DE2444222A1 - Contactless determination of liquid levels - sound pulses reflected from above boundary surface for distance measurement - Google Patents

Contactless determination of liquid levels - sound pulses reflected from above boundary surface for distance measurement

Info

Publication number
DE2444222A1
DE2444222A1 DE2444222A DE2444222A DE2444222A1 DE 2444222 A1 DE2444222 A1 DE 2444222A1 DE 2444222 A DE2444222 A DE 2444222A DE 2444222 A DE2444222 A DE 2444222A DE 2444222 A1 DE2444222 A1 DE 2444222A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
counting
sound
pulse
comparison
echo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE2444222A
Other languages
German (de)
Other versions
DE2444222B2 (en
Inventor
Reimer Dipl Phys Dr Claussen
Karl Heine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OTT FA A
Original Assignee
OTT FA A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OTT FA A filed Critical OTT FA A
Priority to DE19742444222 priority Critical patent/DE2444222B2/en
Priority to SE7509326A priority patent/SE7509326L/en
Priority to CH1163875A priority patent/CH588083A5/xx
Publication of DE2444222A1 publication Critical patent/DE2444222A1/en
Publication of DE2444222B2 publication Critical patent/DE2444222B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S15/14—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein a voltage or current pulse is initiated and terminated in accordance respectively with the pulse transmission and echo reception
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Liquid levels or levels of solid loose material in rivers, tanks, channels etc are determined as follows. Sound pulses from a fixed sender-receiver station are reflected from the boundary surface, and the propagation time both ways is used for distance measurement. Each sound pulse is transmitted over the measurement path and a reference path of known, presettable length. The time taken in both ways over the reference path is measured by a constant number of counting periods, and pulse frequency is changed until the specified number of periods exactly corresponds to the time taken by the echo from the reference path to return, so that each counting period corresponds to a known fraction of this path length. The time taken by the pulse to travel there and back over the measurement path is measured by counting periods of the same frequency, so that the distance is directly obtained by simple multiplication.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Messung von Pegelständen od. dergl.Method and device for non-contact measurement of water levels or the like.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur berührungslosen Messung des eine Meßstrecke bildenden, veränderlichen Abstandes der Grenzfläche einer Flüssigkeit oder eines Körpers von einem festen Punkt, insbesondere zur Ermittlung des Pegelstandes von Flüssigkeiten und/oder schüttfähigen Feststoffen in Flüssen, Behältern, Gerinnen od. dgl., bei dem von einer ortsfesten Schall-Sender-Empfänger-Anordnung abgegebene Schall impulse an der Grenzoberfläche reflektiert und die jeweils zwischen Aussendung und Empfang des zugehörigen Echoimpulses vergangene Zeit zur Ermittlung des Abstandes benutzt wird, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for contactless measurement of the variable distance between the boundary surface of a liquid and forming a measuring section or a body from a fixed point, in particular to determine the water level of liquids and / or pourable solids in rivers, containers, channels Od. The like., in which emitted by a stationary sound transmitter-receiver arrangement Sound impulses are reflected on the boundary surface and each between emission and receiving the associated echo pulse elapsed time to determine the distance is used, and to a device for carrying out the method.

Derartige Messungen mittels eines Pegels in Form eines Meßstabes, einer geeigneten Schwimmereinrichtung oder auch über den statischen Druck in Abhängigkeit von einer Flüssigkeitshöhe haben neben ihrer umständlichen und zeitraubenden Verfahrensweise insbesondere den Nachteil, daß solche Pegel bzw.Such measurements by means of a level in the form of a dipstick, a suitable float device or depending on the static pressure have a liquid level in addition to their cumbersome and time-consuming procedure in particular the disadvantage that such levels or

Meßvorrichtungen sehr schnell verschmutzen oder Abnutzungserscheinungen durch das Meßmedium und die Umgebungsbedingungen unterworfen sind, so daß sie häufig schon nach verhältnismäßig kurzem Einsatz unbrauchbar werden.Measuring devices dirty or wear and tear very quickly are subjected by the medium to be measured and the ambient conditions, so that they frequently become unusable after a relatively short period of use.

Demgegenüber zeigen berührungslose Verfahren mit den zugehörigen Meßgeräten den wesentlichen Vorteil, daß das Meßgut auf ihre Funktionsfähigkeit keinerlei nachteiligen Einfluß nehmen kann, was insbesondere bei stark verschlammten Flüssigkeiten, wie Abwässern od. dergl., aber auch bei chemisch aggressiven Medien von wesentlicher Bedeutung ist.In contrast, show non-contact methods with the associated measuring devices the essential advantage that the material to be measured does not have any detrimental effects on its functionality Can have an influence, especially in the case of liquids that are heavily silted up, such as Wastewater or the like, but also essential for chemically aggressive media Meaning is.

Die meisten sich Schallwellen bedienender Meßverfahren zur Feststellung von Flüssigkeitsständen od. dergl. arbeiten derart, daß eine Schallwelle senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche ausgesendet wird. Die Laufzeit der Schallwelle vom Sender zur Oberfläche und nach Reflexion zurück zum Empfänger ist ein direktes Maß für den während dieser Zeit zurückgelegten Weg. Insbesondere dann, wenn Flüssigkeitsstände zu messen sind, kann wahlweise der Schallwandler entweder oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche ortsfest angebracht sein, so daß die Laufzeit des Schallimpulses in dem oberhalb derselben befindlichen Gas wie Luft oder dergl. gemessen wird, oder er kann unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche montiert sein, so daß die Laufzeit des Schallimpulses in der Flüssigkeit selbst gemessen wird.Most measurement methods using sound waves for determination of liquid levels or the like. Work in such a way that a sound wave is perpendicular is sent to the surface of the liquid. The travel time of the sound wave from the transmitter to the surface and after reflection back to the receiver is a direct measure of the distance covered during this time. Especially when fluid levels are to be measured, the transducer can either be above the surface of the liquid be fixed in place, so that the transit time of the sound pulse in the above the same gas as air or the like. Is measured, or it can be below be mounted on the surface of the liquid, so that the travel time of the sound pulse is measured in the liquid itself.

Die Geschwindigkeit, mit der sich der Schall in einem Medium ausbreitet, hängt bekanntlich von einer Mehrzahl von Parametern ab, so beispielsweise von der Zusammensetzung dieses Mediums, seiner Temperatur und dem Druck, unter dem das Medium steht. In Gasen, wie Luft, breitet sich somit der Schall auch in Abhängi gkeit von der Luftfeuchtigkeit, dem Luftdruck und der jeweils herrschenden Temperatur, wenn auch teilweise nur geringfügig geändert, so doch mit meßbar unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten, aus. Wenn nun die Schallgeschwindigkeit als MaR!zur Ermittlung eines Abstandes zwischen Schallsender und reflektierender Oberfläche benützt wird, so muß entweder unter Einbeziehung der möglichen Fehlerbreite per Definition davon ausgegangen werden, daß Normalbedingungen vorliegen, oder es muß bei genaueren Meßanforderungen eine Kompensation der Einflüsse der einzelnen Parameter erfolgen.The speed at which sound propagates in a medium is known to depend on a plurality of parameters, such as the Composition of this medium, its temperature and pressure, under which the medium stands. Sound also propagates in gases such as air depending on the humidity, the air pressure and the prevailing Temperature, even if only slightly changed in places, at least with measurably different ones Velocities of sound, off. If now the speed of sound as MaR! To determine a distance between the sound transmitter and the reflective surface is used, so must either take into account the possible error range by definition thereof it can be assumed that normal conditions exist, or it must be with more precise measurement requirements the influences of the individual parameters are compensated.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die bekannten, umständlichen und aufwendigen Korrekturverfahren bei der berührungslosen Messung veränderlicher Abstände mittels Schallwellen vermeidet und eine besonders einfache, direkte und genauere Berücksichtigung der Parameterschwankungen ermöglicht, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens.The object underlying the invention is seen in a To create a method of the type mentioned, which the known, cumbersome and complex correction procedures for non-contact measurement Avoids distances by means of sound waves and a particularly simple, direct and allows more precise consideration of the parameter fluctuations, as well as a device to carry out such a procedure.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für die erfindungsgemäße Verfahrensweise dem Kennzeichen des Anspruches 1) zu entnehmen. Eine zur Durchführung des Verfahrens bevorzugte Vorrichtung ist in ihrer erfinderischen Ausgestaltung im Anspruch 2) definiert.The solution to this problem is for the procedure according to the invention the characteristic of claim 1) can be found. One to carry out the procedure preferred device is in its inventive embodiment in claim 2) Are defined.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.Further advantageous refinements and developments of the inventive concept result from the features of the subclaims.

