ist zweckmäßig, wenn irgendwelche möglichen Kopplungen zwischen dem Ausgang und Eingang des Verstärkers ausgeschaltet werden, mit Ausnahme jedoch der Kopplung über das mechanisch schwin,gende magnetostriktive Rohr 24. Derartige äußere Kopplungen ergeben eine Verminderung des Sicherheitsfaklors im Betrieb. Im allgemeinen ist es erwünscht, die äußere Kopplung ziemlich weit unterhalb der Kopplung zwischen den beiden Spulen zu halten, wie sie sich durch das magnetostriktive Rohr ergibt, wenn das Diaphragma in Berührung mit einer Flüssigkeit ist. As mentioned above, the coils 25 and 26 are electromagnetically shielded, and it is convenient if there are any possible couplings between the output and input of the amplifier are switched off, with the exception of the coupling via the mechanically oscillating magnetostrictive tube 24. Such external couplings result in a reduction in the safety factor in operation. In general is it is desirable to have the external coupling well below the coupling between to hold the two coils as it results from the magnetostrictive tube, when the diaphragm is in contact with a liquid.

Der oben beschriebene magnetostriktive Umformer ist besonders für ein Gerät gemäß der Erfindung geeignet, da er einfach, zuverlässig und billig in der Herstellung ist und die zu seiner Herstellung benötigten Materialien so ausgewählt werden können, daß sie hohe Temperaturunterschiede und hohe Temperaturwerte aushalten. Obgleich die dargestellten Abschirmmittel einfach und wirksam sind, können sie doch gegebenenfalls geändert werden, und wenn es die betreffende Anwendungskraft erfordert, können auch andere und zusätzliche Absdirmmittel benutzt werden. The magnetostrictive converter described above is especially for a device according to the invention suitable because it is simple, reliable and cheap in production and the materials required for its production are selected can be that they withstand high temperature differences and high temperature values. While the illustrated shielding means are simple and effective, they can be changed if necessary, and if the application force concerned requires it, other and additional shielding means can also be used.

Patentansprüche: 1. Flüssigkeftsniveauanzeiger mit einem magnetostriktiven Umformer, der ein Diaphragma und ein an ihm befestigtes, Schwingungen erzeugendes längliches magnetostriktives Element aufweist, wobei das Diaphragma nach außen hin so angeordnet ist, daß es in Berührung mit der Flüssigkeit treten kann, deren Niveau anzuzeigen ist, und daß seine Schwingung durch sie gedämpft wird, und bei dem das Diaphragma und die an ihm angeordneten Teile eine Struktur mit mechanischer Resonanz bilden, gek e na z ei c h -n e t d u r c h getrennte Ubertrager- und Empfängerspulen (25, 26), die das magnetostriktive Element im seitlichen Abstand umgeben, durch einen Magneten (27), der das magnetostriktive Element umgibt, durch einen Verstärker (31), dessen Eingang mit der Empfängerspule (26) und dessen Ausgang mit der Übertragerspule (25) so verbunden ist, daß diese zusammen mit dem magnetostriktiven Element einen Rückkopplungskreis bilden, dessen Rückkopplungsschwillaungsfrequenz im wesentlichen durch die mechanische Resonanzfrequenz der Struktur mit med?anischer Resonanz bestimmt ist, wobei die Verstärkung des Verstärkers derart vorbestimmbar ist, daß sie zwischen den Verstärkungen liegt, die zur Erzeugung voil Schwingungen des Diaphragmas einmal in Berührung, zum andern außer Berührung mit der Flüssigkeit erforderlich sind, durch Abschirmmittel im Umformer zum Herabsetzen der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Spulen auf einen Wert, der geringer ist als die Kopplung zwischen den Spulen durch das magnetostriktive Element, wenn sich das Diaphragma in Berührung mit der Flüssigkeit befindet. und durch eine Vorrichtung, mittels der das vorhanden oder Nichtvorhandensein von Schwingungen in dem Rückkopplungskreis bestimmbar ist. Claims: 1. Liquid level indicator with a magnetostrictive Converter that has a diaphragm and an attached to it that generates vibrations having elongated magnetostrictive element, with the diaphragm facing outwards is arranged so that it can come into contact with the liquid, its level is to be indicated, and that its vibration is dampened by them, and in which that Diaphragm and the parts arranged on it form a structure with mechanical resonance form, gek e na z ei c h -n e t d u r c h separate transmitter and receiver coils (25, 26), which surround the magnetostrictive element at a lateral distance a magnet (27) surrounding the magnetostrictive element through an amplifier (31), its input with the receiver coil (26) and its output with the transmitter coil (25) is connected so that this together with the magnetostrictive element one Form feedback loop, the feedback oscillation frequency essentially determined by the mechanical resonance frequency of the structure with medical resonance is, wherein the gain of the amplifier can be predetermined such that it is between the reinforcements, which are necessary to generate voil vibrations of the diaphragm once in contact, on the other hand, apart from contact with the liquid are required, by shielding means in the converter to reduce the electromagnetic coupling between the coils to a value that is less than the coupling between the Coils through the magnetostrictive element when the diaphragm is in contact located with the liquid. and by a device by means of which this is present or the absence of oscillations in the feedback loop can be determined.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the iliagnet (27) is arranged between the coils (25, 26).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a cylindrical member (23) made of electromagnetically shielding material the magnetostrictive Element (24) on its circumference, but surrounds only part of its length at a distance is attached at one end to the edge of the diaphragm (22) and is effective a partial electromagnetic shielding of the coils (25, 26) from one another extends near the diaphragm at least partially along the receiver coil (26).

Fonts considered: French patent specification No. 1 207 936.