DK167714B1 - Indretning til maaling af et medieniveau - Google Patents

Description

i DK 167714 B1

Opfindelsen angår en indretning til måling af et medieniveau, med et sende-modtageapparat for lydimpulser, som reflekteres på mediets overflade og af deres frem- og tilbageløbstid fastslår et mål for medieniveauet, hvorved 5 sende-modtageapparatet har en bidirektional elektroakustisk omformer, hvis svingninger efter en aktivering ved hjælp af en reflekteret lydimpuls eller et elektrisk sendesignal klinger ud inden for et forudbestemt tidsrum, og med en referencereflektor i en fast afstand fra den bidi-10 rektionale elektroakustiske omformer mellem denne og mediet.

Ved en kendt indretning af denne art (DE-OS 24 44 222), som hovedsageligt anvendes til måling af en væskes medie-15 niveau og anbringes oven for den formodentligt højeste position af mediets overflade, skal der overholdes en forudbestemt mindste afstand mellem sende-modtageapparat og mediets overflade for at sikre, at svingningerne fra den bidirektionale elektroakustiske omformer, som omformer et 20 elektrisk signal til lydsvingninger og lydsvingninger til et elektrisk signal, er klinget ud efter udsendelse af en lydimpuls, før den reflekterede lydimpuls modtages, for at undgå målefejl. Hvis sende-modtageapparatet endvidere er forsynet med en referencereflektor, som er anbragt ved af-25 slutningen af en sammenligningsstrækning og ved hjælp af en bærer er forbundet med sende-modtageapparatets hus, skal den forudbestemte mindste afstand være større end sammenligningsstrækningen, for at de af en på referencereflektoren reflekteret impuls aktiverede svingninger af den 30 elektroakustiske omformer ligeledes er klinget ud, før den på mediets overflade reflekterede lydimpuls modtages. Hvis medieniveauet (vandstanden) ved en sådan måleindretning derfor pludselig stiger så meget, at den forudbestemte mindste afstand underskrides, således at der allerede in-35 den for det forudbestemte tidsrum, i løbet af hvilket den bidirektionale elektroakustiske omformers svingninger

Ulv ΙΟ// 1<+ Bi 2 klinger ud, modtages en reflekteret lydimpuls, optræder der en målefejl, da de endnu tilstedeværende svingninger af den elektroakustiske omformer overlejres med de af den reflekterede lydimpuls aktiverede svingninger. Når en re-5 ferencereflektor er anbragt, kan der endvidere indtræde det tilfælde, at der ikke mere kan skelnes mellem den på referencereflektoren reflekterede og den på mediets overflade reflekterede lydimpuls. Følgen kan være, at ved fyldning af en beholder løber denne over, især optræder en 10 oversvømmelse ved et medie i form af vand.

Formålet med opfindelsen er at angive en måleindretning af den i indledningen nævnte art, ved hvilken faren for et overløb undgås.

15

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at der er anbragt en yderligere medieniveauføler, som reagerer på opnåelsen af et forudbestemt medieniveau, ved hvilket afstanden af mediets overflade fra den bidirektionale elek-20 troakustiske omformer har nærmet sig længden af en strækning, som gennemløbes to gange af en lydimpuls under det forudbestemte tidsrum, og at medieniveauføleren er en berøringsføler med et følerhoved, hvis afstand fra den bidirektionale elektroakustiske omformer er større end refe-25 rencereflektorens afstand.

Denne yderligere medieniveauføler reagerer, før den forudbestemte mindste afstand underskrides, hvorved den fx kan udløse en afbrydelse af medietilførslen og/eller en alarm-30 giver. En berøringsføler har i forhold til en berøringsløs føler fx ved lyd- eller lysreflektioner målende eller som lysskranke udformede følere den fordel, at den er uafhængig af ændringer af overføringsmediet mellem følerhoved og medie og af henholdsvis akustiske og optiske støjsignaler.

35 DK 167714 B1 3

Fortrinsvis er medieniveauføleren en ledeevneføler. Denne kan på enkel måde arbejde rent elektrisk og behøver derfor ingen omformer.

