RU2032154C1 - Ultrasonic level meter - Google Patents

Ultrasonic level meter Download PDF

Info

Publication number
RU2032154C1
RU2032154C1 SU5060318A RU2032154C1 RU 2032154 C1 RU2032154 C1 RU 2032154C1 SU 5060318 A SU5060318 A SU 5060318A RU 2032154 C1 RU2032154 C1 RU 2032154C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
signal
control
receiving
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Коровин
Original Assignee
Научно-производственное предприятие "Резонанс-К"
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 Научно-производственное предприятие "Резонанс-К" filed Critical Научно-производственное предприятие "Резонанс-К"
Priority to SU5060318 priority Critical patent/RU2032154C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2032154C1 publication Critical patent/RU2032154C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring equipment. SUBSTANCE: level meter comprises unit 1 for receiving and transmitting, unit 2 for extracting envelope, unit 3 for extracting maximum of signal, comparator 4, matching unit 5, and unit 6 for controlling and indicating. Unit 1 has receiving 7 and transmitting acoustical converters, two amplifiers 9,10, pulse generator 11, and unit 12 for time automatic adjusting of amplification. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для бесконтактного измерения уровня различных жидких и сыпучих продуктов в открытых и закрытых емкостях. The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for non-contact level measurement of various liquid and bulk products in open and closed containers.

Известен ультразвуковой уровнемер, содержащий излучатель ультразвука, опорный и измерительный приемно-усилительные блоки, опорный и измерительный преобразователи, последовательно соединенные тактовый генератор, делитель частоты и реверсивный счетчик, а также вычислитель, входы которого подключены к выходам опорного и измерительного преобразователя и реверсивного счетчика [1]. A known ultrasonic level gauge containing an ultrasonic emitter, reference and measuring receiving-amplifying blocks, reference and measuring transducers, a serially connected clock, frequency divider and a reversible counter, as well as a calculator, the inputs of which are connected to the outputs of the reference and measuring transducer and a reversible counter [1 ].

В данном устройстве момент прихода отраженного сигнала выявляется по моменту срабатывания триггера, установленного на входе измерительного преобразователя. Срабатывание триггера происходит в случае, когда уровень принимаемого сигнала превышает заданную величину. Однако при этом, вследствие конечной крутизны фронтов принимаемого сигнала, момент срабатывания триггера зависит от амплитуды этого сигнала. В результате возникает дополнительная погрешность измерения. In this device, the moment of arrival of the reflected signal is detected by the moment the trigger is installed, installed at the input of the measuring transducer. The trigger is triggered when the level of the received signal exceeds a predetermined value. However, due to the finite steepness of the edges of the received signal, the trigger time depends on the amplitude of this signal. As a result, an additional measurement error arises.

Кроме того, если по каким-либо причинам увеличилась амплитуда принимаемого сигнала (например, вследствие изменения акустических характеристик среды), то вместе с увеличением полезного сигнала увеличиваются и импульсные помехи. Если уровень этих помех превышает порог срабатывания триггера, уровнемер формирует ложные выходные сигналы. Поэтому применение в приемной части уровнемера устройств с фиксированным уровнем срабатывания снижает не только точность измерений, но и помехоустойчивость уровнемера. In addition, if for some reason the amplitude of the received signal has increased (for example, due to a change in the acoustic characteristics of the medium), then along with an increase in the useful signal, the impulse noise also increases. If the level of this interference exceeds the trigger threshold, the level gauge generates false output signals. Therefore, the use of devices with a fixed response level in the receiving part of the level gauge reduces not only the accuracy of measurements, but also the noise immunity of the level gauge.

Более совершенным и наиболее близким к предложенному является ультразвуковой уровнемер, содержащий приемопередающее устройство, к которому подключена схема обработки информации, состоящая из устройства выделения огибающей, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), частотного детектора и блока управления и индикации [2]. More perfect and closest to the proposed is an ultrasonic level gauge containing a transceiver device, to which is connected an information processing circuit consisting of an envelope extraction device, an analog-to-digital converter (ADC), a frequency detector and a control and indication unit [2].

В этом уровнемере преобразованная в цифровую форму информация об амплитуде принимаемого сигнала заносится в память блока управления и индикации. Этот блок, обрабатывая полученную информацию по сигнальному алгоритму, определяет наиболее вероятное время прихода полезного отраженного сигнала. В этом алгоритме учитывается изменение амплитуды принимаемого сигнала. In this level gauge, the information on the amplitude of the received signal converted into digital form is entered into the memory of the control and indication unit. This block, processing the information obtained by the signal algorithm, determines the most probable time of arrival of the useful reflected signal. This algorithm takes into account the change in the amplitude of the received signal.

Однако возможности АЦП ограничены. Широко распространенные АЦП имеют не более 10-12 двоичных разрядов. Поэтому АЦП могут работать без переполнения и с погрешностью, например, не более 1%, при изменении амплитуды сигнала не более чем на 20-32 дБ. При этом изменения амплитуды принимаемого сигнала вследствие дифракционного ослабления, изменений характеристик среды (поглощения ультразвука) и коэффициента отражения ультразвука от границы раздела с контролируемой средой, могут превышать 40-60 дБ (Бабиков О.И. Ультразвуковые системы контроля. Л.: Машиностроение, 1985, с.30-42). However, ADC capabilities are limited. Widespread ADCs have no more than 10-12 binary bits. Therefore, the ADCs can work without overflow and with an error, for example, of no more than 1%, when the signal amplitude changes by no more than 20-32 dB. In this case, changes in the amplitude of the received signal due to diffraction attenuation, changes in the characteristics of the medium (absorption of ultrasound) and the reflection coefficient of ultrasound from the interface with the controlled medium can exceed 40-60 dB (O. Babikov, Ultrasonic monitoring systems. L .: Engineering, 1985 , p. 30-42).

Поэтому применение АЦП и блока управления и индикации, обрабатывающего выходные сигналы АЦП, позволяет лишь частично уменьшить недостатки предыдущего технического решения. Точность и помехоустойчивость уровнемера остаются недостаточно высокими. Therefore, the use of the ADC and the control and display unit, which processes the output signals of the ADC, can only partially reduce the disadvantages of the previous technical solution. The accuracy and noise immunity of the level gauge remain not high enough.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и точности измерений. The aim of the invention is to increase the noise immunity and accuracy of measurements.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковой уровнемер, содержащий приемопередающее устройство, выход которого подключен к выходу устройства выделения огибающей сигнала, и блок управления и индикации, выход которого подключен к входу приемопередающего устройства, дополнительно введены устройство выделения максимума сигнала, сравнивающее устройство и согласующее устройство, причем выход устройства выделения огибающей сигнала соединен с входом устройства выделения максимума сигнала и с первым входом сравнивающего устройства, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу устройства выделения максимума сигнала и к входу согласующего устройства, выход которого подключен к входу блока управления и индикации. This goal is achieved by the fact that in the ultrasonic level gauge containing the transceiver device, the output of which is connected to the output of the signal envelope extraction device, and the control and indication unit, the output of which is connected to the input of the transceiver device, a signal maximum extraction device, a comparison device and a matching device are additionally introduced moreover, the output of the envelope extraction device is connected to the input of the maximum signal extraction device and to the first input of the comparison device Twa, the second input and the output of which are respectively connected to the output of the maximum detection apparatus and a signal to the input of the matching device, whose output is connected to the input of the control and display unit.

Поставленная цель достигается также тем, что приемопередающее устройство выполнено с раздельными приемным и передающим акустическими преобразователями, подключенными соответственно к входу приемного и выходу передающего усилителей, и снабжено формирователем импульсов и устройством временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ), выход которого подключен к управляющему входу приемного усилителя, причем входы передающего усилителя и формирователя импульсов подключены к выходу блока управления и индикации, а выход формирователя импульсов подключен к входу устройства ВАРУ и к управляющему входу устройства выделения огибающей, вход которого соединен с выходом приемного усилителя. This goal is also achieved by the fact that the transceiver is made with separate receiving and transmitting acoustic transducers connected respectively to the input of the receiving and output of the transmitting amplifiers, and is equipped with a pulse shaper and a device for temporary automatic gain control (VARU), the output of which is connected to the control input of the receiving amplifier moreover, the inputs of the transmitting amplifier and the pulse shaper are connected to the output of the control and indication unit, and the output of the shaper I pulses are connected to the input of the VARU device and to the control input of the envelope isolation device, the input of which is connected to the output of the receiving amplifier.

В результате введения в уровнемер устройства выделения максимума сигнала, сравнивающего и согласующего устройств канал обработки принимаемых сигналов приобретает новое свойство - уровень срабатывания приемной части уровнемера зависит от амплитуды принимаемого сигнала. При увеличении амплитуды сигнала автоматически увеличивается и уровень срабатывания. Поэтому изменение амплитуды не приводит к изменению результата измерения уровня при любой форме отраженного импульса, т.е. повышается точность измерений. Одновременно снижается чувствительность уровнемера к воздействию помех. При этом изменение уровня срабатывания может осуществляться в пределах более 60-80 дБ и не ограничено дискретностью каких-либо элементов устройства, как это имеет место в прототипе. As a result of introducing a signal maximum and comparing and matching devices into the level gauge, the channel for processing the received signals acquires a new property - the response level of the receiving part of the level gauge depends on the amplitude of the received signal. When the signal amplitude increases, the response level also automatically increases. Therefore, a change in amplitude does not lead to a change in the result of level measurement for any shape of the reflected pulse, i.e. increases the accuracy of measurements. At the same time, the sensitivity of the level gauge to the effects of interference is reduced. In this case, the change in the level of response can be carried out within 60-80 dB and is not limited by the discrete nature of any elements of the device, as is the case in the prototype.

Ранее в ультразвуковых уровнемерах не использовалось также преобразование выходных импульсов блока управления и индикации (при помощи формирователя импульсов) с целью получения сигнала управления устройством ВАРУ и устройством выделения огибающей. В предложенном уровнемере во-первых, управление устройством ВАРУ позволяет обеспечить независимость амплитуды принимаемых сигналов от расстояния до отражающей поверхности и тем самым существенно повысить помехоустойчивость уровнемера и точность измерений. Во-вторых, управление устройством выделения огибающей позволяет повысить помехоустойчивость уровнемера за счет исключения влияния электрических помех от передающего усилителя и соединительных линий на приемный усилитель и устройство выделения огибающей во время передачи ультразвукового импульса. И в-третьих, применение формирователя импульсов позволяет возложить функции генератора ультразвуковых импульсов на блок управления и индикации, ограничившись установкой в приемопередатчике только передающего усилителя. Это повышает помехоустойчивость передатчика (исключает воздействие выходного сигнала передающего усилителя на генератор), а следовательно, и всего уровнемера. Earlier, in ultrasonic level gauges, the conversion of the output pulses of the control and indication unit (using a pulse shaper) was also not used in order to obtain a control signal for the HLG device and the envelope extraction device. In the proposed level gauge, firstly, the control of the VARU device makes it possible to ensure the independence of the amplitude of the received signals from the distance to the reflective surface and thereby significantly increase the noise immunity of the level gauge and the accuracy of measurements. Secondly, the control of the envelope extraction device allows to increase the noise immunity of the level gauge by eliminating the influence of electrical noise from the transmitting amplifier and connecting lines on the receiving amplifier and the envelope separation device during transmission of the ultrasonic pulse. And thirdly, the use of a pulse shaper allows you to assign the functions of an ultrasonic pulse generator to a control and indication unit, limiting yourself to installing only a transmitting amplifier in the transceiver. This increases the noise immunity of the transmitter (eliminates the impact of the output signal of the transmitting amplifier on the generator), and therefore the entire level gauge.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предложенного ультразвукового уровнемера; на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая его работу. In FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed ultrasonic level gauge; figure 2 is a timing chart explaining its operation.

Ультразвуковой уровнемер содержит приемопередающее устройство 1, выход которого подключен к входу устройства 2 выделения огибающей, устройство 3 выделения максимума сигнала и сравнивающее устройство 4, выход которого через согласующее устройство 5 соединен с входом блока 6 управления и индикации. Выход устройства 2 выделения огибающей соединен со входом устройства 3 выделения максимума сигнала и с первым входом сравнивающего устройства 4, второй вход которого подключен к выходу устройства 3 выделения максимума сигнала. Выход блока 6 управления и индикации соединен со входом приемопередающего устройства 1. The ultrasonic level gauge contains a transceiver 1, the output of which is connected to the input of the envelope extraction device 2, a signal maximum isolation device 3 and a comparator 4, the output of which is connected through the matching device 5 to the input of the control and indication unit 6. The output of the envelope extraction device 2 is connected to the input of the maximum signal extraction device 3 and to the first input of the comparing device 4, the second input of which is connected to the output of the maximum signal extraction device 3. The output of the control and indication unit 6 is connected to the input of the transceiver 1.

Приемопередающее устройство 1 может содержать приемный 7 и передающий 8 акустические преобразователи, подключенные соответственно ко входу приемного 9 и выходу передающего 10 усилителей, формирователь импульсов 11 и устройство ВАРУ 12, выход которого подключен к управляющему входу приемного усилителя 9. Входы передающего усилителя 10 и формирователя импульсов 11 подключены к выходу блока 6 управления и индикации, а выход формирователя импульсов 11 подключен к входу устройства ВАРУ 12 и к управляющему входу устройства 2 выделения огибающей, вход которого является выходом приемопередающего устройства 1. The transceiver 1 may contain a receiving 7 and transmitting 8 acoustic transducers connected respectively to the input of the receiving 9 and the output of the transmitting 10 amplifiers, a pulse shaper 11 and the VARU 12 device, the output of which is connected to the control input of the receiving amplifier 9. The inputs of the transmitting amplifier 10 and the pulse shaper 11 are connected to the output of the control and indication unit 6, and the output of the pulse shaper 11 is connected to the input of the VARU 12 device and to the control input of the envelope extraction device 2, the input which is the output of the transceiver 1.

Устройство выделения огибающей 2 может содержать амплитудный детектор 13 (например, микросхему К157ДА1) и ключ 14 (например К561КТЗ). Envelope extraction device 2 may include an amplitude detector 13 (for example, a K157DA1 chip) and a key 14 (for example, K561KTZ).

Устройство 3 выделения максимума сигнала может быть реализовано по стандартной схеме на операционном усилителе или на микросхеме типа КР1100СК2. Разряд накопительного конденсатора при этом может осуществляться через параллельно включенный резистор. The device 3 separation of the maximum signal can be implemented according to the standard scheme on an operational amplifier or on a chip type KR1100SK2. The discharge of the storage capacitor in this case can be carried out through a parallel-connected resistor.

Сравнивающее устройство 4 содержит делитель напряжения 15 и компаратор 16 (например К554САЗ). The comparing device 4 comprises a voltage divider 15 and a comparator 16 (for example, K554CAZ).

Согласующее устройство 5 в простейшем случае может быть выполнено в виде резистора, включенного на выходе компаратора 16. В случае передачи выходных сигналов согласующего устройства 5 на блок 6 управления и индикации по кабельной линии связи согласующее устройство может быть выполнено в виде усилителя, а при необходимости ограничения длительности выходного сигнала - в виде одновибратора или триггера. В последнем случае вход сброса триггера соединяется с выходом формирователя 11. Согласующее устройство 5 может также выполнять функции объединения сигналов основного и реперного каналов уровнемера, выполненных по идентичным схемам. The matching device 5 in the simplest case can be made in the form of a resistor connected to the output of the comparator 16. In the case of transferring the output signals of the matching device 5 to the control and indication unit 6 via a cable line, the matching device can be made in the form of an amplifier, and, if necessary, limiting the duration of the output signal - in the form of a single vibrator or trigger. In the latter case, the trigger reset input is connected to the output of the shaper 11. The matching device 5 can also perform the functions of combining the signals of the main and reference channels of the level gauge, made according to identical schemes.

