HU194397B - Ultrasonic level measuring sensor - Google Patents
Ultrasonic level measuring sensor Download PDFInfo
- Publication number
- HU194397B HU194397B HU435585A HU435585A HU194397B HU 194397 B HU194397 B HU 194397B HU 435585 A HU435585 A HU 435585A HU 435585 A HU435585 A HU 435585A HU 194397 B HU194397 B HU 194397B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- layer
- cup
- housing
- sensor according
- membrane
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 10
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 abstract description 3
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 101100327917 Caenorhabditis elegans chup-1 gene Proteins 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K calcium;sodium;phosphate Chemical compound [Na+].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya ultrahangos szintmérő érzékelő, amely píczokerámiából, ennek egyik oldalán elhelyezkedő, üveggolyókat tartalmazó műanyag ablakrétegből és membránból álló, az ultrahangot áteresztő illesztőrétegből és a másik oldalán elhelyezkedő, az ultrahangot elnyelő csillapítórétegből áll.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic level sensor consisting of a microscope ceramic, a plastic window layer and a membrane containing glass balls on one side, an ultrasound-permeable interface layer and an ultrasonic absorbing layer on the other side.
Az ismert utrahangos szintérzékelők kétféle módon használatosak. Az elterjedtebb módszer esetében az érzékelő a tartály tetején, a szint felett helyezkedik el, de folyadék esetében elhelyezhető a másik módszer szerint a tartály alján. Mindkét esetben a felszínről visszaverődő jeleket az érzékelő villamos jelekké alakítja át.The known ultrasonic level sensors are used in two ways. In the more common method, the sensor is located at the top of the tank above the level, but in the case of a liquid, the sensor can be located at the bottom of the tank. In both cases, the reflector converts signals from the surface into electrical signals.
A visszhangos mérés hátrányos tulajdonsága, hogy a mérhető távolság-tartomány viszonylag szűk, egy meghatározott hosszúságnál kisebb távolságok mérésére nem alkalmas, mert a kiadott hangimpulzust követően a hangforrás utórezgéseket végez. Ennek a hátránynak a csökkentésére szolgáló megoldás ismert a HU 183757 lajstromszámú szabadalmi leírásból. A mérési távolság tartományának alsó határa csökkenthető az érzékelő fokozottabb csillapításával. A csillapítás mértéke a lecsengés! idő, amely eltelik a meghajtó feszültség megszűnése és az érzékelő nyugalmi állapotba kerülése között.A disadvantage of echo measurement is that the measurable distance range is relatively narrow and is not suitable for measuring distances of less than a certain length because the sound source performs post-vibration after the sound pulse is issued. A solution for reducing this disadvantage is known from the patent application HU 183757. The lower limit of the measuring range can be reduced by increasing the attenuation of the sensor. The degree of damping is the decay! the time elapsed between the loss of drive voltage and the sensor becoming idle.
A visszhangos mérés egy másik jellemzője az átalakítási hatásfok. A meghajtó villamos feszültség hatására kiadott hangimpulzus a mérendő felületről visszaverődve az érzékelőben ismét villamos feszültséggé alakul. Az átalakítási hatásfok a visszhang által keltett és a meghajtó villamos feszültségek viszonya egy adott távolságon.Another characteristic of echo measurement is the conversion efficiency. The acoustic impulse emitted by the actuator's electrical voltage, reflected from the surface to be measured, is converted again into electrical voltage in the sensor. The conversion efficiency is the ratio of the electrical voltages generated by the echo to the drive over a given distance.
Az ultrahangos szintmérő érzékelő egy ismert megoldása van ismertetve az US 4.130.018 lajstromszámú szabadalmi leírásban, ahol a tartály tetején elhelyezett érzékelő közelében, ismert távolságban egy referenciaként szolgáló visszaverő felület helyezkedik el, amelyről visszaverődött jelet az érzékelő felfogja és két érzékelési időtartamot szolgáltat: a referenciáról és a folyadékról. A két érzékelési időtartam összehasonlításával a mérendő távolság a hang terjedési sebességének hőfokfüggőségétől függetlenül pontosan meghatározható.A known solution to the ultrasonic level sensor is described in U.S. Patent No. 4,130,018, where a reflective surface serves as a reference near a sensor at the top of the container and receives a reflected signal from the sensor and provides two sensing periods: the reference and the liquid. By comparing the two detection periods, the distance to be measured can be accurately determined regardless of the temperature dependence of the speed of sound propagation.