5 Når referencereflektoren ved en sådan måleindretning med ledeevneføler ved hjælp af en bærer er forbundet med sen-de-modtageapparatet, kan en videre udformning bestå i, at bæreren har to elektrisk ledende bærerarme, som er forbundet elektrisk ikke-ledende ved hjælp af referencereflekto-10 ren og med måleelektroder dannende ender rager frem på den bort fra sende-modtageapparatet vendte side af referencereflektoren. Denne bærer har derfor to funktioner i ét:

For det første tjener den som holder for referencereflektoren for at holde denne i den faste afstand fra sende-15 modtageapparatet, og for det andet virker dens frie ender som ledeevne-måleelektroder.

Den ikke-ledende forbindelse mellem bærerarmene ved hjælp af referencereflektoren kan opnås på enkel måde ved, at 20 referencereflektoren består af elektrisk isolerende materiale.

Endvidere kan bærerarmene, med undtagelse af deres måleelektroderne dannende ender, have en elektrisk isolerende 25 belægning. Denne belægning forhindrer, at måleelektroderne i tilfælde af en utilsigtet befugtning af referencereflektorens overflade kortsluttes.

Således kan der ved en indretning med en i afhængighed af 30 tidsafstanden af en elektrisk modtageimpuls fra en elektrisk sendeimpuls tidsmåleindretning, der frembringer en elektrisk udgangsstørrelse, være sørget for, at der på tidsmåleindretningens udgang er tilsluttet en aktiveringsindretning for en alarmgiver og/eller en medie-transport-35 anordning, at aktiveringsindretningen i afhængighed af en tidsafstand mellem de elektriske indgangsimpulser af tids- 4 υκ ib// b i måleindretningen, som har nærmet sig det forudbestemte tidsrum, frembringer et aktiveringssignal, at medieniveau-føleren har en elektriske impulser frembringende oscillator, hvis impulsafstand er mindre end det forudbestemte 5 tidsrum, og at oscillatorudgangen er forbundet med tidsmåleindretningens indgang. Ved denne udformning udnyttes den i forvejen anbragte tidsmåleindretning flere gange, dvs. såvel til den normale måling af afstanden mellem sende- og modtage impulserne som for overvågningen af det af medieni-10 veauføleren fastlagte forudbestemte medieniveau, ved hvis overskridelse der er fare for et overløb. Så snart medie-niveauføleren reagerer, indkobles oscillatoren, og dermed udløses aktiveringssignalet for medie-transportanordningen og/eller alarmgiveren. Derudover fås en dobbelt sikkerhed 15 for aktiveringsindretningens reaktion: Hvis tilstandsføleren skulle svigte, kan aktiveringsindretningen alligevel reagere ved underskridelse af en til det forudbestemte tidsrum svarende tidsafstand mellem sende- og modtageimpulserne, såfremt overskridelsen af det forudbestemte me-20 dieniveau ikke sker for hurtigt.

Opfindelsen og dens videre udformninger beskrives nærmere nedenstående ved hjælp af et på tegningen vist foretrukket udførelseseksempel.

25

Den på tegningen viste indretning tjener til måling af niveauet af et medium 1 i form af en væske i en beholder 2. Indretningen indeholder et sende-modtageapparat 3 for lydimpulser, som reflekteres på mediets 1 overflade 4, og 30 hvis frem- og tilbageløbstid måles for ud af det at opnå et mål for medieniveauet. Endvidere indeholder indretningen en indretning 5 til at sende og modtage elektriske impulser, til at måle afstanden mellem de udsendte og modtagne elektriske impulser, til at angive medieniveauet og 35 til at aktivere en medie-transportanordning 6 i form af en « DK 167714 B1 5 pumpe og en alarmgiver 7 i afhængighed af det målte medieniveau.