В качестве блока управления и индикации может быть использован одноплатный микроконтроллер на базе однокристальной микроЭВМ серии 1816 или серийно выпускаемая одноплатная микроЭВМ, например, типа С5-41. Для осуществления индикации измеряемого уровня к выходам микроконтроллера или микроЭВМ могут быть подключены светодиодные или вакуумно-люминесцентные цифровые индикаторы. As a control and indication unit, a single-board microcontroller based on a single-chip microcomputer of the 1816 series or a commercially available single-board microcomputer, for example, type C5-41, can be used. To provide an indication of the measured level, LED or vacuum-luminescent digital indicators can be connected to the outputs of the microcontroller or microcomputer.

Приемный 7 и передающий 8 акустические преобразователи могут быть выполнены в виде армированных сталью пьезокерамических блоков. Receiving 7 and transmitting 8 acoustic transducers can be made in the form of steel-reinforced piezoceramic blocks.

Формирователь импульсов 11 осуществляет преобразование пачки импульсов, поступающих на его вход, в одиночный импульс суммарной длительности и может быть выполнен в виде сумматора и элемента задержки. The pulse shaper 11 converts a packet of pulses arriving at its input into a single pulse of total duration and can be made in the form of an adder and a delay element.

Устройство ВАРУ в простейшем случае представляет собой RC-цепочку. Конденсатор этой цепочки заряжается под воздействием выходного импульса формирователя 11 и в дальнейшем разряжается через резистор, формируя снижающееся с течением времени напряжение. The VARU device in the simplest case is an RC chain. The capacitor of this chain is charged under the influence of the output pulse of the shaper 11 and is subsequently discharged through a resistor, forming a voltage that decreases over time.

Приемный усилитель 9 с регулируемым коэффициентом усиления может быть выполнен на основе транзисторного дифференциального каскада. В этом случае на базы транзисторов этого каскада подаются выходные сигналы приемного акустического преобразователя 7 и устройства ВАРУ 12. The receiving amplifier 9 with an adjustable gain can be made on the basis of a transistor differential stage. In this case, the output signals of the receiving acoustic transducer 7 and the VARU 12 device are supplied to the transistor bases of this cascade.

Ультразвуковой уровнемер работает следующим образом. Ultrasonic level gauge works as follows.

В момент времени tо блок 6 управления и индикации формирует пачку импульсов общей длительностью около 0,5 мс. Частота этих импульсов соответствует резонансной частоте передающего акустического преобразователя 8 и составляет около 40 кГц (фиг. 2, U6). Эти импульсы усиливаются передающим усилителем (фиг. 2, U10) и поступают на передающий акустический преобразователь 8. В контролируемой среде начинает распространяться ультразвуковой зондирующий импульс. Одновременно формирователь импульсов 11 (фиг.2, U11) осуществляет запуск устройства ВАРУ 12 (фиг.2, U12) и блокировку прохождения сигнала детектора 13 на выход устройства 2 выделения огибающей (отключает ключ 14).At time t about, the control and indication unit 6 forms a burst of pulses with a total duration of about 0.5 ms. The frequency of these pulses corresponds to the resonant frequency of the transmitting acoustic transducer 8 and is about 40 kHz (Fig. 2, U 6 ). These pulses are amplified by a transmitting amplifier (Fig. 2, U 10 ) and fed to a transmitting acoustic transducer 8. In a controlled environment, an ultrasonic probe pulse begins to propagate. At the same time, the pulse shaper 11 (FIG. 2, U 11 ) starts the VARU 12 device (FIG. 2, U 12 ) and blocks the signal from the detector 13 to the output of the envelope extraction device 2 (disables the key 14).

