NO136861B

NO136861B - DEVICE FOR MEASUREMENT OF LEVELS ON A LIQUID.

Info

Publication number: NO136861B
Application number: NO740455A
Authority: NO
Inventors: Hans R Robertson
Original assignee: Saab Scania Ab
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1977-08-08
Also published as: IT1008221B; NO136861C; DE2405991A1; DK138617C; GB1411208A; DE2405991B2; FR2217678A1; JPS5041578A; JPS5427149B2; DK138617B; FR2217678B1; NO740455L; SE371691B

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrorer en anordning for måling The present invention relates to a device for measurement

av nivået hos en væske av det slag som angis i ingressen av krav 1. of the level of a liquid of the kind stated in the preamble of claim 1.

Det er allerede blitt foreslått anordninger for måling av væske- Devices have already been proposed for measuring liquid

nivå med ultralyd,hvilke anordninger utnytter ultralydens gang- level of ultrasound, which devices utilize the ultrasound's

tid fra. en ultralydsender via et eller flere ultralydledende legemer og væskeoverflaten til mottakere som er folsomme for ultralyd. Av disse måleanordninger finnes det hovedsaklig to slag; dels slike hvor man ved målingen har et eneste ultralydledende legeme og utnytter ultralydbolger som reflekteres i væskeoverflaten, dels slike hvor man utnytter ultralydoverhoring ved væskeoverflaten mellom minst to ultralydledende legemer. Et time from. an ultrasound transmitter via one or more ultrasound-conducting bodies and the liquid surface of receivers that are sensitive to ultrasound. There are mainly two types of these measuring devices; partly those where you have a single ultrasound-conducting body during the measurement and use ultrasound waves that are reflected in the liquid surface, partly those where you use ultrasound cross-talk at the liquid surface between at least two ultrasound-conducting bodies. One

eksempel på en måleanordning av det forstnevnte slag beskrives i amerikansk patent nr. 3.394.589. I amerikansk patent nr. 3.080.752 beskrives en måleanordning av det sistnevnte slaget. an example of a measuring device of the aforementioned type is described in US patent no. 3,394,589. In American patent no. 3,080,752, a measuring device of the latter type is described.

Kjente måleanordninger har imidlertid en så dårlig målenoyaktig-het at de ikke er kommet i bruk i nevneverdig utstrekning. However, known measuring devices have such poor measurement inaccuracy that they have not come into use to any significant extent.

Istedet anvender man flottbrer og liknende måleanordninger. Instead, floats and similar measuring devices are used.

Det som forringer målenoyaktigheten hos kjente ultralydvæske-nivåmålere,er hovedsaklig variasjoner og endringer i ultralydens for-plantningshastighet i legemene som folge av temperaturforskjeller langs legemene samt vanskeligheten med å holde en ultralydsen- What impairs the measurement accuracy of known ultrasonic liquid level meters are mainly variations and changes in the propagation speed of the ultrasound in the bodies as a result of temperature differences along the bodies as well as the difficulty of keeping an ultrasound sensor

ders frekvens konstant. its frequency constant.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en anordning for måling av væskenivåer som arbeider med ultralyd og som ikke har de ovennevnte ulemper, og dette oppnås ved at oppfinnelsen har de i patentkravet angitte kjennetegn. The purpose of the present invention is to provide a device for measuring liquid levels which works with ultrasound and which does not have the above-mentioned disadvantages, and this is achieved by the invention having the characteristics stated in the patent claim.

Oppfinnelsen skal i det folgende beskrives ytterligere med henvisning til vedlagte tegningsfigurer, av hvilke In the following, the invention will be further described with reference to the attached drawings, of which

fig. 1 skjematisk vi ser en måleanordning ifolge oppfinnelsen for måling av væskenivået i en tank. fig. 1 schematically we see a measuring device according to the invention for measuring the liquid level in a tank.

Fig. 2a - c viser alternative måter å ifolge oppfinnelsen for-binde ultralydledende legemer i en viss innbyrdes avstand ved hjelp a<y> stive stag. Fig. 3a - 3 viser forskjellige måter å oke ultralydoverhoringen .mellom legemene på. • Fig. 4 er et blokkdiagram som viser inngående kretsblokk og kobling dem imellom hos et beregningsorgan for beregning av et væskenivå ifolge oppfinnelsen. Fig. 5 er et tidsdiagram som viser forlopet hos signaler i visse punkter som er angitt i blokkdiagrammet. Fig. 2a - c show alternative ways of connecting, according to the invention, ultrasound-conducting bodies at a certain distance from each other by means of rigid struts. Fig. 3a - 3 show different ways of increasing the ultrasonic interrogation between the bodies. • Fig. 4 is a block diagram showing the input circuit block and connection between them in a calculating device for calculating a liquid level according to the invention. Fig. 5 is a timing diagram showing the progress of signals at certain points indicated in the block diagram.