Sende-modtageapparatet 3 har i et hus 8 en bidirektional 5 elektroakustisk omformer 9, som omformer elektriske signaler, der tilføres den fra indretningen 5 over to antipa-rallelkoblede dioder 10 og 11, til lydbølger og udsender dem igennem et vindue 12 i huset 8 i retning af mediets 1 overflade 4 og modtager reflekterede lydbølger fra over-10 fladen 4, omformer dem igen til elektriske signaler og sender dem over en forstærker 13 tilbage til indretningen 5, hvorved dioderne 10 og 11 ganske vist lader de relativt høje elektriske signaler af indretningen 5 slippe igennem, men dog ikke omformerens 9 elektriske signaler og heller 15 ikke forstærkerens 13 udgangssignaler. Ved den bidirektio- nale elektroakustiske omformer 9 drejer det sig om en pie-zoelektrisk kvarts, som ved aktivering ved hjælp af et elektrisk signal frembringer ultralydbølger og ved aktivering ved hjælp af ultralydbølger frembringer et elektrisk 20 signal.

Mellem huset 8 og mediets 1 overflade 4 er en referencereflektor 14 anbragt i en fast afstand A fra den bidirektio-nale elektroakustiske omformer 9 og er ved hjælp af en bæ-25 rer, der har to bærerarme 15, 16, forbundet med huset 8.

Referencereflektoren 14 reflekterer ligeledes fra omformeren 9 udsendte lydimpulser tilbage til omformeren 9. En i indretningen 5 værende tidsmåleindretning 17, som måler tidsafstanden af en elektrisk modtageimpuls fra en elek-30 trisk sendeimpuls af en impulsgenerator 19 i indretningen 5 og afhængigt af tidsmåleværdien tilfører et tilsvarende længdemål i form af en elektrisk udgangsstørrelse af en indikatorindretning 18 samt af en aktiveringsindretning 20 for medie-transportanordningen 6 og alarmgiveren 7, sørger 35 endvidere automatisk ved sammenligning med en børværdi for, at en intern (ikke vist) taktgiver under frem- og 6

UK ΙΌ// 14 o I

tilbageløbstiden af en fra omformeren 9 udsendt og på referencereflektoren 14 reflekteret lydimpuls frembringer et konstant antal taktimpulser, som uafhængigt af en ændring af overføringsmediet (fx vægtfylden, temperatur osv., luf-5 ten) mellem omformeren 9 og referencereflektoren 14 svarer til den dobbelte afstand A. Det under frem- og tilbageløbstiden af den på mediets 1 overflade 4 reflekterede lydimpuls i indretningen 17 talte antal taktimpulser er derfor et mål for omformerens 9 afstand fra medie-overfla-10 den 4 og dermed for mediets 1 medieniveau, efter at denne afstand blev subtraheret afstanden mellem beholder-bund og omformer 9, og ligeledes uafhængig af ændringer af overføringsmediet mellem omformer 9 og overflade 4. Bærerarmene 15 og 16 er elektrisk ledende og forsynet med en elektrisk 15 isolerende belægning 21, som på den bort fra sende-modta-geapparatet 3 vendte side af referencereflektoren 14 lader fremstående ender af bærerarmene 15, 16 frie. Disse frie ender danner følerhovedet 22 af en medieniveauføler 23 i form af en ledeevneføler, som reagerer på følerhovedets 22 20 berøring med mediet 1.

Referencereflektoren 14 består af isolerende materiale og udgør derfor en isolerende forbindelse af bærerarmene 15, 16, således at disse også ved en befugtning af reference-25 reflektoren 14, fx af det flydende medie 1, ikke forbindes elektrisk med hinanden. Det samme opnås også ved hjælp af den isolerende belægning 21 af bærerarmene 15, 16, som desuden er ført isolerende igennem det elektrisk ledende hus 8.

30

Medieniveauføleren 23 indeholder en målebro 24 af ohmske modstande 25 - 27 og strækningen mellem måleelektroderne 22. I bro-nulgrenen ligger en Schmitt-Trigger 28, som ved en bestemmelse af målebroen 24 i tilfælde af en ledende 35 forbindelse mellem måleelektroderne 22 udløses af mediet 1 og efter afgivelse af en driftsspænding for en oscillator DK 167714 B1 7 29 indkobler denne. Oscillatoren 29 frembringer elektriske impulser, hvis impulsafstand er mindre end et forudbestemt tidsrum, i løbet af hvilket de af et elektrisk sendesignal eller en reflekteret lydimpuls aktiverede svingninger af 5 omformeren 9 er klinget ud. Oscillatorens 29 udgang er ligesom forstærkerens 13 udgang forbundet med tidsmåleindretningens 17 indgang.