При максимальном выходном напряжении устройства ВАРУ 12 (фиг.2, U12) коэффициент усиления приемного усилителя 9 имеет минимальное значение и с течением времени начинает возрастать. Это позволяет исключить перегрузку детектора 13 при малых расстояниях до отражающей поверхности и получить достаточно большой уровень сигнала при повышенных расстояниях.At the maximum output voltage of the VARU 12 device (FIG. 2, U 12 ), the gain of the receiving amplifier 9 has a minimum value and begins to increase over time. This eliminates the overload of the detector 13 at small distances to the reflective surface and to obtain a sufficiently large signal level at increased distances.

На выходе приемного усилителя 9 наблюдаются основной отраженный импульс (фиг. 2, U9, момент времени t1), помехи от многочисленных переотражений зондирующего импульса и помехи от передающего усилителя 10.At the output of the receiving amplifier 9, the main reflected pulse is observed (Fig. 2, U 9 , time t 1 ), interference from numerous re-reflections of the probe pulse and interference from the transmitting amplifier 10.

Этот сигнал выпрямляется детектором 13 (фиг.2, U13). Ключ 14 отключает выход детектора 13 на время передачи зондирующего импульса и полученный сигнал (фиг. 2, U2) поступает на входы устройства 3 выделения максимума сигнала и компаратор 16 сравнивающего устройства 4.This signal is rectified by the detector 13 (figure 2, U 13 ). The key 14 disables the output of the detector 13 for the duration of the transmission of the probe pulse and the received signal (Fig. 2, U 2 ) is fed to the inputs of the device 3 select the maximum signal and the comparator 16 of the comparator 4.

Конденсатор в устройстве 3 выделения максимума сигнала, заряженный во время предыдущего импульса, медленно разряжается при отсутствии сигнала и вновь заряжается до значения, равного максимальной амплитуде принимаемого сигнала (фиг.2, U3).The capacitor in the device 3 selection of the maximum signal, charged during the previous pulse, is slowly discharged in the absence of a signal and recharged to a value equal to the maximum amplitude of the received signal (figure 2, U 3 ).

Компаратор 16 в сравнивающем устройстве 4 сравнивает выходной сигнал устройства 2 выделения огибающей и выходной сигнал устройства 3 выделения максимума сигнала, уменьшенный при помощи делителя 15 (фиг.2, U2, U15). В итоге срабатывание компаратора 16 и, соответственно, формирование входного сигнала блока 6 управления и индикации осуществляется в момент времени t2, когда амплитуда принимаемого сигнала составляет около половины максимального значения, а крутизна фронта принимаемого сигнала максимальна.The comparator 16 in the comparison device 4 compares the output signal of the envelope extraction device 2 and the output signal of the maximum signal extraction device 3, reduced by a divider 15 (FIG. 2, U 2 , U 15 ). As a result, the operation of the comparator 16 and, accordingly, the formation of the input signal of the control and indication unit 6 is carried out at time t 2 , when the amplitude of the received signal is about half the maximum value, and the steepness of the front of the received signal is maximum.

В момент времени t3 блок 6 управления и индикации формирует очередной сигнал управления (пачку импульсов), и далее процессы в устройстве повторяются.At time t 3, the control and indication unit 6 generates the next control signal (burst of pulses), and then the processes in the device are repeated.

Блок 6 управления и индикации измеряет интервал времени между моментами передачи tо и приема t2 сигналов, учитывает постоянную задержку времени t2-t1, умножает полученный интервал времени на скорость распространения ультразвука и получает расстояние до отражающей поверхности. Измеряемый уровень определяется как разность расстояния до условного дна и расстояния до отражающей поверхности и выводится в цифровой или аналоговой форме на индикатор.The control and indication unit 6 measures the time interval between the moments of transmission t о and reception of t 2 signals, takes into account the constant time delay t 2 -t 1 , multiplies the obtained time interval by the speed of propagation of ultrasound and obtains the distance to the reflecting surface. The measured level is defined as the difference between the distance to the conditional bottom and the distance to the reflective surface and is displayed in digital or analog form on the indicator.

Формирование выходного сигнала компаратора 16 в моменты времени, когда крутизна фронта принимаемого сигнала имеет максимальное значение, способствует повышению точности измерений. Кроме того, из фиг.2 следует, что в предложенном устройстве величина задержки t2-t1, в отличие от аналога и прототипа, не зависит от амплитуды принимаемых сигналов. Действительно, если, например, произошло увеличение поглощения ультразвука в контролируемой среде и амплитуде сигнала уменьшилась в два раза, то также в два раза уменьшится и напряжение на выходе делителя 15. В результате этого момент срабатывания компаратора 16 не изменится.The formation of the output signal of the comparator 16 at times when the steepness of the front of the received signal has a maximum value, improves the accuracy of measurements. In addition, from figure 2 it follows that in the proposed device, the delay value t 2 -t 1 , in contrast to the analogue and prototype, does not depend on the amplitude of the received signals. Indeed, if, for example, there was an increase in the absorption of ultrasound in a controlled medium and the signal amplitude decreased by half, then the voltage at the output of the divider 15 will also decrease by half. As a result, the response time of the comparator 16 will not change.

Следовательно, при любой форме импульса принимаемого сигнала результат измерения уровня не зависит от амплитуды этого сигнала, что и позволяет получить более высокую точность измерений. Therefore, for any pulse shape of the received signal, the level measurement result does not depend on the amplitude of this signal, which makes it possible to obtain higher measurement accuracy.

Величина задержки времени t2-t1 определяется добротностью акустических преобразователей и с достаточной степенью точности является постоянной.The amount of time delay t 2 -t 1 is determined by the quality factor of acoustic transducers and is constant with a sufficient degree of accuracy.

Если по каким-либо причинам возросла амплитуда принимаемого сигнала и, соответственно, амплитуды помех в интервале времени t0-t1, то эти помехи не приводят к срабатыванию компаратора 16, поскольку при этом автоматически увеличивается порог срабатывания компаратора - выходное напряжение делителя 15. Благодаря этому достигается высокая помехоустойчивость уровнемера.If for some reason the amplitude of the received signal and, accordingly, the amplitude of the interference in the time interval t 0 -t 1 have increased, then these interference do not lead to the operation of the comparator 16, since the threshold of the comparator automatically increases - the output voltage of the divider 15. Thanks This ensures high noise immunity of the level gauge.

При реализации предложенного устройства на современных операционных усилителях уровнемер сохраняет свою работоспособность и метрологические характеристики при изменении уровня сигнала на выходе приемного усилителя в пределах 1 мВ - 10 В, т.е. в диапазоне около 80 дБ. When implementing the proposed device on modern operational amplifiers, the level gauge maintains its operability and metrological characteristics when the signal level at the output of the receiving amplifier changes within 1 mV - 10 V, i.e. in the range of about 80 dB.

Claims (2)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР, содержащий приемопередающее устройство, подключенное к входу устройства выделения огибающей сигнала, и блок управления и индикации, выход которого подключен к входу приемопередающего устройства, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные устройство выделения максимума сигнала, сравнивающее устройство и согласующее устройство, подключенное к входу блока управления и индикации, причем выход устройства выделения огибающей сигнала соединен с входом устройства выделения максимума сигнала и первым входом сравнивающего устройства. 1. ULTRASONIC LEVEL METER, comprising a transceiver device connected to an input of a signal envelope extraction device, and a control and indication unit, the output of which is connected to an input of a transceiver device, characterized in that serially connected signal maximum isolation device, a comparison device and a matching device are inserted into it connected to the input of the control and display unit, and the output of the signal envelope extraction device is connected to the input of the signal maximum isolation device la and the first input of the comparator. 2. Уровнемер по п.1, отличающийся тем, что приемопередающее устройство выполнено в виде разделенных приемного и передающего акустических преобразователей, приемного и передающего усилителей, формирователя импульсов и устройства временной автоматической регулировки усиления, выход которого подключен к управляющему входу приемного усилителя, выход которого соединен с входом устройства выделения огибающей сигнала, к входу управления которого и входу устройства временной автоматической регулировки усиления подключен выход формирования импульсов, при этом передающий акустический преобразователь соединен с выходом передающего усилителя, вход которого объединен с входом формирования импульсов и является входом приемопередающего устройства. 2. The level gauge according to claim 1, characterized in that the transceiver is made in the form of separate receiving and transmitting acoustic transducers, receiving and transmitting amplifiers, a pulse shaper and a device for temporary automatic gain control, the output of which is connected to the control input of the receiving amplifier, the output of which is connected with the input of the envelope extraction device, to the control input of which and the input of the device of temporary automatic gain control the output of the formation pulses, wherein the transmitting transducer is connected to the output of the transmitter amplifier having an input merged with the input of pulse shaping and is input to the transceiver.
SU5060318 1992-08-24 1992-08-24 Ultrasonic level meter RU2032154C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5060318 RU2032154C1 (en) 1992-08-24 1992-08-24 Ultrasonic level meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5060318 RU2032154C1 (en) 1992-08-24 1992-08-24 Ultrasonic level meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2032154C1 true RU2032154C1 (en) 1995-03-27

Family

ID=21612367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5060318 RU2032154C1 (en) 1992-08-24 1992-08-24 Ultrasonic level meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2032154C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA005504B1 (en) * 2001-02-14 2005-02-24 Эндресс + Хаузер Гмбх + Ко. Кг Level-measuring device which functions with microwaves

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1139974, кл. G 01F 23/28, 1985. *
2. Патент ФРГ N 3812293, кл. G 01F 23/28, 1989. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA005504B1 (en) * 2001-02-14 2005-02-24 Эндресс + Хаузер Гмбх + Ко. Кг Level-measuring device which functions with microwaves

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4700569A (en) Method and arrangement for signal transmission in ultrasonic echo sounding systems
US5335545A (en) Ultrasonic detector with frequency matching
DK172230B1 (en) Filling level measuring apparatus
US5987994A (en) Ultrasonic method for material monitoring
GB2151356A (en) Sonic or ultrasonic distance measuring device
JP2774270B2 (en) Method and apparatus for suppressing fixed target echoes in distance measurements according to the pulse transit time principle
GB1587617A (en) Method of and arrangement for measuring the level of filling in a container or the height of loose material on a storage place
JPH0568668B2 (en)
US4975889A (en) Acoustic ranging apparatus and method
US4567766A (en) Piezoelectric ultrasonic apparatus and method for determining the distance from a predetermined point to a target
JPS5828554B2 (en) ultrasonic distance meter
JPS5856085B2 (en) Method and device for measuring thickness or depth of abnormal area using ultrasonic pulses
US6856576B2 (en) Method for determining echo distance using autocorrelation in time of flight ranging systems
RU2032154C1 (en) Ultrasonic level meter
GB2230608A (en) Acoustic range finder for monitoring level of material
CA2392062A1 (en) Method for pulse offset calibration in time of flight ranging systems
RU2081434C1 (en) Receiver of sonar ranging system
RU2292529C2 (en) Ultrasonic level meter
JP2771570B2 (en) Ultrasonic detector
RU1820230C (en) Device for measuring speed of propagation of ultrasonic oscillations
SU1179208A1 (en) Ultrasound pulse apparatus for material inspection
SU1364867A1 (en) Ultrasonic echo-pulse thickness gauge
RU1781538C (en) Ultrasound echo-pulse thickness meter
SU1726740A2 (en) Sonic depth finder
SU1016736A1 (en) Ultsrasonic speed meter