I fig. 1 er 1 en tank med væske 2, hvis nivå skal måles. :To langstrakte legemer 3 og 4 strekker seg meden viss innbyrdes avstand gjennom væskens 2 overflate 5 og loddrett ned i tanken. In fig. 1 is 1 a tank with liquid 2, the level of which is to be measured. : Two elongated bodies 3 and 4 extend at a certain distance from each other through the surface 5 of the liquid 2 and vertically down into the tank.

Av legemene 3 og 4, som består av et materiale med god ultra-lydledningsevne, er legemet 3 ved sin utenfor væsken 2 befinnende ende forbundet med en ultralydsender 6,qg legemet 4 i samme ende koblet til en mottaker 7 som er folsom for ultralyd. Ultralyd-senderen er innrettet til å sende korte ultralydsvingninger inn i legemet 3,og ultralydmottåkeren har til oppgave å frembringe elektriske signaler som svarer til gjennom legemet innkommende ultralydsvingninger. Of the bodies 3 and 4, which consist of a material with good ultra sound conductivity, the body 3 is connected at its end outside the liquid 2 to an ultrasound transmitter 6, and the body 4 at the same end is connected to a receiver 7 which is sensitive to ultrasound. The ultrasound transmitter is designed to send short ultrasound oscillations into the body 3, and the ultrasound receiver has the task of generating electrical signals that correspond to ultrasound oscillations entering through the body.

Ifolge oppfinnelsen er legemene 3 og 4 innbyrdes forbundet med vinkelrett mot disse anordnede stive sag 8. Formålet med stagene, som fortrinnsvis er plassert på lik avstand langs legemene 3 According to the invention, the bodies 3 and 4 are mutually connected with rigid saws 8 arranged perpendicular to them. The purpose of the struts, which are preferably placed at equal distances along the bodies 3

og 4, er dels å fiksere legemenes stilling og innbyrdes avstand, og dels å tjene som overhbringsveger mellom legemene 3 and 4, is partly to fix the position of the bodies and the mutual distance, and partly to serve as bridging paths between the bodies 3

og 4 for ultralyden. Av de ultralydsvingningene som utgående fra senderen 6 forplanter seg langs legemet 3, kommer således en del til å nå legemet 4 via de ovenfor væskeoverflaten 5 beliggende stagene 8, mens resten sprer seg i væsken 2 i eller like under væskeoverflaten 5. Av de sistnevnte ultralydsvingningene treffer en del legemet 4 og fores gjennom dette til mottakeren 7. Det er åpenbart at de ultralydsvingninger som har passert stagene, når mottakeren tidligere enn de som har passert væsken 2. Senderen 6 og mottakeren 7 er koblet til et beregningsorgan 9 som ifolge oppfinnelsen er innrettet til, fra de elektriske signalene ved oppmåling av ultralydens gangtider "fra senderen 6 til mottakeren 7 via stagene 8 og væsken 2 med kjenn-skap til ultralydens spredningshastigheter i disse, å beregne væskenivået og herved referere målenivået til et av de ovenfor væskeoverflaten 5 beliggende stagene 8. and 4 for the ultrasound. Of the ultrasonic oscillations that, starting from the transmitter 6, propagate along the body 3, a part will thus reach the body 4 via the rods 8 located above the liquid surface 5, while the rest spreads in the liquid 2 in or just below the liquid surface 5. Of the latter ultrasonic oscillations hits part of the body 4 and is fed through this to the receiver 7. It is obvious that the ultrasonic oscillations that have passed the rods reach the receiver earlier than those that have passed the liquid 2. The transmitter 6 and the receiver 7 are connected to a calculation device 9 which, according to the invention, is arranged to, from the electrical signals when measuring the ultrasound's travel times "from the transmitter 6 to the receiver 7 via the rods 8 and the liquid 2 with knowledge of the ultrasound's propagation velocities in these, to calculate the liquid level and thereby refer the measurement level to one of the above the liquid surface 5 the stays 8.

Hvordan beregningen utfores, kommer til å beskrives mer inngående i forbindelse med fig. 4. I parentes kan nevnes at det tek-nisk sett naturligvis er slik at når det finnes bare et legeme med mottaker, må ultralydens forplantningshastigheter i stagene og væsken programmeres inn på en eller annen måte. Ettersom gangveiene i væsken og stagene i praksis holdes korte, f.eks. 10 - 30 mm, blir ved nivåbestemmingen innvirkningen av feil som folge av feilaktig antatt spredningshastighet, liten. Når mer enn et mottakerlegeme anvendes, kan forplantningshastighetene beregnes slik som i et likningssystem. How the calculation is carried out will be described in more detail in connection with fig. 4. In parentheses, it can be mentioned that, from a technical point of view, it is naturally the case that when there is only one body with a receiver, the propagation speeds of the ultrasound in the rods and the liquid must be programmed in one way or another. As the walkways in the liquid and the rods are kept short in practice, e.g. 10 - 30 mm, when determining the level, the impact of errors as a result of wrongly assumed spreading speed is small. When more than one receiving body is used, the propagation speeds can be calculated as in a system of equations.