Infolge der Verwendung einer Vergleichsstrecke, an deren Ende der Schall impuls ebenso reflektiert wird wie am Ende der Meßstrecke, läßt sich der Einfluß der Veränderung der Schallgeschwindigkeit auf das Ergebnis der Messung vollständig eliminieren, ohne daß nach erfolgter Messung irgendwelche Kompensationsgrößen berücksichtigt werden müßten. Die einzige für das vorliegende Meßverfahren noch erforderliche Umgebungsbedingung ist, daß die Schallgeschwindigkeit innerhalb der Meßstrecke gleich derjenigen innerhalb der Vergleichsstrecke ist, wovon jedoch in der Praxis in aller Regel ausgegangen werden kann. Durch eine Einstellung oder Änderung der Frequenz einer vorgebbaren konstanten Anzahl von Zählperioden derart, daß die zum Abzählen dieser vorgegebenen, konstanten Anzahl erforderliche Zeit stets derjenigen Zeit entspricht, die zwischen Aussendung eines Schallimpulses und Empfang seines Echos, des Vergleichsstreckenechos, vergeht, läßt sich der Einfluß der Schallgeschwindigkeitsänderungen eliminieren. Ferner ergibt sich dadurch in besonders vorteilhafter Weise eine digitale Anzeige- und Auswertemöglichkeit der Meßergebnisse, wobei diese selbstverständlich auch in analoge Werte rückführbar sind. Dadurch, daß eine beliebige, aber konstant gehaltene Anzahl an Zählperioden für die Zeit zwischen Aussendung eines Schall impulses und Empfang seines Vergleichsstreckenchos, die ihrerseits durch die oben genannten Parameter variabel sein kann, über einen Regelkreis vorgebbar ist, durchläuft der Schallimpuls während jeder einzelnen Zählperiode eine stets konstante Wegstrecke, beispielsweise eine Strecke von 0,2mm.As a result of the use of a comparison route, at the end of which the Sound pulse is reflected as well as at the end of the measuring section, the Influence of the change in the speed of sound on the result of the measurement completely eliminate without any compensation variables after the measurement should be taken into account. The only one still available for the present measurement method The required environmental condition is that the speed of sound is within the Measuring section is the same as that within the comparison section, but of which in can generally be assumed in practice. By a setting or a change the frequency of a predeterminable constant number of counting periods such that the always the time required to count this predetermined, constant number This corresponds to the time between the transmission of a sound pulse and the reception of its Echoes, of the comparison path echo, disappear, the influence of the changes in the speed of sound eliminate. Furthermore, this results in a digital one in a particularly advantageous manner Possibility of displaying and evaluating the measurement results, these of course can also be traced back to analog values. By being any, but constant Maintained number of counting periods for the time between emission of a sound pulse and receiving its comparison link echo, in turn by the above Parameters can be variable, can be specified via a control loop, which runs through Sound impulse always has a constant distance during each individual counting period, for example a distance of 0.2mm.

Dieser Wert ergibt sich, wenn man z.B. eine Vergleichsstrecke von 600 mm bis zum Reflektor und eine Zählperiodenanzahl von 6000 wählt, durch eine Division der doppelten Vergleichsstrecke (Hin- und Rückweg des Schallimpulses) durch die Zählperiodenanzahl. Daraus resultiert dann ein Wert von 0,1 mm pro Zählperiode, bezogen auf die Vergleichsstrecke allein.This value is obtained if, for example, a comparison distance of 600 mm to the reflector and a number of counting periods of 6000 selects by one Division of the double comparison distance (there and back of the sound pulse) by the number of counting periods. This then results in a value of 0.1 mm per counting period, based on the comparison route alone.

Nun braucht man nur noch die Anzahl solcher Zählperioden ermitteln, die in derjenigen Zeitspanne gezählt werden können, die bis zum Eintreffen des Meßstreckenechos (also des Echos von der reflektierenden Grenzfläche) verstreicht, dann ist diese Anzahl ein direktes Maß für die Länge der Meßstrecke, digital angegeben in 0,1 mm-Einheiten. Der zur Durchführung der Messungen erforderliche apparative Aufbau besteht zum größten Teil aus handelsüblichen elektronischen Bausteinen die, etwa in normierter Form auf gedruckten Leiterplatten vorliegend, sich in einem handlichen Gerät mit übersichtlicher Anzeige unterbringen lassen, jedoch auchtelemetrisch einsetzbar sind.Now you only need to determine the number of such counting periods, which can be counted in the time span until the arrival of the measuring section echo (i.e. the echo from the reflecting interface) elapses, then is these Number a direct measure of the length of the measuring section, digitally specified in 0.1 mm units. The equipment required to carry out the measurements is the largest Part of commercially available electronic components, for example in standardized form present on printed circuit boards, in a handy device with clear Can accommodate display, but can also be used telemetrically.

Zufolge der digitalen Anzeige- und Auswertemöglichkeit der erhaltenen Meßergebnisse kann auch in besonders vorteilhafter Weise durch Einsatz eines Vor-Rückwärtszählers wahlweise entweder z.B. der Flüssigkeitsstand in Abhängigkeit von einer Nullmarke (z.B. Flußbett) zur Anzeige kommen, oder direkt der Abstand zwischen reflektierender Oberfläche und ortsfest montierter Schall-Sender-Empfänger-Anordnung angezeigt werden.As a result of the digital display and evaluation options for the received Measurement results can also be achieved in a particularly advantageous manner by using an up / down counter optionally either e.g. the liquid level depending on a zero mark (e.g. river bed) come to the display, or directly the distance between reflective Surface and fixedly mounted sound transmitter-receiver arrangement are displayed.

Eine Nullmarke ist mittels eines Vorwahl schalters einstellbar.A zero mark can be set using a preselection switch.

Ähnlich ist auch durch Einschalten geeigneter Untersetzerstufen bzw. Teiler die relative Anzeige der Meßwerte in Prozenten od. dergl. mehr möglich.Similarly, switching on suitable reduction stages or Divider the relative display of the measured values in percentages or the like more possible.

Die vorliegende Erfindung soll nachfolgend näher anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, die eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wiedergeben.The present invention is to be described in more detail below with reference to the enclosed Drawings will be described showing an exemplary embodiment of the device to perform the procedure.

Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung eines Flüssigkeitsstandes; Fig. 2 einen Regelkreis nach Fig. 1 mit schaltungsmäßiger Darstellung eines Ausführungsbeispieles für den Regler; Fig. 3 Impulszeitdiagramme für einen im Regelkreis liegenden Frequenzteiler, den Regler und für einen Kompdarator; Fig. 4 ein Impulszeitdiagramm zur Verdeutlichung der Pegelmessung durch Zuordnung von Zählperioden zu der vom Schall durchlaufenden Wegstrecke.It shows: FIG. 1 a block diagram of a device according to the invention for measuring a liquid level; FIG. 2 shows a control loop according to FIG. 1 with a circuit Representation of an embodiment for the controller; Fig. 3 pulse timing diagrams for a frequency divider in the control loop, the controller and for a comparator; Fig. 4 is a pulse time diagram to illustrate the level measurement by assigning Counting periods for the distance traveled by the sound.

