RU1757304C - Ультразвуковой уровнемер - Google Patents

Abstract

Использование: для измерения уровня жидкости в резервуарах, преимущественно горизонтального типа. Сущность изобретения: ультразвуковой уровнемер обладает повышенной точностью за счет использования эталонного канала, выполненного в виде трубы с продольной щелью, служащей для обмена со средой, к верхнему концу которой прикреплен поплавок, при этом труба установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости, внутри закреплен электроакустический преобразователь и отражатель. Излученный ультразвуковой импульс проходит все слои жидкости и время его прохождения определяется средней скоростью распространения ультразвукового импульса с учетом градиента скорости ультразвука по высоте. Определение уровня жидкости в резервуаре производится по известному времени распространения ультразвука в измерительном канале и средней скорости, определенной в эталонном канале. Вычисления производятся в блоке обработки и индикации. 2 ил.

Description

Изобретение относится к ультразвуковым локационным измерителям уровня жидкости в резервуарах на автозаправочных станциях и нефтебазах, а также в химической, нефтяной и других отраслях народного хозяйства.

Известен акустический звукодальномер, содержащий задающий генератор, усилитель мощности, излучатели, приемники, эталонный канал, который, как и измерительный канал, содержит усилитель, детектор, преобразователь запаздывания.

Наиболее близким к предложенному является ультразвуковой уровнемер, содержащий генератор импульсов возбуждения, устройство для устранения погрешности от непостоянства скорости и ультразвука, выполненное в виде ультразвуковой линии задержки с приемоизлучающими пьезопреобразователями, погруженными в жидкость, уровень которой измеряется, генератор стробирующих импульсов, приемные устройства, измерительные триггеры и устройство для обработки и индикации полученной информации. Компенсация скоростной погрешности, обусловленной зависимостью скорости ультразвука от температуры и химического состава контролируемой жидкости, осуществляется за счет того, что измерение времени распространения ультразвуковых колебаний в измерительном канале производится с помощью контура автоциркуляции в ультразвуковой линии задержки, так что период циркуляции зависит от скорости ультразвука в контролируемой среде и следовательно, результата измерений, т.е. количество циклов за время измерения уровня не зависит от скорости ультразвука в контролируемой среде.

Недостатком известного устройства является наличие погрешности измерений, обусловленной градиентом скорости ультразвука в жидкости в вертикальной плоскости из-за градиента температуры и плотности.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем компенсации градиентной компоненты скоростной погрешности.

Поставленная цель достигается тем, что известный ультразвуковой уровнемер, содержащий многоканальный генератор, генератор стробирующих импульсов, блок обработки и индикации, измерительный и эталонный каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных обратимого электроакустического преобразователя, усилителя и триггера, первый вход которого подключен к выходу усилителя, при этом эталонный канал содержит отражатель, первый и второй выходы многоканального генератора подключены соответственно к обратимым электроакустическим преобразователям измерительного и эталонного каналов, а его третий выход подключен к входу генератора стробирующих импульсов, первый выход которого подключен к второму входу триггера измерительного канала, выход которого подключен к первому входу блока обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу триггера эталонного канала, снабжен трубой с продольной щелью, к верхнему концу которой прикреплен поплавок при этом труба установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости, отражатель и обратимый электроакустический преобразователь эталонного канала закреплены внутри трубы, а второй выход генератора стробирующих импульсов подключен к второму выходу триггера эталонного канала.

На фиг. 1 представлена функциональная схема уровнемера; на фиг. 2 - алгоритм расчета уровня жидкости.

Схема содержит резервуар 1 горизонтального типа (т.е. высота резервуара меньше его длины) многоканальный генератор 2 импульсов возбуждения, который связан с генератором 3 стробирующих импульсов, а также измерительный канал 4 и эталонный канал 5, обратимые электроакустические преобразователи 6 и 7, усилители 8 и 9, триггеры 10 и 11, входы R которых соединены с выходом генератора 3 стробирующих импульсов, входы S связаны с выходами соответствующих усилителей эталонного и измерительного каналов, а выходы присоединены к соответствующим входам блока 12 обработки и индикации.