Det skal bemerkes at nivåmåling ved hjelp av ultralydens gangtid, der målenoyaktigheten forringes proporsjonalt med målestrekningens lengde, kun skjer på den forholdsvis korte strekningen mellom væskeoverflaten 5 og det ovenfor denne beliggende staget. It should be noted that level measurement using the ultrasound's travel time, where the measurement accuracy deteriorates proportionally with the length of the measuring section, only takes place on the relatively short section between the liquid surface 5 and the rod situated above it.

Som allerede nevnt kan man, med hensyn til variasjoner i ultralydens forplantningshastighet i væsken og legemene som folge av temperatur- og tetthetsvariasjoner, oke målenoyaktigheten be-tydelig ved å anvende fLere legemer som er forsynt med mottakere. Særlig fordelaktig er det, med hensyn til beregningsenhetens 9 oppbygning, å ha, ifolge et særlig kjennetegn for oppfinnelsen, to med mottakere forsynte legemer hvis avstand til det med senderen forbundne legemet forholder seg som 2:1. I fig. 2a - c vises på ovennevnte måte anordnede legemer der 10 betegner et med sender forbundet legeme, og 11, 12 betegner til mottakere koblede legemer, samt stag 13 som forbinder legemene 10 - 12. As already mentioned, with regard to variations in the propagation speed of the ultrasound in the liquid and the bodies as a result of temperature and density variations, the measurement accuracy can be increased significantly by using several bodies that are equipped with receivers. It is particularly advantageous, with regard to the structure of the calculation unit 9, to have, according to a particular characteristic of the invention, two bodies equipped with receivers whose distance to the body connected to the transmitter is 2:1. In fig. 2a - c show bodies arranged in the above manner, where 10 denotes a body connected to the transmitter, and 11, 12 denote bodies connected to receivers, as well as strut 13 which connects the bodies 10 - 12.

I fig. 2a og c er legemene anordnet i et plan, og i fig. 2b i hjornene av et likebenet triangel slik som angitt i et særlig kjennetegn for oppfinnelsen. Ifolge et annet særlig kjennetegn utgår stagene 13 i det i fig. 2c viste utforelseseksempel vekselvis fra legemene 10 mot legemene 11, 12. Herved vinnes sær-lige fordeler når det gjelder' å tidmessig skille de via stagene 13 og legemene 11, 12 til respektive mottakere innkommende over-høringene, f ra hverandre. In fig. 2a and c, the bodies are arranged in a plane, and in fig. 2b in the corners of an isosceles triangle as indicated in a particular feature of the invention. According to another particular feature, the stays 13 in the in fig. 2c showed an exemplary embodiment alternately from the bodies 10 towards the bodies 11, 12. This gives special advantages when it comes to temporally separating the incoming overhearings via the struts 13 and the bodies 11, 12 to the respective receivers, from each other.

Det er åpenbart at man bnsker at så stor del som.mulig av de ultralydsvingninger som forplanter seg i en væske og treffer et til en mottaker koblet legeme, skal nå mottakeren. Er overhoringen god kan man med opprettholdt noyaktighet minske ultra-lydsenderens effekt og beregningsorganets dynamikk. I fig. It is obvious that it is desired that as large a proportion as possible of the ultrasonic oscillations which propagate in a liquid and strike a body connected to a receiver, should reach the receiver. If the overhearing is good, one can, with maintained accuracy, reduce the effect of the ultra sound transmitter and the dynamics of the calculating body. In fig.

3a - e, hvis henvisningsbetegnelser i anvendbare deler overensstemmer med de i fig. 1, vises forskjellige midler til å frembringe en slik forbedret overhoring. I fig. 3a er legemet 4 3a - e, whose reference designations in applicable parts correspond to those in fig. 1, various means are shown for producing such an improved overhearing. In fig. 3a is body 4

på sine mot-legemet 3 vendende sider i det minste delvis belagt on its opposite-body 3 facing sides at least partially coated

med et materiale hvis overflate er forsynt med utspring .14 med den oppgave å oke overhoringen mellom væsken 2 og legemet 4 samt å oke andelen av ultralyd som når mottakeren som er koblet til legemet 4. For å tilveiebringe dette med optimal virkning, with a material whose surface is provided with protrusions 14 with the task of increasing the cross-talk between the liquid 2 and the body 4 as well as increasing the proportion of ultrasound that reaches the receiver connected to the body 4. In order to provide this with optimal effect,

skal materialets akustiske impedans være hovedsaklig lik den geometriske middelverdi av væskens og legemenes impedanser. I fig. 3b er legemet 4 på sine fra legemets 3 vendte sider forsynt med riller 15 med den oppgave å oke overhoringen. Samme oppgave har i fig. 3c - e de reflekterende flater 16. I fig. 3c finnes det mellom hvert stagpar en reflekterende flate 16 som bæres av the acoustic impedance of the material must be essentially equal to the geometric mean value of the impedances of the liquid and the bodies. In fig. 3b, the body 4 on its sides facing away from the body 3 is provided with grooves 15 with the task of increasing the hearing. The same task has in fig. 3c - e the reflective surfaces 16. In fig. 3c there is between each pair of struts a reflective surface 16 which is carried by