Eine Schall-Sende-Empfangs-Anordnung in Form eines Hochton-Druckkammerlautsprechers, kurz Sensor 30 genannt, dient sowohl als Schallsender wie auch als Schall empfänger für die Abgabe und Aufnahme von Schallwellen geeigneter Frequenzen. Dieser ortsfest oberhalb eines variablen Flüssigkeitsspiegels 22 in Stellung gebrachte Sensor 30 ist mit einer Vergleichsstrecke 31 gekoppelt, an deren Ende sich eine die Schallimpulse reflektierende Oberfläche befindet, deren Abstand zum Sensor 30 bekannt ist. Dem Sensor 30 werden von einem Generator 2 über einen Sendeverstärker 1 Impulsfolgen zugeführt, die dieser aussendet, um sie nachfolgend nach Reflexion wieder empfangen und mittels eines Empfangsverstärkers 4 in verarbeiteter Form einem Komparator 5 zuführen zu können. Im Ausführungsbeispiel besteht der Generator 2 aus einem 8-kZh-Start-Stop-Rechteck-Generator, der drei Perioden lange Schallsendeimpulse mit seiner Eigenfrequenz abgibt. Eingangsseitig ist der Generator 2 über einen Einstufen-Teiler 3 und eine weitere Untersetzungsstufe 10 mit einem Zählfrequenzgenerator 8 mit regelbarer Frequenz verbunden, auf den später noch näher eingegangen werden wird.A sound transmit-receive arrangement in the form of a high-frequency pressure chamber loudspeaker, briefly called sensor 30, serves both as a sound transmitter and as a sound receiver for the emission and reception of sound waves of suitable frequencies. This stationary Sensor 30 positioned above a variable liquid level 22 is coupled to a comparison path 31, at the end of which one of the sound pulses reflective surface is located, the distance to the sensor 30 is known. To the Sensor 30 are from a generator 2 via a transmission amplifier 1 pulse trains supplied, which it emits, in order to receive it again after reflection and a comparator 5 by means of a receiving amplifier 4 in processed form to be able to supply. In the exemplary embodiment, the generator 2 consists of an 8 kZh start-stop square-wave generator, which emits sound transmission pulses with its natural frequency of three periods. Input side is the generator 2 via a one-stage divider 3 and a further reduction stage 10 connected to a counting frequency generator 8 with a controllable frequency, on the will be discussed in more detail later.

Der Generator 2 ist in seiner Schallimpulsfolge somit unmittelbar abhängig von derjenigen des Zählfrequenzgenerators 8, wobei sich diese in groben Stufen zwischen beispielsweise 2,5 Hz und 10 Hz innerhalb des Gerätes vorgeben läßt.The generator 2 is thus direct in its sound pulse sequence depending on that of the counting frequency generator 8, these being roughly Levels between, for example, 2.5 Hz and 10 Hz can be specified within the device.

Der Komparator 5 liefert bei Erreichen einer einstellbaren Schwelle am Ausgang ein TTL-Signal und spricht beim Aussenden eines Schall impulses und beim Eingang jeweils des Vergleichsstreckenechos und des Meßstreckenechos an. Er ist ausgangsseitig mit den Eingängen zweier einstellbarer Blenden 6 und 7 verbunden, von denen die eine einem Regler 9 zugeordnet ist, während die andere sowohl an einer Untersetzerstufe 12, als aucheinem Eingang eines Zähltores 11 liegt, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Zählfrequenzgenerators 8 gekoppelt ist. Der Zählfrequenzgenerator 8 bildet zusammen mit dem Regler 9 und dem Teiler 10 einen rückgekoppelten Regelkreis, wobei der Zählfrequenzgenerator 8 das Regelobjekt ist, welches über die Stellgröße, und zwar eine Gleichspannung UA, solange nachgeregelt wird, bis ein gewünschter Sollwert, das heißt eine bestimmte Impulszahl, die vom Generator in der Zeit abgegeben wird, die zwischen dem Aussenden eines Schallimpulses vom Sensor 30 und dessen Empfang nach Reflexion an der Vergleichsstrecke 31 vergeht, dem tatsächlichen Istwert entspricht.The comparator 5 delivers when an adjustable threshold is reached at the output a TTL signal and speaks when a sound pulse is emitted and when Input of the comparison section echo and the test section echo. He is on the output side with the inputs of two adjustable apertures 6 and 7 connected, one of which is assigned to a controller 9, while the other is located on both a coaster stage 12 and an input of a counting gate 11, the other input of which is coupled to the output of the counting frequency generator 8. The counting frequency generator 8 forms together with the controller 9 and the divider 10 feedback control loop, the counting frequency generator 8 being the control object, which is readjusted via the manipulated variable, namely a direct voltage UA is until a desired target value, that is, a certain number of pulses, which from Generator is delivered in the time between the emission of a sound pulse from the sensor 30 and its reception passes after reflection on the comparison path 31, corresponds to the actual actual value.

Die Gegentakt-Endstufe für den Hochton-Druckkammerlautsprecher des Sensors 30, die beim Aussenden eines im Ausführungsbeispiel drei Perioden langen Schallsendeimpulses niederohmig ist, wird danach unmittelbar hochohmig, so daß sie, nunmehr als Empfänger wirkend, das Echo des Schallimpulses über den vorzugsweise selektiv dreistufigen Empfangsverstärker ausreichend leistungsverstärkt dem Komparator 5 zuführen kann, der ausgangsseitig sein TTL-Signal weiterzugeben in der Lage ist, wenn entweder ein Schallimpuls abgegeben wird oder das Echo von der Vergleichsstrecke empfangen wird, oder aber das Echo von der Grenzfläche den Sensor erreicht.The push-pull output stage for the high-frequency pressure chamber loudspeaker of the Sensor 30, which in the exemplary embodiment long when emitting a three periods The sound transmission pulse is low-resistance, then immediately becomes high-resistance, so that it now acting as a receiver, the echo of the sound pulse via the preferably selectively three-stage receiving amplifier sufficiently power amplified the comparator 5, which is able to pass on its TTL signal on the output side, if either a sound impulse is emitted or the echo from the reference section is received, or the echo from the interface reaches the sensor.

Die eine an den Ausgang des Komparators 5 angeschlossene Blende 6 ist beispielsweise als binäre Kippstufe od. dergl. so ausgelegt, daß sie die Weitergabe der vom Komparator 5 kommenden Information für eine Zeit sperrt, die der Abgabe eines Schall impulses vom Sensor 30 entspricht, während sich die zweite Blende 7 solange in Sperrstellung befindet, bis wenigstens das Vergleichsstreckenecho von der Reflexionsebene der Vergleichsstrecke kommend vom Empfänger des Sensors 30 aufgenommen worden ist. Die Einstellung der ersten Blende 6 auf eine Zeit, die größer als diejenige der Schallimpulsaussendung ist, und der zweiten Blende 7 auf eine Sperrzeit, die den Zeitraum der Aussendung des Schallimpulses, seiner Reflexion am Ende der Vergleichsstrecke bis zu dem Empfang des Echos überschreitet, wodurch im übrigen auch eventuelle Störsignale, die bekanntermaßen als Echoreflexion an den Behälterwandungen und dergleichen auftreten können, ausgeblendet werden, ist mittels Potentiometereinstellung an der Frontplatte des Gerätes möglich.The one diaphragm 6 connected to the output of the comparator 5 is for example as a binary flip-flop or the like. Designed in such a way that it can pass on the information coming from the comparator 5 blocks for a time that the delivery corresponds to a sound pulse from the sensor 30, while the second diaphragm 7 is in the locked position until at least the comparison section echo from the reflection plane of the reference section coming from the recipient of the sensor 30 has been recorded. The setting of the first aperture 6 to one Time greater than that of the sound pulse emission and the second aperture 7 to a blocking time, which is the period of the emission of the sound pulse, its Exceeds the reflection at the end of the comparison path until the echo is received, thereby also possible interfering signals, known as echo reflection can occur on the container walls and the like, are hidden, is possible by means of a potentiometer setting on the front panel of the device.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem es sich bezüglich des Generators 2 um einen 8-kHz-Generator handelt, liegt innerhalb des durch den Zählfrequenzgenerator 8 und den Regler 9 vorgegebenen Regelkreis ein Teiler 10 bzw. eine Untersetzungsstufe mit einem Untersetzungsverhältnis von 6000 : 1. Über diesen Regelkreis wird die Zählfrequenz des Generators 8 so eingestellt, daß die Laufzeit des Schallimpulses über eine Vergleichsstrecke von 60 cm einer vorgegebenen konstanten Anzahl von 6000 Perioden des Zählfrequenzgenerators 8 entspricht. Die Messung zwischen Abgabe des Schallimpulses und Empfanges des Vergleichsstreckenechos vergangenen Ist-Zeit erfolgt somit durch Auszählung von genau 6000 Perioden des Zählfrequenzgenerators und Einregulierung der Zählfrequenz über die Stellgröße UA solange, bis die dem Regler 9 zugeführte Ist-Zeit der Soll-Zeit entspricht, in welcher der Zählfrequenzgenerator 6000 Perioden abgibt. Somit wird erreicht, daß die vorzunehmende Abstandsmessung über den Vergleich der Laufzeit des gleichen Schallimpulses für eine Meßstrecke nach Einjustierung der Zählfrequenz bezüglich einer Vergleichsstrecke auf einen echten Längenvergleich zwischen Meßstrecke und Vergleichsstrecke zurückgeführt wird, ohne daß die Schallgeschwindigkeit oder irgendwelche zufällige Änderungen derselben in das Meßergebnis eingehen könnten, insofern nämlich, als diejenige Anzahl von Perioden des Zählfrequenzgenerators, die von diesem bis zum Empfang des Meßstreckenechos abgegeben wird, unmittelbar ein Maß für die Meßstreckenlänge bildet.In the illustrated embodiment, which is related to the Generator 2 is an 8 kHz generator, is within the range of the counting frequency generator 8 and the controller 9 predetermined control circuit a divider 10 or a reduction stage with a reduction ratio of 6000: 1. The Counting frequency of the generator 8 set so that the transit time of the sound pulse over a comparison distance of 60 cm a given constant number of 6000 Periods of the counting frequency generator 8 corresponds. The measurement between delivery of the Sound impulse and reception of the comparison link echo past actual time takes place thus by counting exactly 6000 periods of the counting frequency generator and adjusting the counting frequency via the manipulated variable UA until the one supplied to the controller 9 Actual time corresponds to the target time in which the counting frequency generator 6000 periods gives away. It is thus achieved that the distance measurement to be carried out is based on the comparison the transit time of the same sound pulse for a measuring section after adjustment the counting frequency with respect to a comparison section to a real length comparison is fed back between the measuring section and the reference section without the speed of sound or any accidental changes in the same could be included in the measurement result, to the extent that the number of periods of the counting frequency generator, which is emitted by this until the reception of the test section echo, immediately forms a measure for the measuring path length.

Nach dem oben Gesagten besteht somit die Regelung darin, den Zählfrequenzgenerator 8 allgemein auf eine beliebige, aber konstante Periodenzahl festzulegen und deren Frequenz der Laufzeit des Schall impulses, der dem Sensor 30 vom Generator 2 mit dessen eigener Frequenz zugeführt wird, in der Vergleichsstrecke 31 anzupassen. Durch Einjustieren der Frequenz des Zählfrequenzgenerators bei vorgegebener Länge der Vergleichsstrecke 31 von 60 cm kann beispielsweise erreicht werden, daß jede Periode der Zählfrequenz des Generators 8 einer Wegstrecke von 0,2 mm entspricht, bzw. daß diese Wegstrecke von dem Schall des Sensors 30 zurückgelegt wird wä hrend der Dauer einer Periode des Zählfrequenzgenerators. Das beideutet im Ausführungsbeispiel, daß bei der Messung der genannten vorgegebenen Vergleichsstrecke mit einer Anzahl von 6000 Zählperiodenfür jeweils 0,1 mm Länge der Vergleichsstrecke eine Zählperiode vom Zählfrequenzgenerator 8 erzeugt wird, und zwar unabhängig von Schallgeschwindigkeitsschwankungen.According to what has been said above, the regulation consists in the counting frequency generator 8 generally to an arbitrary, but constant number of periods and their Frequency of the running time of the sound pulse that the sensor 30 from the generator 2 with whose own frequency is supplied to be adjusted in the comparison section 31. By adjusting the frequency of the counting frequency generator for a given length the comparison distance 31 of 60 cm can be achieved, for example, that each Period of the counting frequency of the generator 8 corresponds to a distance of 0.2 mm, or that this distance is covered by the sound of the sensor 30 during the duration of one period of the counting frequency generator. Both of these things in the exemplary embodiment, that when measuring the specified reference distance mentioned with a number of 6000 counting periods for each 0.1 mm length of the comparison path, one counting period is generated by the counting frequency generator 8, regardless of fluctuations in the speed of sound.

Die Auszählung der Zählperioden des Zählfrequenzgenerators 8 während der Laufzeit des Schallimpulses über die Meßstrecke erfolgt in der aus dem Blockschaltbild ersichtlichen Weise mittels eines Vor-Rückwärts-Zählers 17, der eingangsseitig über daX Zähltor 11 und wahlweise über einen oder mehrere Teiler 13, 14 mit dem Zählfrequenzgenerator 8 in Verbindung steht. Die Zählperiodenanzahl ergibt dann über die angegebene Beziehung 1 Periode = 0,1 mm direkt die Meßstreckenlänge.The counting of the counting periods of the counting frequency generator 8 during the transit time of the sound pulse over the measuring section is shown in the block diagram evident way by means of an up-down counter 17, the input side via daX counting gate 11 and optionally via one or more dividers 13, 14 with the counting frequency generator 8 communicates. The number of counting periods then results from the specified relationship 1 period = 0.1 mm directly the measuring path length.

Da es die Aufgabe des Regelkreises ist, die Frequenz des ZählT frequenzgenerators 8 solange nachzuregeln, bis die Laufzeit des Schall impulses über die Vergleichsstrecke gleich derjenigen Zeit ist, die benötigt wird für die Abgabe von 6000 Schwingungen bzw. Perioden seitens des Zählfrequenzgenerators 8, wird die Stellgröße UA immer dann und solange sich ändern und damit eine Veränderung der Zählfrequenz bewirken, wie die genannte Bedingung, daß eine Periode einer Vergleichsstreckenlänge von 0,1 mm entspricht, nicht gegeben ist.Since it is the task of the control loop, the frequency of the counting frequency generator 8 readjusted until the travel time of the sound pulse over the comparison distance equal to that Is the time it takes to deliver 6000 oscillations or periods on the part of the counting frequency generator 8, is the manipulated variable UA always change then and as long and thus a change in the counting frequency cause, like the condition mentioned, that a period of a comparison link length of 0.1 mm is not given.

Am Zähltor 11 liegen einerseits bei Messung des Abstandes bzw.On the one hand, when measuring the distance or

der Maßstrecke a somit stets die in ihrer Frequenz korrigierten und einem genau vorgegebenen Längenmaß entsprechenden Zählperioden des Zählfrequenzgenerators 8 an, während andererseits dem Zähltor 11 eingangsseitig über die Blende 7 ein Echoimpuls zugeführt wird, der dem Sensor 30 nach Empfang des Echoimpulses von der Vergleichsstrecke zugeht. Bei jenem Echoimpuls handelt es sich um das Meßstreckenechoo Der Vor- Rückwärtszähler 17 zählt somit solange die Zählimpulse des Zählfrequenzgenerators 8 auf, wie es der Zeitdauer entspricht, die zwischen Aussendung des Schallimpulses durch den Sensor 30 und dem Empfang des Echos desselben von der Grenzfläche bzw. FlXssigkeitsoberfläche vergeht.of the measuring distance a thus always the corrected in terms of their frequency and counting periods of the counting frequency generator corresponding to a precisely specified length measure 8, while on the other hand the counter 11 on the input side via the aperture 7 an echo pulse is fed to the sensor 30 after receiving the echo pulse from the comparison section approaches. That echo pulse is the measurement section echo. The up and down counter 17 thus counts the counting pulses of the counting frequency generator 8 as long as it does corresponds to the time between the transmission of the sound pulse by the sensor 30 and the reception of the echo of the same from the interface or liquid surface passes.

Da über den Regelkreis, wie oben ausgeführt, der Zählfrequenzgenerator 8 so einzustellen ist, daß während der Laufzeit des Schallsignales über die Vergleichsstrecke und zurück der Zählfrequenzgenerator 8 eine vorgegebene Zahl an Schwingungen vollführt und im Ausführungsbeispiel jede Schwingung nach Einjustierung dieser konstanten Schwingungszahl einer Weglänge von 0,1 mm entspricht, gibt die im Vor-Rückwärtszähler 17 aufgezählte Impulszahl direkt eine Längenmessung der Meßstrecke bzw. des Abstandes von der Flüssigkeitsoberfläche 22 an, die bei wahlweiser Einschaltung einer oder mehrerer dekadischer Teiler einer Längenangabe in mm, cm oder dergl. entspricht.Since the control loop, as explained above, the counting frequency generator 8 is to be set so that during the runtime of the sound signal over the comparison distance and back the counting frequency generator 8 performs a predetermined number of oscillations and in the exemplary embodiment, each oscillation after this constant has been adjusted The number of vibrations corresponds to a path length of 0.1 mm is given in the up / down counter 17 enumerated number of pulses directly a length measurement of the measuring section or the distance from the liquid surface 22, which with the optional activation of one or several decadic divisors corresponds to a length specification in mm, cm or the like.

Für die Möglichkeit, jeden Meßbereich auch relativ in Prozenten angeben zu können, ist im Ausführungsbeispiel hinter dem Zählfrequenzgenerator 8 ein dreistelliger, von der Frontplatte des Gerätes her einstellbarer Teiler geschaltet, so daß beispielsweise dann, wenn 0,5 cm pro Prozent zurückgelegt werden sollen, der Teiler auf 0,50 gestellt werden muß. Das normalerweise in Sperrstellung sich befindende Zähltor 11 öffnet beim Aussenden des zur Messung verwendeten Schallimpulses und schließt nach Empfang des von der Flüssigkeitsoberfläche erhaltenen Echoimpulses. Für eine Mittelwertbildung ist es vorteilhaft, beispielsweise zehn Abstandsinessungen hintereinander durchzuführen, wofür zehn empfangene Echos dem Vor-Rückwärtszähler zugeführt werden und dieses Ergebnis durch einen dekadischen Teiler 10 : 1 heruntergeteilt wird. In gleicher Weise können hundert Messungen hintereinander ausgeführt werden und deren Mittelwertbildung erfolgen. Diese Mittelwertbildungen sind insbesondere bei unruhigen Wasseroberflächen vorteilhaft.For the possibility of specifying each measuring range as a relative percentage to be able to, is behind the counting frequency generator in the exemplary embodiment 8th a three-digit divider that can be set from the front panel of the device is switched, so that, for example, if 0.5 cm per percent is to be covered, the divisor must be set to 0.50. That usually locks itself The counting gate 11 located opens when the sound pulse used for the measurement is sent out and closes after receiving the echo pulse obtained from the liquid surface. For a mean value formation it is advantageous, for example, ten distance measurements to perform one after the other, for which ten received echoes the up / down counter and this result is divided down by a decimal divider 10: 1 will. In the same way, a hundred measurements can be carried out one after the other and their averaging takes place. These averages are particular advantageous for troubled water surfaces.

Zufolge der digitalen Anzeige des Meßergebnisses unter Verwendung eines Vor-Rückwärtszählers 17, der die aufgezählten Impulse über einen Speicher 18 einer Ziffernanzeige 19 zuführt, ist es auch ohne weiteres möglich, sowohl den Abstand des Sensors 30 von der reflektierenden Grenzfläche bzw. Flüssigkeitsoberfläche 22 als auch den Flüssigkeitsstand selbst über einer vorgegebenen Nullmarke von der Anzeige 19 und gegebenenfalls auch einem digitalen und/oder analogen Ausgang, wobei letzterer über einen Digitalanalogwandler 21 angeschlossen ist, anzugeben.As a result of the digital display of the measurement result using an up / down counter 17, which stores the enumerated pulses via a memory 18 feeds a numeric display 19, it is also easily possible to use both the Distance of the sensor 30 from the reflective interface or liquid surface 22 as well as the liquid level itself above a predetermined zero mark from the Display 19 and possibly also a digital and / or analog output, wherein the latter is connected via a digital to analog converter 21 to indicate.

Durch einfades Umlegen eines Schalters 20 wird der Vor-Rückwärtszähler 17 so eingestellt, daß er über den Speicher 18 der Anzeige 19 entweder den Wert für den Abstand zwischen Sensor 30 und Flüssigkeitsoberfläche oder aber den absoluten "Pegelstand weitergibt. Nach Messung des Abstandes zwischen Sensor 30 und reflektierender Flüssigkeitsoberfläche ergibt sich nämlich unter Berücksichtigung des momentanen Pegelstandes der Abstand zwischen dem Schallwandler bzw. Sensor und der Nullmarke, z.B.By simply flipping a switch 20, the up-down counter 17 set so that it is either via the memory 18 of the display 19 the value for the distance between sensor 30 and the liquid surface or the absolute one "Passes level. After measuring the distance between sensor 30 and reflective This is because the liquid surface arises taking into account the momentary Level is the distance between the transducer or sensor and the zero mark, e.g.

dem Boden eines Flusses oder eines Behälters. Der der Nullmarke entsprechende Wert wird dem Gerät mittels eines Vorwahlschalters eingegeben. Durch Subtraktion des nach erfolgter Messung angezeigten Abstandes eines beliebig näher als die Nullmarke zu dem Sensor liegenden Pegelstandes seitens des Vor-Rückwärtszählers ist es dann möglich, die absolute Pegelhöhe auf der Anzeige 10 abzulesen. Für die relative Anzeige des Meßwertes ist für einen Meßbereich von im Ausführungsbeispiel 1 cm bis 9,99 m der Teiler 14 vorgesehen.the bottom of a river or a container. The one corresponding to the zero mark The value is entered into the device using a selector switch. By subtraction the distance displayed after the measurement is any closer than the zero mark It is then the level on the part of the up / down counter lying next to the sensor possible to read the absolute level on the display 10. For relative display of the measured value is for a measuring range of 1 cm to 9.99 in the exemplary embodiment m the divider 14 is provided.

Bei Übernahme eines Meßwertes, beispielsweise bei deriNittelwertbildung aus zehn Messungen, leuchtet auf der Frontplatte eine Lampe auf, woraus sich eine gewisse Funktionskontrolle ergibt, da bei zu schwachen Echos keine neuen Meßwerte übernommen werden und die Anzeige, wie auch die Meßwertausgänge, auf dem vorher gemessenen Stand bleiben. Durch Umlegen eines Schalters von Einzel- auf Intervallbetrieb kann das Gerät in einstellbaren Abständen von einer Minute bis 10 Minuten periodisch betrieben werden, wobei in den Zwischenzeiten die jeweils zuletzt gemessenen Werte an den Ausgängen angezeigt werden. Dem Teiler 14 wie auch dem Vor-Rückwärtszähler 17 können wahlweise an sich bekannte Codierschalter 15 und 16 zugeordnet sein, um zum einen die oben erwähnte Anzeige des absoluten Längenmaßes in Prozenten wiedergeben zu können und zum anderen den Abstand Sensor minus Pegelstand.When accepting a measured value, for example when averaging out of ten measurements, a lamp lights up on the front panel, resulting in a a certain function check results, since if the echoes are too weak there are no new measured values and the display, as well as the measured value outputs, on the previous one stay measured. By flipping a switch from single to intermittent operation the device can be set periodically at intervals of one minute to 10 minutes are operated, with the last measured values in the meantime are displayed at the outputs. The divider 14 as well as the up-down counter 17 can optionally be assigned to coding switches 15 and 16 known per se on the one hand reproduce the above-mentioned display of the absolute length dimension in percentages and on the other hand the distance between the sensor and the water level.

Fig. 2 zeigt den Regler 9 im Regelkreis zusammen mit dem Zählfrequenzgenerator 8 und dem Teiler 10 in einem Ausführungsbeispiel in seinen Einzelheiten. Wie ersichtlich, werden die vom Teiler 10 einerseits und von der Blende 6 andererseits einer Zeitvergleichsschaltung eingegebenen Impulse auf möglicherweise vorhandene Koinzidenz miteinander verglichen und das Ergebnis einem Doppel schalter zugeführt, der ein RC-Glied entweder an + 15 Volt oder an - 15 Volt anlegt, je nachdem ob die den konstant gehaltenen 6000 Impulsen des Zählfrequenzgenerators zuzuordnende Zeit, also die Ist-Zeit, größer oder kleiner als die Soll-Zeit ist. Keine Schalterbetätigung erfolgt und damit keine Nachregelung über den Regler, wenn die Ist-Zeit der Soll-Zeit entspricht, wenn also im Ausführungsbeispiel genau 6000 Zählperioden des Zählfrequenzgenerators in den Vor-Rückwärtszähler eingezählt werden, während ein Schall impuls den Sensor 30 verläßt, an der Reflexionsfläche der Vergleichsstrecke 31 reflektiert und vom Sensor 30 aufgefangen wird.Fig. 2 shows the controller 9 in the control loop together with the counting frequency generator 8 and the divider 10 in one embodiment in its details. As can be seen the divider 10 on the one hand and the diaphragm 6 on the other hand a time comparison circuit input pulses are compared with each other for possible coincidence and the result is fed to a double switch that connects an RC element to either + 15 volts or to - 15 volts, depending on whether the 6000 Pulses from the counting frequency generator time to be assigned, i.e. the Actual time, greater or less than the target time. No switch actuation takes place and therefore no readjustment via the controller if the actual time corresponds to the target time, if in the exemplary embodiment exactly 6000 counting periods of the counting frequency generator counted in the up / down counter while a sound impulse hits the sensor 30 leaves, reflected on the reflection surface of the comparison path 31 and from Sensor 30 is captured.

Das Zeitdiagramm von Fig. 3 zeigt den Impulsverlauf am Ausgang des Frequenzteilers 10 in der oberen Darstellung; am Ausgang des Komparators 5 in der darunterliegenden mittleren Diagrammdarstellung und schließlich am RC-Glied hinter dem Analog-bzw. Doppelschalter von Fig. 2, wobei t diejenige Zeit ist, bei der das Zähltor 11 öffnet, also das Einzählen der Perioden des Zählfrequenzgenerators 8 in den Vor-Rückwärtszähler 17 beginnt, und tl die Ist-Zeit darstellt, in der im Ausführungsbeispiel genau 6000 Perioden der Zählfrequenz für die Zeitdauer: Aussenden eines Schallimpulses vom Sensor 30, Reflexion am Ende der Vergleichsstrecke an der Reflexionsebene 31 bis zum Empfang des Vergleichsstreckenechos am Sensor 30 auf den Vor-Rückwärtszähler 17 aufgezählt werden. Wenn, wie in Fig. 3dargestellt, die Soll-Zeit t2 von der Ist-Zeit tl abweicht und hier beispielsweise kleiner als die Ist-Zeit ist, dann betätigt der Zeitvergleich des Reglers gemaß Fig. 2 den an plus 15 Volt liegenden Schalter, so daß eine positive Spannung an das RC-Glied angelegt wird, während für den Fall, daß die Ist-Zeit tl kleiner als die tatsächlich über die Blende 6 dem Zeitvergleich zugeführte Zeitinformation ist, der an minus 15 Volt liegende Schalter betätigt wird, so daß dem RC-Glied eine negative Spannung zufließt. Die jeweils über den Kondensator C, der einseitig geerdet ist, abfallende Spannung wird einer Verstärkerstufe I zugeführt und, wie aus der Schaltung von Fig. 2 erkennbar, einer weiteren positiven Gleichspannung + 5 Volt überlagert. Diese Konstantspannung bildet den Arbeitspunkt des Zählfrequenzgenerators; sie ist für den Fall, daß sich der Regelkreis im Gleichgewicht befindet und damit die Stellgröße, die, wie oben ausgeführt, je nach Ergebnis der Zeitvergleiches über das RC-Glied sich ändern kann, keinen zusätzlichen Gleichspannungswert liefert, diejenige Spannung, den den Zählfrequenzgenerator 8 bei Übereinstimmung von Ist-Wert und Soll-Wert mit einer solchen Frequenz schwingen läßt, daß 6000 Perioden für den Hin- und Rücklauf des Schallimpulses durch die Vergleichsstrecke b aufgezählt werden. Die Frequenz des Zählgenerators 8 wird erhöht, wenn die Ist-Zeit größer ist als die Soll-Zeit ist und damit der mit plus 15 Volt beaufschlagte Schalter hinter dem Zeitvergleich geschlossen wird, während umgekehrt die Zählfrequenz des Generators 8 verlangsamt wird.The timing diagram of Fig. 3 shows the pulse profile at the output of the Frequency divider 10 in the upper representation; at the output of the comparator 5 in the the middle diagram below and finally on the RC element behind the analog or. Double switch of Fig. 2, where t is the time at which the Counting gate 11 opens, i.e. the counting of the periods of the counting frequency generator 8 in the up-down counter 17 begins, and tl represents the actual time in which im Embodiment exactly 6000 periods of the counting frequency for the duration: transmission of a sound pulse from sensor 30, reflection at the end of the comparison distance at the Reflection plane 31 up to the reception of the comparison path echo at the sensor 30 the up-down counter 17 are counted. If, as shown in Fig. 3, the Target time t2 deviates from actual time tl and here, for example, smaller than that Is the actual time, then the time comparison of the controller according to FIG. 2 actuates the plus 15 volts lying switch, so that a positive voltage is applied to the RC element becomes, while in the event that the actual time tl is less than that actually over the aperture 6 is the time information supplied to the time comparison, which is at minus 15 volts lying switch is operated, so that a negative voltage flows to the RC element. The voltage dropping across the capacitor C, which is grounded on one side is fed to an amplifier stage I and, as can be seen from the circuit of FIG. 2, another positive DC voltage + 5 volts superimposed. This constant voltage forms the working point of the Counting frequency generator; she is for the case that the control loop is in equilibrium and thus the manipulated variable, which, as stated above, depends on the result of the time comparison via the RC element can change, does not provide an additional DC voltage value, the voltage the counting frequency generator 8 when the actual value and the target value match vibrates at such a frequency that 6000 periods for the back and forth of the sound pulse can be enumerated by the comparison distance b. The frequency of the counter generator 8 is increased if the actual time is greater than the target time and thus the switch with plus 15 volts applied to it behind the time comparison is closed, while conversely the counting frequency of the generator 8 is slowed down will.