En strømforsyningsindretning 30, bestående af en ohmsk 10 modstand 31, en denne efterkoblet ensretter 32 og en på ensretterens 32 udgang tilsluttet udglatningskondensator 33, frembringer af de over forbindelsesledningen 34 mellem indretningen 5 og sende-modtageapparatet 3 overførte impulser driftsspændingen for forstærkeren 13, målebroen 24 15 og Schmitt-Triggeren 28.

Afstanden B af det af måleelektroderne 22 dannede følerhoved fra omformeren 9 er større end afstanden A og valgt således, at frem- og tilbageløbstiden af en på overfladen 20 4 reflekteret lydimpuls, når medieniveauet er steget så meget, at overfladen 4 berører følerhovedet 22, er lige lang eller kortere end det tidsrum, under hvilket omformerens 9 svingninger er klinget ud efter en aktivering ved hjælp af et elektrisk sendesignal eller en reflekteret 25 lydimpuls.

Når henholdsvis medieniveauet og mediets 1 overflade 4 derfor har nået følerhovedet 22, således at der optræder en ledende forbindelse mellem måleelektroderne, udløses 30 Schmitt-Triggeren 28 af målebroen 24, og oscillatoren 29 indkobles. Tidsmåleindretningen 17 konstaterer derfor en tidsafstand mellem de impulser, som er tilført den fra oscillatoren 29, og som er mindre end det forudbestemte tidsrum, i løbet af hvilket omformerens 9 svingninger er 35 klinget ud. Reaktions-tærskelværdien af den ligeledes som Schmitt-Trigger udformede aktiveringsindretning 20 er 8 UK Ίϋ//Ί4 B l valgt således, at aktiveringsindretningen 20 reagerer ved denne tidsmåleværdi og indkobler medie-transportanordnin-gen 6, som derpå pumper mediet ud af beholderen 2 og på denne måde forhindrer et overløb af beholderen 2 og dermed 5 en oversvømmelse, da følerhovedet 22 ligger under beholderens 2 overkant. Samtidig indkobles alarmgiveren 7.

Såvel afstanden A som afstanden B er valgt større, end hvad der svarer til længden af en strækning, som en fra 10 omformeren 9 udsendt lydimpuls tilbagelægger under det halve tidsrum, i hvilket de efter aktivering ved hjælp af et elektrisk signal eller en reflekteret lydimpuls udløste svingninger af omformeren er klinget ud. På denne måde forhindres, at en reflekteret lydimpuls når omformeren 9, 15 før dens af den forudgående elektriske impuls udløste svingninger er klinget ud. Derved undgås målefejl. Af de samme grunde er også følerhovedets 22 afstand B minus A fra referencereflektoren 14 i det mindste valgt så stor, at de af en på referencereflektoren 14 reflekteret lydim-20 puls elektriske udløste svingninger af omformeren 9 er klinget ud, før den samme lydimpuls er blevet reflekteret på overfladen 4 og ankommet til omformeren 9, når medieniveauet har nået følerhovedet 22.

25 Aktiveringsindretningens 20 tærskelværdi er valgt således, at tidsafstanden af de ved hjælp af omformeren 9 af de på overfladen 4 reflekterede lydimpulser frembragte elektriske impulser, når medieniveauet når følerhovedet 22, skal være tilstrækkelig lille for at udløse aktiveringsindret-30 ningen 20. Derfor udløses også, når medieniveauføleren 23, fx på grund af en defekt, ikke reagerer, selv om medieniveauet har nået følerhovedet 22, aktiveringsindretningen 20 af de af omformeren 9 frembragte elektriske impulser, som tilføres tidsmåleindretningen 17 over forstærkeren 13, 35 og medie-transportanordningen 6 samt alarmgiveren 7 indkobles rettidigt, når medieniveauet ikke stiger for hur- DK 167714 B1 9 tigt, endnu før tidsmåleindretningen 17 har konstateret henholdsvis en for lille impulsafstand og et for højt medieniveau. Medieniveauføleren 23 forhindrer derimod ved korrekt funktion et overløb og dermed i givet fald en 5 oversvømmelse, fordi de af oscillatoren 29 frembragte impulser kan have en væsentlig ringere tidsafstand end de af omformeren 9 frembragte elektriske impulser, når medieniveauet når følerhovedet 22. Tidsmåleindretningen 17 kan derfor også ved hurtig stigning af medieniveauet rettidigt 10 konstatere henholdsvis en for lille impulsafstand og et for højt medieniveau og udløse aktiveringsindretningen 20.