en langs legemet 4 bevegelig flottor 17 som flyter i væsken slik at flaten 16 ligger like under væskeoverflaten 5. Alterna-tivt kan flaten 16 bæres av en eneste langs legemene 3, 4 bevegelig flottor 18 slik som vist i fig. 3d. I fig. 3e vises ytterligere en alternativ losning, der et flertall reflekterende flater 16 er fordelt langs et langstrakt organ 18 slik at flatene er lokalisert mellom legemene 3, 4. a float 17 movable along the body 4 which floats in the liquid so that the surface 16 lies just below the liquid surface 5. Alternatively, the surface 16 can be supported by a single float 18 movable along the bodies 3, 4 as shown in fig. 3d. In fig. 3e further shows an alternative solution, where a plurality of reflective surfaces 16 are distributed along an elongated body 18 so that the surfaces are located between the bodies 3, 4.

Nivåmålingsanordningen ifolge foreliggende oppfinnelse skal nå forklares mer i detalj på en slik måte at funksjonen hos beregningsorganet 9 gjennomgås med henvisning til figurene 4 og 5. Rent generelt gjelder det, ved hjelp av beregningsorganet 9, dels å bestemme antallet overhoringer via stag 8, som befinner seg over væskeoverflaten 5, dels å bestemme tiden mellom siste stagoverhoring og overhoring via væsken 2. Ved herved å relatere den nevnte tiden til tiden mellom to uavbrutte stagoverhoringer, fortrinnsvis de to nærmest væskeoverflaten, oppnås kompensering for variasjoner i ultralydens forplantningshastighet langs legemene 3, 4. En i digital sammenheng vanlig metode for å måle tidsintervall bygger nbye på at man i lopet av tidsintervallet forbinder en teller med en pulsgenerator med kjent, fast puls-frekvens. Ved tidsintervallets slutt inneholder telleren et antall pulser som svarer til tidsintervallets lengde. Det i fig. The level measurement device according to the present invention will now be explained in more detail in such a way that the function of the calculation device 9 is reviewed with reference to Figures 4 and 5. In general, it is necessary, with the help of the calculation device 9, to determine the number of overhearings via stay 8, which is itself above the liquid surface 5, partly to determine the time between the last rod interrogation and the overhearing via the liquid 2. By this relating the aforementioned time to the time between two uninterrupted rod interrogations, preferably the two closest to the liquid surface, compensation is achieved for variations in the propagation speed of the ultrasound along the bodies 3, 4 A common method for measuring time intervals in a digital context is based on connecting a counter to a pulse generator with a known, fixed pulse frequency over the course of the time interval. At the end of the time interval, the counter contains a number of pulses corresponding to the length of the time interval. That in fig.

4 viste utforelseseksemplet på et beregningsorgan arbeider på denne måte når det gjelder å bestemme tiden mellom siste stagoverhoring og væskeoverhoringen samt tiden mellom to stagoverhoringer. Slik det vil fremgå av det folgende, gjelder det i fbrste rekke å frembringe et signal som tilsvarer de nevnte tidsintervallene og å deretter fastslå hvilket tidsintervall som svarer til tiden mellom den siste stagoverhoringen og væske-overhbri ngen, 4, the embodiment example of a calculation device works in this way when it comes to determining the time between the last strut interrogation and the liquid interrogation as well as the time between two strut interrogations. As will be apparent from the following, it is first and foremost necessary to generate a signal corresponding to the mentioned time intervals and then to determine which time interval corresponds to the time between the last stay interrogation and the liquid transfer,

I fig. 4 er 20 en pulsgenerator som via en effektforsterker 21 og et filter 22 er koblet til den i forbindelse med fig. 1 beskrevne senderen 6. Pulsgeneratoren har til oppgave å frembringe et pulssignal a som inneholder pulser med en bestemt repetisjons-frekvens. I fig. 5 vises en slik puls av pulssignalet a. I forsterkeren 21 forsterkes signalet a, og ved hjelp av filtret 22 tilpasses det således forsterkede signalet til ultralyd-senderen 6. Styrt av pulsen i pulssignalet a, sender ultralyd-senderen 6 en kort ultralydsvingning inn i legemet 3. In fig. 4, 20 is a pulse generator which via a power amplifier 21 and a filter 22 is connected to it in connection with fig. 1 described the transmitter 6. The pulse generator has the task of producing a pulse signal a which contains pulses with a specific repetition frequency. In fig. 5 shows such a pulse of the pulse signal a. The signal a is amplified in the amplifier 21, and with the help of the filter 22 the thus amplified signal is adapted to the ultrasound transmitter 6. Controlled by the pulse in the pulse signal a, the ultrasound transmitter 6 sends a short ultrasound oscillation into the body 3.

Som tidligere beskrevet, forplanter ultralyden seg i legemet 3 og når legemet 4 dels via stagene 8, dels via overhoringen i væsken 2, samt gir i ultralydmottåkeren 7 opphav til et signal som elektrisk sender tilbake de innkommende ultralydsvingningene. Etter filtrering og forsterkning i et filter 23 og en forsterker 24 oppnås et signal b hvis utseende fremgår av fig. 5. Signalet b har i figuren tre kortvarige svingninger 25 - 27 som stammer fra overhbring via stagene 8 og en langvarig svingning 28 som stammer fra overhbring via væsken 2. For å lette den fortsatte As previously described, the ultrasound propagates in the body 3 and reaches the body 4 partly via the rods 8, partly via the overhearing in the liquid 2, and gives rise in the ultrasound receiver 7 to a signal which electrically sends back the incoming ultrasonic oscillations. After filtering and amplification in a filter 23 and an amplifier 24, a signal b is obtained whose appearance can be seen from fig. 5. In the figure, the signal b has three short-term oscillations 25 - 27 which originate from transmission via the rods 8 and a long-term oscillation 28 which originates from transmission via the liquid 2. To facilitate the continued

beregningen, som dels går ut på å telle antallet kortvarige svingninger 25 - 27 , og dels på å bestemme tiden mellom sving-ningene 27 og 28, må signalet b passere en til forsterkeren 24 koblet AKR-krets 29, dvs. en forsterkerkrets med automatisk for-sterknings regulering, hvis utsignal c er normert relativt signalet b, hvilket innebærer at de fra stagoverhbring stammende sving-ningene 25 - 27 får innbyrdes like amplituder. the calculation, which consists partly of counting the number of short-term oscillations 25 - 27, and partly of determining the time between the oscillations 27 and 28, the signal b must pass an AKR circuit 29 connected to the amplifier 24, i.e. an amplifier circuit with automatic gain regulation, whose output signal c is normalized relative to the signal b, which means that the oscillations 25 - 27 originating from the strut transfer have mutually equal amplitudes.

Det således normerte signalet c påfbres via en likeretter 30 to sammenliknere 31, 32, hvilke på inngangen er koblet til hvert sitt organ 33, 34 for manuell innstilling av komparatorenes 31, 32 klippenivåer. Likeretteren 30 er en helbblgelikeretter og har til oppgave å gjore de negative delene av signalet c positive. Ved hjelp av innstillingsorganet 33 velges klippeni-vået hos sammenlikneren 35 slik at dennes utsignal, som sammen med signalet a påfbres en ELLER-port 35, representerer overhbring via såvel stagene 8 som væsken 2. Formålet med ELLER-porten 35 er å addere til komparatorens utsignal også signalet a, hvorved det fra porten 35 oppnås et signal d hvis forlop fremgår av fig. 5. Ved hjelp av innstillingsorganet 34 velges på liknende måte sammenliknerens 32 klippenivå slik at dennes utsignal e kun har utspring fra væskeoverhoringen 28. The thus normalized signal c is applied via a rectifier 30 to two comparators 31, 32, which at the input are each connected to a separate device 33, 34 for manual setting of the comparators 31, 32 clipping levels. The rectifier 30 is a full-wave rectifier and has the task of making the negative parts of the signal c positive. With the help of the setting device 33, the clipping level of the comparator 35 is selected so that its output signal, which together with the signal a is applied to an OR gate 35, represents transmission via both the rods 8 and the liquid 2. The purpose of the OR gate 35 is to add to the comparator's output signal also the signal a, whereby a signal d is obtained from the port 35, the course of which can be seen from fig. 5. Using the setting device 34, the clipping level of the comparator 32 is selected in a similar way so that its output signal e only originates from the liquid interrogator 28.

Ved hjelp av en monostabil vippe 36 omformes signalet d til et signal f, se fig. 5, som for hver overhbring 25 - 27 inneholder en puls hvis bredde for det meste overensstemmer med respektive overhorings varighet. Hensikten med dette er å befri overhorings-signalene fra multipelpulser. Signalet f , som ved at det kun kan anta en av to verdier kan betraktes som et binærsignal, påfbres deretter et av en oscillator 37 styrt skift-register 38 som har til oppgave å virke som en tidsforlengelse slik at skift-registerets utsignal h, relativt signalet f blir forlenget en forutbestemt tid t^, slik som vist i fig. 5. Formålet med tids-forlengelsen er, som vist nedenfor, å tilveiebringe et signal som til forskjell fra signalene f og h savner bidrag fra væske overhoringen 28. By means of a monostable flip-flop 36, the signal d is transformed into a signal f, see fig. 5, which for each overhearing 25 - 27 contains a pulse whose width mostly corresponds to the duration of the respective overhearing. The purpose of this is to free the crosstalk signals from multiple pulses. The signal f, which can only assume one of two values can be considered a binary signal, is then applied to a shift register 38 controlled by an oscillator 37 whose task is to act as a time extension so that the shift register's output signal h, relatively the signal f is extended a predetermined time t^, as shown in fig. 5. The purpose of the time extension is, as shown below, to provide a signal which, unlike the signals f and h, lacks a contribution from the liquid overhearing 28.