Den Ablauf einer Messung verdeutlicht nc>ch Fig. 4, in der mehrere Impulszeitdiagramme wiedergegeben sind. Zur Zeit t wird ein Schall impuls A ausgesendet, der zur Zeit tB als Echoimpuls B der Vergleichsstrecke b von dem Empfänger des Sensors 30 empfangen wird und über den Empfangsverstärker 4 und den Komparator 5 sowie die Blende 6 dem Regler 9 eingegeben wird. Der Echoimpuls C, welcher als Meßstreckenecho später als der Echoimpuls B eintrifft, wird von der Blende 6 nicht durchgelassen, hingegen geht er über die Blende 7 an den einen Eingang des Zähltores 11, welches mit Beginn des Schallimpulses A geöffnet worden ist und nunmehr mit dem letztgenannten Echoimpuls C wieder geschlossen wird. Am Ausgang des Teilers 10 liegen, wie aus der Darstellung der Fig. 4 ersichtlich, Rechteckimpulse an mit einer Zeitperiode, die dem Doppelten derjenigen Zeit entspricht, die zwischen Aussendung des Schall impulses und Empfang des Vergleichsstreckenechos bzw. Echoimpulses B vergeht. Das Zähltor 11 ist, wie das unterste Impulsdiagramm zett und wie oben ausgeführt ist, von t bis zum Empfang des Echoimpulses C von der Flüssigkeitsoberfläche 22 zum Zeitpunkt t geöffnet. Der Vorc Rückwärtszähler 17 hat im einjustierten Zustand bei Beginn des Echoimpulses B 6000 Zählperioden aufgezählt, während im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bei Empfang des Echoimpulses C 24020 Zählperioden aufgezählt worden sind. Unter der im Ausführungsbeispiel gegebenen Voraussetzung; daß eine Zählperiode einer Länge von 0,1 mm entspricht, bedeuten somit 6000 Zählimpulse = 600 mm = b, während die 24020 Zählperioden = 2402 mm = a entsprechen.The sequence of a measurement is illustrated in FIG. 4, in which several Pulse timing diagrams are shown. At time t a sound pulse A is emitted, that at time tB as an echo pulse B of the comparison section b from the sensor's receiver 30 is received and via the receiving amplifier 4 and the comparator 5 and the Aperture 6 is entered into controller 9. The echo pulse C, which as a test section echo later than the echo pulse B arrives, the diaphragm 6 does not let through, however, it goes through the panel 7 to one input of the counting gate 11, which has been opened with the beginning of the sound pulse A and now with the latter Echo pulse C is closed again. At the output of the divider 10 are how from the illustration of Fig. 4 can be seen, square pulses on with a time period, which corresponds to twice the time between the emission of the sound pulse and reception of the comparison path echo or echo pulse B passes. That Counting gate 11 is, as the lowest pulse diagram is detailed and as stated above, from t to the reception of the echo pulse C from the liquid surface 22 at time t open. The up and down counter 17 is in the adjusted state at the beginning of Echo pulse B enumerated 6000 counting periods, while in the exemplary embodiment 4, upon receipt of the echo pulse C 24020 counting periods have been enumerated are. Under the assumption given in the exemplary embodiment; that a counting period corresponds to a length of 0.1 mm, thus 6000 counting pulses = 600 mm = b, while the 24020 counting periods = 2402 mm = a.

Claims (5)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1) Verfahren zur berührungslosen Messung des eine Meßstrecke bildenden, veränderlichen Abstandes der Grenzfläche einer Flüssigkeit oder eines Körpers von einem festen Punkt, insbesondere zur Ermittlung des Pegelstandes von Flüssigkeiten und/oder schüttfähigen Feststoffen in Flüssen, Behältern, Gerinnen od. dergl., bei dem von einer ortsfesten Schall-Sender-Empfänger-Anordnung abgegebene Schall impulse an der Grenzfläche reflektiert und die jeweils zwischen Aussendung und Empfang des zugehörigen Echo impulses vergangene Zeit zur Ermittlung des Abstandes benutzt wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß jeder Schallimpuls sowohl über die Meßstrecke als auch über eine an die Anordnung anschließende Vergleichsstrecke bekannter, vorgebbarer Länge gesandt wird, wobei diejenige Zeit, die ein Schallimpuls beim doppelten Durchlaufen der Vergleichsstrecke bis zum Empfang des Vergleichsstreckenechos benötigt, mit einer vorgebbaren, konstanten Anzahl von Zählperioden verglichen wird, und die Frequenz der Zählperioden solange verändert wird, bis die Zeit zur Abzählung der vorgegebenen Anzahl von Zählperioden genau der Zeit entspricht, die bis zum Eintreffen des Vergleichsstreckenechos vergeht, so daß eine Zählperiode stets einem bestimmten Bruchteil der Vergleichsstrecke bekannter Länge entspricht, und daß beim doppelten Durchlaufen der Meßstrecke seitens des gleichen Schall impulses die Zählperioden mit gleicher Frequenz bis zum Empfang des Meßstreckenechos weitergezählt werden, wobei die Multiplikation der sich ergebenden Zählperiodenanzahl mit dem Bruchteil der Vergleichsstrecke unmittelbar die Meßstrecke ergibt.1) Method for the non-contact measurement of the measuring section forming, variable distance of the interface of a liquid or a body from a fixed point, especially for determining the level of liquids and / or bulk solids in rivers, containers, channels or the like the sound impulses emitted by a stationary sound transmitter-receiver arrangement reflected at the interface and each between transmission and reception of the associated echo pulse elapsed time is used to determine the distance, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that each sound impulse both over the measuring section as well as a known, predeterminable route that follows the arrangement Length is sent, being the time it takes for a sound pulse to pass through twice the comparison route is required until the comparison route echo is received, with a predeterminable, constant number of counting periods is compared, and the frequency of the counting periods is changed until the time for counting the specified The number of counting periods corresponds exactly to the time until the arrival of the comparison path echo passes, so that a counting period always corresponds to a certain fraction of the comparison distance corresponds to known length, and that when the measuring section is traversed twice on the part of the same sound pulse, the counting periods with the same frequency until reception of the measuring path echo are counted further, the multiplication of the resulting Number of counting periods with the fraction of the comparison distance directly the measuring distance results. 2) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Regelkreis aus einem Zählfrequenzgenerator (8), einem Teiler (10) und einem Regler (9) vorgesehen ist, der Zählfrequenzgenerator ausgangsseitig mit einem die Schallimpulse für die Schall-Sender, Empfänger-Anordnung (30) erzeugenden Clockgenerator (2) verbunden ist daß die Zählperioden des Zählfrequenzgenerators (8) dem einen Eingang eines Zähltores (11) zugeführt werden, dessen anderer Eingang über eine Blende (7) mit einem die Echoimpulse empfangenden Kpmparator (5) gekoppelt ist, und daß das Zähltor (11) ausgangsseitig an einen Vor-Rückwärtszähler (17) angeschlossen ist.2) Device for performing the method according to claim 1, characterized it is not indicated that a control loop from a counting frequency generator (8), a divider (10) and a controller (9) is provided, the counting frequency generator on the output side with one of the sound pulses for the sound transmitter, receiver arrangement (30) generating clock generator (2) is connected that the counting periods of the counting frequency generator (8) are fed to one input of a counting gate (11), the other input of which Coupled via a diaphragm (7) to a Kpmparator (5) receiving the echo pulses is, and that the counter gate (11) is connected on the output side to an up-down counter (17) is. 3) Vorrichtung nach-Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zwischen dem Zähltor (11) und dem Vor-Rückwärtszähler (17) ein oder mehrere Untersetzungsstufen in Form von Teilern (13, 14) eingeschaltet sind.3) Device according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that between the counting gate (11) and the up / down counter (17) one or more Reduction stages in the form of dividers (13, 14) are switched on. 4) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Regler (9) an eine Blende (6) angeschlossen ist, die eingangsseitig mit dem Komparator (5) in Verbindung steht und eine Impulsleitung wenigstens für die Zeit der Aussendung eines Schallimpulses über die Schall-Sender-Empfänger-Anordnung (30) sperrt, jedoch das Vergleichsstreckenecho dem Regler zuführt.4) Device according to claim 2, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the controller (9) is connected to a diaphragm (6) on the input side is connected to the comparator (5) and a pulse line for at least the time of the emission of a sound pulse via the sound transmitter-receiver arrangement (30) blocks, but feeds the comparison path echo to the controller. 5) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Vergleichsstrecke (b) an ihrem Ende eine Reflexionsebene (31) aufweist und mit der Schall-Sende-Empfänger-Anordnung (30) eine feste Einheit bildet.5) Device according to claim 2, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the comparison section (b) has a reflection plane (31) at its end and forms a fixed unit with the sound transceiver arrangement (30). L e e r s e i t eL e r s e i t e
DE19742444222 1974-09-16 1974-09-16 METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF LEVEL STANDARDS OR THE SAME Ceased DE2444222B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19742444222 DE2444222B2 (en) 1974-09-16 1974-09-16 METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF LEVEL STANDARDS OR THE SAME
SE7509326A SE7509326L (en) 1974-09-16 1975-08-21 PROCEDURE AND DEVICE FOR NON-CONTACT SATIVATION OF LEVELS AND SIMILAR
CH1163875A CH588083A5 (en) 1974-09-16 1975-09-08

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19742444222 DE2444222B2 (en) 1974-09-16 1974-09-16 METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF LEVEL STANDARDS OR THE SAME

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2444222A1 true DE2444222A1 (en) 1976-07-29
DE2444222B2 DE2444222B2 (en) 1977-09-01

Family

ID=5925892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19742444222 Ceased DE2444222B2 (en) 1974-09-16 1974-09-16 METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF LEVEL STANDARDS OR THE SAME

Country Status (3)

Country Link
CH (1) CH588083A5 (en)
DE (1) DE2444222B2 (en)
SE (1) SE7509326L (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2817247A1 (en) * 1977-05-17 1978-11-23 Zuellig Ag METHOD AND DEVICE FOR MEASURING DISTANCES OR FILLING LEVELS BY SOUNDING IN A GAS MEDIUM USED BY SOUND WAVES
EP0042464A1 (en) * 1980-06-25 1981-12-30 Equipement Industriel Normand Electronic gauge comprising an ultrasonic transmitter and receiver
WO1983003478A1 (en) * 1982-03-30 1983-10-13 Martin Reuter Method and installation for determining a relative distance in a cylinder and piston device
EP0221785A2 (en) * 1985-10-21 1987-05-13 Kawasaki Steel Corporation Ultra-sonic distance sensor and monitoring of surface profile utilizing ultra-sonic distance sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8607111D0 (en) * 1986-03-21 1986-04-30 Procontech Ltd Liquid level sensing

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2817247A1 (en) * 1977-05-17 1978-11-23 Zuellig Ag METHOD AND DEVICE FOR MEASURING DISTANCES OR FILLING LEVELS BY SOUNDING IN A GAS MEDIUM USED BY SOUND WAVES
FR2391456A1 (en) * 1977-05-17 1978-12-15 Zuellig Ag METHOD AND DEVICE FOR MEASURING FILLING DISTANCES OR HEIGHTS BY ACOUSTIC SOUNDING IN A GASEOUS FLUID BY MEANS OF SOUND WAVES
EP0042464A1 (en) * 1980-06-25 1981-12-30 Equipement Industriel Normand Electronic gauge comprising an ultrasonic transmitter and receiver
WO1983003478A1 (en) * 1982-03-30 1983-10-13 Martin Reuter Method and installation for determining a relative distance in a cylinder and piston device
EP0221785A2 (en) * 1985-10-21 1987-05-13 Kawasaki Steel Corporation Ultra-sonic distance sensor and monitoring of surface profile utilizing ultra-sonic distance sensor
EP0221785A3 (en) * 1985-10-21 1989-04-26 Kawasaki Steel Corporation Ultra-sonic distance sensor and monitoring of surface profile utilizing ultra-sonic distance sensor
US4976149A (en) * 1985-10-21 1990-12-11 Kawasaki Steel Corporation Ultrasonic distance sensor and monitoring of surface profile utilizing ultrasonic distance sensor

Also Published As

Publication number Publication date
SE7509326L (en) 1976-03-17
DE2444222B2 (en) 1977-09-01
CH588083A5 (en) 1977-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3438045A1 (en) METHOD AND ARRANGEMENT FOR TRANSMITTING SIGNALS IN ULTRASONIC ECHO SOOL DEVICES
DE69611081T2 (en) IMPROVEMENTS RELATING TO IMPULSE Echo DISTANCE MEASUREMENT
DE3339984C2 (en)
DE3327526A1 (en) METHOD AND ULTRASONIC MEASUREMENT DEVICE FOR DETERMINING THE WALL THICKNESS OR SOUND SPEED OF WORKPIECES
DE2643300C2 (en) Circuit arrangement for an ultrasonic pulse echo method for measuring the wall thickness or the speed of sound in test pieces
DE2620590A1 (en) PROCEDURE FOR ORIFICE SETTING DURING THE AUTOMATED TEST PIECE THICKNESS MEASUREMENT AND / OR NON-DESTRUCTION-FREE MATERIAL TESTING WITH ULTRASOUND
DE2422439C2 (en) Method for adjusting the flaw aperture in an ultrasonic testing process
DE2556158A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE FLOW PROCESS OF LIQUIDS OR THE LIKE
DE2024882C3 (en) Device for measuring physical properties of a flowing medium
EP0024589A2 (en) Device for measuring length and temperature, in particular for tank installations or the like
WO2004055484A2 (en) Device for positioning a clamp-on flowmeter on a container
DE3429409C2 (en) Method and device for measuring the thickness of test objects by means of ultrasound
DE3903396A1 (en) Method and device for ultrasonic thickness measurement, and a test device for the latter
DE2817247C3 (en) Arrangement for measuring distances, in particular for measuring water levels, by echo sounding in a gaseous medium by means of sound waves
DE2444222A1 (en) Contactless determination of liquid levels - sound pulses reflected from above boundary surface for distance measurement
DE3126160C2 (en)
DE2824503A1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE SOUND SPEED IN WORKPIECES
DE2452669A1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE CHANGE IN THE POSITION OF AN OBJECT
CH511437A (en) Device for measuring the flow rate of a liquid
CH676890A5 (en)
DE1648396A1 (en) Device for the detection of leaks in liquid gas or pressurized gas bottles
DE2756453A1 (en) ECHO SOUNDER
DE2316437A1 (en) DEVICE FOR DISPLAYING THE SPEED OF A FLOW
DE2935143A1 (en) Ultrasonic distance measurement appts. - has velocity correction system which uses extra transducer to monitor fixed reference path length
DE722986C (en) Device for searching for and measuring the distance of objects using the echo sounder method

Legal Events

Date Code Title Description
8235 Patent refused