Ez a szintmérő érzékelő aktív elemként piezokerámiát tartalmaz és szendvics szerkezetű. A piezokerámia előtt utrahang rezgés útját képező gázközeghez való akusztikus illesztés céljára szolgáló illesztő réteg van, amelynek vastagsága az ultrahangrezgés negyed hullámhosszának páratlan számú többszöröse. Az illesztő réteg két rétegből áll: 'az ablakrétegből,, amely 0,2-0,3 mm átmérőjű és 2 mikrométer falvastagságú üveggömböket tartalmazó poliuretán hab, valamint egy membránból, A kristály mögött csillaEító réteg van, amely 2-3 mm átmérőjű ólomgolyóat tartalmazó poliuretán gyanta. A szendvics szerkezetű érzékelő vékonyfalú csőben van elhelyezve.This level sensor contains piezoceramic as an active element and has a sandwich structure. Prior to piezoceramics, there is an interface layer for acoustic coupling to a gaseous medium that is subjected to ultrasonic vibration, the thickness of which is an odd multiple of the wavelength of the ultrasonic quarter. The fitting layer consists of two layers: a "window layer" consisting of a polyurethane foam containing glass spheres 0.2-0.3 mm in diameter and 2 micrometres in wall thickness, and a membrane with an antifouling layer behind a crystal containing a 2-3 mm diameter lead ball. polyurethane resin. The sandwich sensor is placed in a thin-walled tube.
Találmányunk célja az ultrahangos szintmérő érzékelő továbbfejlesztése az átalakítási hatásfok és a csillapítás jelentős növelése érdekében.It is an object of the present invention to further develop an ultrasonic level meter sensor to significantly increase conversion efficiency and damping.
Felismertük, hogy a kitűzött cél elérhető, ha a szendvics szerkezetű érzékelőt magába foglaló ház tömegét legalább egy nagyságrenddel, előnyösen a 20-30-szorosára megnöveljük, és a csillapító réteget ólompor illetőleg, vasoxid por tartalmú szihkonkaucsuk gyantából készítjük olymódon, hogy a csillapító réteg fajsúlya legalább 2 kg/dm3 legyen.It has been found that the object is achieved by increasing the weight of the housing comprising the sandwich structure sensor by at least one order of magnitude, preferably by 20 to 30 times, and forming the damping layer from lead powder or silicon oxide powder containing silicone at least 2 kg / dm 3 .
A ház tömegét olymódon növeljük meg, hogy a szendvics szerkezetű érzékelőt kúpos külső palástfelületű csészében helyezzük el, amelynek fenéklapja képezi az illesztő réteg membránját és ezt a csészét kúpos üreggel bíró házba sajtoljuk; a ház külső átmérője a csésze palástátmérőjének legalább a Háromszorosa. A csésze és a ház anyaga polipropilén vagy teflon.The weight of the housing is increased by placing the sandwich-shaped sensor in a conical outer peripheral cup having a bottom plate forming the membrane of the interface layer and compressing this cup into a conical housing; the outer diameter of the housing is at least three times the diameter of the mantle of the cup. The cup and housing are made of polypropylene or Teflon.
Az ablakrétegből és membránból álló illesztőréteg teljes vastagsága az ultrahang rezgés negyedhullám·* hosszával egyenlő és ezen belül az abiakréteg vastagsága a membrán vastagságának a négyszerese.The total thickness of the window and membrane interface is equal to the quarter wave length of the ultrasonic vibration, * and within that, the thickness of the window layer is four times the thickness of the membrane.
Al találmány szerinti érzékelő egy példaképpenl kiviteli alakját ábrázoló rajzon az ábra az érzékelő függőleges metszetét ábrázolja.In an exemplary embodiment of the sensor of the present invention, the figure shows a vertical sectional view of the sensor.
A polipropilén vagy teflon anyagú 1 csészében helyezkedik el a 2 piezokerámia lap a 3 áramvezetőkkel, amelyek a 2 piezokerámia lap ezüstözött felületeihez csatlakoznak. Az 1 csésze 4 fenéklapja és a 2 piezokerámia lap közötti teret az 5 ablakréteg tölti ki, amely ismert módon epoxigyantába ágyazott 0,2-0,3 nm átmérőjű, 2 mikrométer falvastagságú üveggolyókat tartalmaz. A 4 fenéklap képezi a membránt, a 4 fenéklap és az 5 > ablakréteg együttesen a 6 íllesztőíéteget; ennek vastagsága az ultrahangrezgés negyedhullámhosszával egyenlő. Az ablakrétegvastagsága a 4 fenéklap vastagságának a négyszerese.In the polypropylene or Teflon cup 1 is located the piezoceramic plate 2 with current conductors 3 which are connected to the silvered surfaces of the piezoceramic plate 2. The space between the bottom plate 4 of the cup 1 and the piezoceramic plate 2 is filled by a layer of windows 5 which contains glass beads of 0.2-0.3 nm diameter and 2 micrometres in wall thickness embedded in an epoxy resin. The bottom sheet 4 forms the membrane, the bottom sheet 4 and the window layer 5 together form the slit layer 6; its thickness is equal to the quarter wavelength of the ultrasonic vibration. The thickness of the window layer is four times the thickness of the bottom panel.