Signalet e fra sammenlikneren 26 påfbres den ene inngangen av en såkalt R-S-(Reset-Set)-vippe 39 med to innganger og en utgang. En slik vippe arbeider på en slik måte at logisk "1" på den ene inngangen gir "1" på utgangen,og "1" på den andre inngangen gir logisk "0" på utgangen. Vippen 39 er koblet således at utgangen "l"-stilles av signalet a og "0M<->stilles av signalet e. RS-vippens 39 utsignal g er som vist i fig. 5 logisk "1" på grunn av at senderpulsen i signalet a avgis til væskeoverhoringen 28 detekteres. Signalene g og h fra RS-vippen 39,respektivt fra The signal e from the comparator 26 is applied to one input of a so-called R-S (Reset-Set) flip-flop 39 with two inputs and one output. Such a flip-flop works in such a way that a logical "1" on one input gives a "1" on the output, and a "1" on the other input gives a logical "0" on the output. The flip-flop 39 is connected so that the output "l" is set by the signal a and "0M<-> is set by the signal e. As shown in Fig. 5, the output signal g of the RS flip-flop 39 is logically "1" due to the fact that the transmitter pulse in the signal a is emitted until the liquid overhearing 28 is detected. The signals g and h from the RS flip-flop 39, respectively from

. skifteregistret 38 fores til en OG-port 40 hvis utsignal j, . the shift register 38 is fed to an AND gate 40 whose output signal j,

se fig. 5, inneholder dels en puls 41 som stammer fra senderpulsen i signalet a, dels pulser 42 - 44 som stammer fra over-høringene 25 - 27, men som savner bidrag fra væskeoverhoringen 28. Signalet j som inneholder informasjon om antallet stag ovenfor væskeoverflaten og tiden mellom overboringené, virker på see fig. 5, contains partly a pulse 41 which originates from the transmitter pulse in signal a, partly pulses 42 - 44 which originate from the overhearings 25 - 27, but which miss the contribution from the liquid overhearing 28. The signal j which contains information about the number of struts above the liquid surface and the time between the overbore, works on

en såkalt J-K-vippe 45. En slik vippe har tre innganger, J-, K-, klokke(Q)-inngang og to komplementære utganger. Angående mer detaljerte opplysninger om vippene 39 og 45, skal det vises til f.eks. The Integrated Circuits Catalog for Design Engineers, a so-called J-K flip-flop 45. Such a flip-flop has three inputs, J-, K-, clock (Q) input and two complementary outputs. Regarding more detailed information about the flippers 39 and 45, reference should be made to e.g. The Integrated Circuits Catalog for Design Engineers,

Texas Instruments Inc. Texas Instruments Inc.

Signalet j fores til vippens 45 klokkeinngang, hvis J- og K-innganger ligger på et konstant logisk nivå, og fra denne oppnås to signaler k og 1, som ligger 180° faseforskjøvet i fbrhold til hverandre, dvs. de er vekselvis "0" respektive "1". Signalet k er "1" mellom startpulsen i signalet a og overhoringen 25 og mellom overhøringene 26, 27, samt "0" i det ovrige. Signalet 1 er "1" mellom overhøringene 25, 26 og fra overhoringen The signal j is fed to the clock input of the flip-flop 45, whose J and K inputs are at a constant logic level, and from this two signals k and 1 are obtained, which are 180° out of phase with respect to each other, i.e. they are alternately "0" respective "1". The signal k is "1" between the start pulse in the signal a and the overhearing 25 and between the overhearings 26, 27, as well as "0" in the rest. The signal 1 is "1" between the crosstalks 25, 26 and from the crosstalk

27 til neste startpuls i signalet a. Ved hjelp av signalene k 27 to the next start pulse in the signal a. Using the signals k

og 1 samt g finnes det nå tilstrekkelig grunnlag til å bestemme de tidligere nevnte tidsintervallene mellom overhøringene 26, 27 respektivt 27, 28. Hvordan dette skjer, skal nå beskrives. and 1 as well as g, there is now sufficient basis to determine the previously mentioned time intervals between hearings 26, 27 and 27, 28 respectively. How this happens will now be described.

Ved hjelp av en monostabil vippe 46, hvis utsignal benevnes m, detekteres forkantene av signalet k, hvilke i signalet m gir opphav til pulser med en viss varighet. Pulsene i signalet m, som via en ELLER-port 47, til hvilken også signalet a mates, anvendes for å forinnstille en teller 48. På liknende måte kan signalet 1 via en monostabil vippe 49, hvis utsignal benevnes p og en By means of a monostable flip-flop 46, whose output signal is called m, the leading edges of the signal k are detected, which in the signal m give rise to pulses with a certain duration. The pulses in the signal m, which via an OR gate 47, to which the signal a is also fed, are used to preset a counter 48. In a similar way, the signal 1 can via a monostable flip-flop 49, whose output signal is called p and a

ELLER-port 50, til hvilken også signalet a mates, forinnstille OR port 50, to which the signal a is also fed, preset

en teller 51. Den forinnstillingsverdi som utløses ved ut-signalene fra ELLER-portene 47, 50, finnes lagret i to til telleren 48 respektivt 51 koblede innstillingsorgan 52 respektivt 53. a counter 51. The preset value that is triggered by the output signals from the OR gates 47, 50 is stored in two setting means 52 and 53 connected to the counter 48 and 51, respectively.

For å tilveiebringe et signal med hvis hjelp man kan styre mat-ningen av klokkepulser til teilerne 48, 51 for måling av de tidligere nevnte intervallene, mates signalene h og a til en R-S-vippe 54 av samme slag som vippen 39. Vippens 54 utsignal q er som det fremgår av fig. 5, logisk "1" fra og med pulsen 42 som svarer til den tiden ^ forsinkede startpulsen i signalet a. In order to provide a signal with the help of which one can control the feeding of clock pulses to the dividers 48, 51 for measuring the previously mentioned intervals, the signals h and a are fed to an R-S flip-flop 54 of the same type as the flip-flop 39. The output signal of the flip-flop 54 q is, as can be seen from fig. 5, logical "1" starting with the pulse 42 which corresponds to the time ^ delayed start pulse in the signal a.

Ved hjelp av en OG-port 55 hvis tre innganger er tilkoblet oscillatoren 37 og R-S-vippene 39 og 54, tilveiebringes et signal r som inneholder klokkepulser fra og med den forsinkede startpulsen i signalet a til væskeoverhoringsindikering oppnås ved hjelp av signalet g. Ved hjelp av to OG-porter 56 og 57, hvis utsignaler benevnes s respektive t, tilveiebringer signalene k respektive 1 at klokkepulsene i signalet r telles vekselvis i telleren 48 respektive 51 til væskeoverhoringsindikering oppnås når signalet r opphorer. I dette byeblikk antas det i telleren 48 å finnes n, pulser, og i telleren 51 n2 pulser. Å av-gjore hvilken av tellerne som inneholder det til avstanden mellom to stag svarende antall pulser og hvilken teller som inneholder det til avstanden mellom det siste staget ovenfor væskeoverflaten og væskeoverflaten svarende antall pulser, oppnås ved hjelp av en såkalt multiplekser 58 som styres av signalet 1. Etter at multiplekseren 58 således har bestemt den aktuelle innbyrdes ordningen mellom n1 og n2, dannes kvotienten mellom nevnte tall i en divisjonskrets 59. Denne kvotienten er ifolge det foregående et noye mål av avstanden mellom siste stag og væskeoverflaten 5. I kvotienten inngår imidlertid en konstant feil som hovedsaklig forårsakes av at signalet g ikke som signalet er for-sinket tiden t^. Denne feil elimineres senere. By means of an AND gate 55 whose three inputs are connected to the oscillator 37 and the R-S flip-flops 39 and 54, a signal r is provided containing clock pulses starting from the delayed start pulse in the signal a until liquid interrogation indication is obtained by means of the signal g. of two AND gates 56 and 57, whose output signals are designated s and t respectively, the signals k and 1 respectively cause the clock pulses in the signal r to be counted alternately in the counter 48 and 51, respectively, until liquid interrogation indication is obtained when the signal r ceases. At this time, it is assumed that there are n, pulses in the counter 48, and n2 pulses in the counter 51. Determining which of the counters contains the distance between two struts corresponding to the number of pulses and which counter contains the distance between the last strut above the liquid surface and the liquid surface corresponding to the number of pulses is achieved with the help of a so-called multiplexer 58 which is controlled by the signal 1. After the multiplexer 58 has thus determined the relevant mutual arrangement between n1 and n2, the quotient is formed between said numbers in a division circuit 59. This quotient is, according to the foregoing, an accurate measure of the distance between the last strut and the liquid surface 5. However, the quotient includes a constant error which is mainly caused by the fact that the signal g is not, like the signal, delayed by the time t^. This error will be eliminated later.

Ved hjelp av en teller 60 som nullstilles av startpulsen i signalet a bestemmes av signalet j antallet stag ovenfor væskeoverflaten 5. Telleren 60 og divisjonskretsen 59 er via en subtrak-sjonskrets 61 koblet til et presentasjonsorgan 62. Subtraksjons-kretsen har til oppgave å dels summere den til antallet stag svarende avstanden med tidligere nevnte anstander mellom det siste staget og væskeoverflaten, og dels å subtrahere en på et innstillingsorgan 63 manuelt innstillbar korreksjonsterm ved hjelp av hvilken nivåmålingens nullnivå refereres til et egnet fast punkt, f .eks. tankens 1 tak. Ved hjelp av korreks jonst ermer: kan også hensyn tas til ovennevnte konstante systematiske feil i beregningsrutinen. With the help of a counter 60 which is reset by the start pulse in the signal a, the number of rods above the liquid surface 5 is determined by the signal j. The counter 60 and the division circuit 59 are connected via a subtraction circuit 61 to a presentation device 62. The subtraction circuit's task is partly to sum the distance corresponding to the number of struts with previously mentioned stops between the last strut and the liquid surface, and partly to subtract a manually adjustable correction term on a setting device 63 by means of which the zero level of the level measurement is referred to a suitable fixed point, e.g. the tank's 1 roof. By means of corrections: the above-mentioned constant systematic errors in the calculation routine can also be taken into account.

Presentasjonsorganet er innrettet til, med den noyaktighet som The presentation organ is designed to, with the accuracy that

er onsket med hensyn til tilpasningen, å indikere væskeover-flatens 5 beliggenhet i forhold til det ovennevnte faste punktet. For mer detaljerte opplysninger om de funksjonsblokkvipper, tel-lere osv. som er nevnt ved redegjbreisen for beregningsorganets 9 funksjon, skal det vises til tidligere nevnte håndbok. is desired with respect to the adaptation, to indicate the location of the liquid surface 5 in relation to the above-mentioned fixed point. For more detailed information about the function block flip-flops, counters etc. that are mentioned in the explanation of the function of the calculating device 9, reference should be made to the previously mentioned handbook.

Det er åpenbart at beregningsorganet 9 kan realiseres på mange andre måter enn de som nå er beskrevet. Den beskrevne funksjonen bygger på den forutsetning at væskeoverhoringen har hbyere amplitude enn stagoverhbringene. Også andre kriterier for It is obvious that the calculation device 9 can be realized in many other ways than those now described. The described function is based on the assumption that the liquid crosstalk has a higher amplitude than the strut crosstalks. Also other criteria for

separasjon av stag- og væskeoverhdring kan anvendes, f.eks. separation of strut and liquid overhydration can be used, e.g.

fase, frekvens og bolgeformsforskjeller. phase, frequency and waveform differences.

Når flere til mottakere koblede legemer anvendes, blir beregnings- When several bodies connected to receivers are used, the computational

organet noe modifisert i forhold til det ovenfor beskrevne beregningsorgan, men funksjonen blir stort sett uforandret. the body somewhat modified in relation to the calculation body described above, but the function remains largely unchanged.

Claims

1. Device for measuring the level of a liquid in a tank or similar, including at least two elongated bodies which extend vertically into the tank at a certain distance from each other, and one of which is operatively connected to an ultrasound transmitter which is arranged to transmit repeated, short ultrasonic oscillations into the body, while the other respective each and every one of the other bodies is connected to a receiver sensitive to ultrasonic oscillations which is arranged to transform received ultrasonic oscillations into electrical signals and a computing device connected to the transmitter and the receiver respectively the receivers with the task to, of the elec-

tric signals such as a function of the ultrasound's travel time from the transmitter via the bodies and the liquid to the receiver, calculate the liquid level, characterized in that the bodies are interconnected by means of preferably equidistant, perpendicular to the bodies, arranged rigid struts, which are arranged in part to fix the position of the bodies and mutual distance, partly to serve as transmission paths between the bodies for the ultrasound, and that the calculation organ is designed to, with the help of signals, which originate from such ultrasound oscillations that reach the receiver or the receivers via the overhearing paths, to refer the level measurement to one of the rods located above the liquid surface, preferably to the rod located closest to the liquid surface.

2. Device as set forth in claim 1, characterized in that the bodies are three in number and positioned so that the distance between the body operatively connected to the transmitter and the bodies connected to receivers are different, preferably so that they relate as 2:1, whereby the measurement result can be corrected for variations in the ultrasound's propagation speed in the strut and liquid.

3. Device as stated in claim 2, characterized in that the bodies are placed in the corners of an isosceles triangle.

4. Device as specified in claim 1 or 2, comprising at least three bodies, characterized in that the rods along the body connected to the transmitter extend alternately to the bodies connected to the receivers.

5. Device as stated in one of the preceding claims, characterized in that the body or bodies connected to receivers along their sides facing the body operatively connected to the transmitter are at least partially coated with a material whose acoustic impedance is mainly the geometric mean value of the acoustic impedances of the liquid and the bodies, and whose surface is provided with projections, for example in the form of drops, with the task of increasing the proportion of ultrasound with the direction of propagation towards the receiver or the receivers.

6. Device as set forth in one of claims 1-4, characterized in that the body or bodies connected to receivers are provided along their sides facing away from the body operatively connected to the transmitter with depressions such as e.g. grooves with the task of increasing the quantity of ultrasound vibrations that reach the receiver or the receivers.

7.. Device as stated in one of the preceding claims, characterized in that between the body operatively connected to the transmitter and the body or bodies connected to the receivers there is an elongated body arranged parallel to the bodies including preferably regularly along the body and mainly perpendicular to it arranged surfaces adapted to reflect ultrasonic oscillations emitted by the first-mentioned body of the liquid towards the body or bodies connected to receivers.

8. Device as set forth in one of claims 1-4, characterized in that one or more of the bodies between each strut has a movable float between the struts including a surface arranged mainly perpendicular to the bodies, which surface is arranged to reflect ultrasonic oscillations emitted in the liquid from the body operatively connected to the transmitter towards the body or bodies connected to receivers.

9. Device as stated in one of the claims 1-4, characterized in that the device includes a single floater movable along the entire length of the bodies, which has a surface arranged mainly perpendicular to the bodies, which surface is arranged to reflect ultrasonic oscillations emitted in the liquid from the the transmitter operatively connected body against the receiver-connected body or bodies.