Многоканальный генератор 2 выполнен по схеме с разрядом накопительной емкости на тиристорах типа КУ104Г. Генератор 3 стробирующих импульсов может быть собран по схеме мультивибратора на микросхемах серии 155. Усилители 8 и 9 представляют собой резонансные усилители, которые могут быть собраны на интегральных схемах, например К118УН1. В качестве триггеров 10 и 11 могут быть использованы соответствующие интегральные схемы, например К155ТВ1. В качестве блока 12 обработки индикации может быть использована схема, содержащая последовательно соединенные кварцевый генератор, ключ, управляемый через мультиплексор сигналами с выходов измерительных триггеров, счетчик и устройство сопряжения с ЭВМ. Все указанные элементы реализованы на микросхемах серий 155 и 590, а в качестве ЭВМ может быть использована "Электроника-60". Измерительный и эталонный каналы 4 и 5 снабжены трубами с продольной щелью. Труба измерительного канала 4 закреплена вертикально, а труба эталонного канала 5, в которой размещен на фиксированном расстоянии отражатель 13, установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости относительно точки закрепления на дне резервуара 1. К противоположному точке закрепления концу трубы прикреплен поплавок 14.

Ультразвуковой уровнемер работает следующим образом.

При включении устройства многоканальный генератор 2 вырабатывает импульс, который одновременно возбуждает обратимые электроакустические преобразователи 6, 7 и запускает генератор 3 стробирующих импульсов, с выхода которого импульс строба поступает на входы D триггеров 10, 11 и устанавливает их в положение "1". Ультразвуковой импульс в измерительном канале 4 излучается, затем отражается от границы раздела жидкость - воздух и принимается тем же преобразователем 6. В эталонном канале 5 ультразвуковой импульс, излученный преобразователем 7, отражается от отражателя 13 и принимается тем же преобразователем 7. Затем принятые сигналы поступают на входы усилителей 8 и 9, с выхода которых поступают на входы R триггеров 10, 11, которые при этом устанавливаются в положение "0", в результате чего на выходе триггера 10 формируется импульс, длительность которого равна удвоенному времени прохождения ультразвука от преобразователя 6 до границы раздела жидкость - воздух, а на выходе триггера 11 формируется импульс, длительность которого равна удвоенному времени прохождения ультразвука от преобразователя 7 до отражателя 13. Блок 12 обработки и индикации преобразует временные интервалы в соответствующие коды, которые могут поступать затем на ЭВМ.

Вычисление уровня жидкости в резервуаре 1 осуществляется по формуле
L_и = (Т_и ˙ L_э)/Т_э , где L_и - измеряемый уровень жидкости; L_э - расстояние до отражателя в эталонном канале; Т_и - длительность импульса измерительного канала; Т_э - длительность импульса эталонного канала.

Claims (1)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР, состоящий из многоканального генератора, генератора стробирующих импульсов, блока обработки и индикации, измерительного и эталонного каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных обратимого электроакустического преобразователя, усилителя и триггера, первый вход которого подключен к выходу усилителя, при этом эталонный канал содержит отражатель, первый и второй выходы многоканального генератора подключены соответственно к обратимым электроакустическим преобразователям измерительного и эталонного каналов, а его третий выход подключен к входу генератора стробирующих импульсов, первый выход которого подключен к второму входу триггера измерительного канала, выход которого подключен к первому входу блока обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу триггера эталонного канала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния градиента скорости звука по высоте, он снабжен трубой с продольной щелью, к верхнему концу которой прикреплен введенный поплавок, при этом труба установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости, отражатель и обратимый электроакустический преобразователь эталонного канала закреплены внутри трубы, а второй выход генератора стробирующих импульсов подключен к второму выходу триггера эталонного канала.

Images