Ganske vist ville det også være muligt at tilføre Schmitt-Triggerens 28 udgangssignal umiddelbart til aktiverings-15 indretningen 20 og at udelade oscillatoren 29, dog bortfalder ved anvendelsen af oscillatoren 29 en yderligere forbindelsesledning mellem sende-modtageapparatet 3 og den for det meste langt borte fra dette anbragte indretning 5. 1

Den viste ledeevneføler har den fordel, at den i opbygningen er meget enkel og i større grad uafhængig af støjindflydelser. I givet fald kan medie-transportanordningen 6 eller alarmgiveren 7 bortfalde.

Claims (6)

1. Indretning til måling af et medieniveau, med et sende- 5 modtageapparat (3) for lydimpulser, som reflekteres på mediets (1) overflade (4) og af deres frem- og tilbageløbstid fastslår et mål for medieniveauet, hvorved sende-modtageapparatet (3) har en bidirektional elektroakustisk omformer (9), hvis svingninger efter en 10 aktivering ved hjælp af en reflekteret lydimpuls eller et elektrisk sendesignal klinger ud inden for et forudbestemt tidsrum, og med en referencereflektor (14) i en fast afstand (A) fra den bidirektionale elektroaku-stiske omformer (9) mellem denne og mediet (1), 15 kendetegnet ved,at der er anbragt en yderligere medieniveauføler (23), som reagerer på opnåelsen af et forudbestemt medieniveau, ved hvilket afstanden af mediets (1) overflade fra den bidirektionale elektroakustiske omformer (3) har nærmet sig 20 længden af en strækning, som gennemløbes to gange af en lydimpuls under det forudbestemte tidsrum, og at medieniveauføleren (23) er en berøringsføler med et følerhoved (22), hvis afstand (B) fra den bidirektionale elektroakustiske omformer (9) er større end refe-25 rencereflektorens (14) afstand (A).

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at medieniveauføleren (23) er en ledeevnef øler.

3. Indretning ifølge krav 2, ved hvilken referencereflek toren (14) ved hjælp af en bærer er forbundet med sende-modtageapparatet (3), kendetegnet ved, at bæreren har to elektrisk ledende bærerarme (15, 16), som er forbundet elektrisk ikke-ledende ved hjælp 35 af referencereflektoren (14) og med måleelektroder (22) dannende ender rager frem på den bort fra sende- DK 167714 B1 11 modtageapparatet (3) vendte side af referencereflekto-ren (14).

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet 5. e d, at referencereflektoren (14) består af elek trisk isolerende materiale.

5. Indretning ifølge krav 2 eller 4, kendetegnet v e d, at bærerarmene (15, 16), med undtagelse 10 af deres måleelektroderne (22) dannende ender, har en elektrisk isolerende belægning (21).

6. Indretning ifølge et af kravene 1-5, med en i afhængighed af tidsafstanden af en elektrisk modtageimpuls 15 fra en elektrisk sendeimpuls tidsmåleindretning (17), der frembringer en elektrisk udgangsstørrelse, kendetegnet ved, at der på tidsmåleindretningens (17) udgang er tilsluttet en aktiveringsindretning (20) for en alarmgiver og/eller en medie-trans-20 portanordning (6), at aktiveringsindretningen (20) i afhængighed af en tidsafstand mellem de elektriske indgangsimpulser af tidsmåleindretningen (17), som har nærmet sig det forudbestemte tidsrum, frembringer et aktiveringssignal, at medieniveauføleren (23) har en 25 elektriske impulser frembringende oscillator (29), hvis impulsafstand er mindre end det forudbestemte tidsrum, og at oscillatorudgangen er forbundet med tidsmåleindretningens (17) indgang.