A 2 piezokerámia lap felett helyezkedik el a 7 csillapító réteg, amelynek anyaga a találmány szerint szilikonkaucsuk, amely olyan mennyiségben tartalmaz bekevert ólomport illetőleg vasoxid port, hogy fajsúlya 2,2 kg/dm3 legyen.Above the piezoceramic plate 2 is a damping layer 7 made of a silicone rubber according to the invention, which contains a quantity of lead powder or iron oxide powder mixed to give a specific weight of 2.2 kg / dm 3 .
Az 1 csésze külső 8 palástfelülete kúpos és az 1 csésze a 9 ház kúpos 10 üregébe van besajtolva. A 9 ház előnyösen körgyűrű alakú és külső átmérője az 1 csésze külső palástátmérőjének a háromszorosa. Az 1 csésze és a 9 ház anyaga polipropilén vagy teflon. Az ultrahangrezgés teijedésének irányítására all tölcsér szolgál, amelynek kúpszöge 10—12°.The outer peripheral surface 8 of the cup 1 is tapered and the cup 1 is pressed into the conical cavity 10 of the housing 9. The housing 9 is preferably annular in shape and has an outer diameter which is three times the outer circumference of the cup 1. The cup 1 and the housing 9 are made of polypropylene or Teflon. All funnels with a cone angle of 10-12 ° are used to control the flow of ultrasound vibration.
A példa szerint illetőleg az ismert módon elkészített ultrahangos szintmérö érzékelők összehasonlítására végzett méréseink során a találmány szerinti érzékelőre az átalakítási hatásfok a 3,5-szeresre, a 7 csillapító rétegen át kilépő rezgés intenzitása a 0,7szeresre adódott.During the measurements carried out according to the example and in comparison with the known ultrasonic level transducers, the conversion efficiency of the transducer according to the invention was 3.5 times, and the intensity of vibration passing through the damping layer 7 was 0.7 times.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU435585A HU194397B (en) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | Ultrasonic level measuring sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU435585A HU194397B (en) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | Ultrasonic level measuring sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT41899A HUT41899A (en) | 1987-05-28 |
| HU194397B true HU194397B (en) | 1988-01-28 |
Family
ID=10967738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU435585A HU194397B (en) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | Ultrasonic level measuring sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU194397B (en) |
-
1985
- 1985-11-15 HU HU435585A patent/HU194397B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT41899A (en) | 1987-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1123946A (en) | Ultrasonic transducer with reference reflector | |
| CA2091021C (en) | Liquid-level gauging | |
| US4112773A (en) | Ultrasonic particulate sensing | |
| CA3050631C (en) | Ultrasonic level sensor with reflector | |
| JPS6219695B2 (en) | ||
| US2998723A (en) | Sonic wave conductor | |
| KR20140077121A (en) | Ultrasonic transducer and method for generating and/or absorbing ultrasonic | |
| CN114111928B (en) | High-frequency ultrasonic sensor suitable for gas flow detection | |
| US4279167A (en) | Liquid coupling for doppler sonic flowmeter | |
| Lewin | TECHNOLOGY OF MEASUREMENT DEVICES | |
| CN114111927B (en) | High-frequency ultrasonic sensor suitable for gas flow detection | |
| WO2020169869A1 (en) | Laminar structure as part of a piezoelectric ultrasonic transducer | |
| EP3808277A1 (en) | Ultrasound transducer, ultrasonic probe, and ultrasonic detection apparatus | |
| HU194397B (en) | Ultrasonic level measuring sensor | |
| US5056069A (en) | Ultrasonic sensor | |
| US20210364332A1 (en) | Ultrasonic clamp-on flow meter | |
| Cheeke et al. | Observation of flexural Lamb waves (A mode) on water-filled cylindrical shells | |
| JP2005037219A (en) | Ultrasonic transducer and manufacturing method thereof | |
| CN215932137U (en) | Ultrasonic sensor | |
| CN211042411U (en) | An ultrasonic liquid level monitoring device for a septic tank and a septic tank | |
| JPH0543422Y2 (en) | ||
| JP2987468B2 (en) | Level detection method and apparatus | |
| Aindow et al. | AMPLITUDE AND PHASE DIRECTIONALITY MEASUREMENTS ON PIEZO-ELECTRIC CERAMIC HYDROPHONES IN THE LOW MEGAHERTZ FREQUENCY RANGE | |
| JPH05227595A (en) | Ultrasonic probe | |
| Lindner et al. | 5K-5 A Versatile Acoustic Waveguide Sensor for Liquids Based on Multiple Mode Conversion at Solid-Liquid Interfaces |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |