RU2126957C1 - Level position pickup - Google Patents

Level position pickup Download PDF

Info

Publication number
RU2126957C1
RU2126957C1 RU97106884A RU97106884A RU2126957C1 RU 2126957 C1 RU2126957 C1 RU 2126957C1 RU 97106884 A RU97106884 A RU 97106884A RU 97106884 A RU97106884 A RU 97106884A RU 2126957 C1 RU2126957 C1 RU 2126957C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
excitation
housing
vibrations
sensor
ultrasonic vibrations
Prior art date
Application number
RU97106884A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97106884A (en
Inventor
А.Ю. Банщиков
А.В. Сельсков
А.Б. Костюков
Д.Л. Высокос
Original Assignee
Банщиков Алексей Юрьевич
Сельсков Анатолий Васильевич
Костюков Андрей Борисович
Высокос Дмитрий Львович
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 Банщиков Алексей Юрьевич, Сельсков Анатолий Васильевич, Костюков Андрей Борисович, Высокос Дмитрий Львович filed Critical Банщиков Алексей Юрьевич
Priority to RU97106884A priority Critical patent/RU2126957C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2126957C1 publication Critical patent/RU2126957C1/en
Publication of RU97106884A publication Critical patent/RU97106884A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: check of level of liquid in technological vessels. SUBSTANCE: sensitive element of level position pickup is connected to converter by means of rod and is made up of excitation and test piezoelements placed into streamlined case of insulating material that transmits acoustic vibrations and is resistant to corrosive liquids and coat having low adhesion properties. Excitation and test piezoelements are mechanically tied to case with the use of elements conducting acoustic vibrations and are electrically interconnected through amplifier and band-pass filter to form circuit exciting ultrasonic vibrations. Determination of level position of liquid is based on difference of capabilities of liquids and gases to absorb energy of ultrasonic vibrations. EFFECT: improved operational characteristics. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам контроля уровня жидкости в технологических сосудах. The invention relates to instrumentation, and in particular to devices for controlling the level of liquid in technological vessels.

Известен акустический сигнализатор уровня [1], в котором используется акустически связанный телефон-излучатель и микрофон, усилитель с подстроечным резистором в цепи его обратной связи. При этом микрофон включен на вход усилителя, а на его выход последовательно подключены электромагнитное реле, регулировочный резистор. Использование указанного сигнализатора может привести к ложным срабатываниям при измерении уровня таких жидкостей, как нефть, мазут из-за загрязнения телефона-излучателя и микрофона и из-за обледенения их при измерении в сложных климатических условиях. Known acoustic level switch [1], which uses an acoustically coupled telephone emitter and microphone, an amplifier with a tuning resistor in its feedback circuit. In this case, the microphone is connected to the input of the amplifier, and an electromagnetic relay and an adjustment resistor are connected in series to its output. The use of this detector can lead to false alarms when measuring the level of liquids such as oil, fuel oil due to contamination of the telephone emitter and microphone and because of their icing when measured in difficult climatic conditions.

Известен также датчик положения уровня, выбранный в качестве прототипа [2] , содержащий чувствительный элемент (ЧЭ), включающий пьезоэлектрический излучатель и приемник, находящиеся в корпусе и соединенные с преобразователем. Also known is a level position sensor, selected as a prototype [2], containing a sensitive element (SE), including a piezoelectric emitter and a receiver located in the housing and connected to the transducer.

Описанный датчик имеет определенные преимущества: он не зависит от плотности в отличие от дискретных уровнемеров. The described sensor has certain advantages: it is independent of density, unlike discrete level gauges.

Однако, возможности применения датчика ограничены. Так, например, при использовании для контроля нефти, мазута, нефтепродуктов, постоянного присутствующие в них вязкие компоненты (парафины, битум) могут привести к загрязнению чувствительного элемента, из-за чего могут произойти ложные срабатывания датчика. При использовании в определенных температурных условиях возможно и обледенение ЧЭ, что также может вызвать ложное срабатывание. However, the applicability of the sensor is limited. So, for example, when using oil, fuel oil, oil products for monitoring, the constant viscous components present in them (paraffins, bitumen) can lead to contamination of the sensitive element, which can cause false alarms of the sensor. When used in certain temperature conditions, icing of the SE is also possible, which can also cause a false positive.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационных характеристик датчика. The task of the invention is to increase the operational characteristics of the sensor.

Поставленная задача достигается тем, что в датчике положения уровня, содержащем чувствительный элемент, соединенный с преобразователем штангой, а также узел крепления, чувствительный элемент выполнен из пьезоэлементов возбуждения и контроля, помещенных в корпус обтекаемой формы из изолирующего материала, проводящего звуковые колебания и устойчивого к агрессивным жидкостям, при этом пьезоэлементы возбуждения и контроля механически связаны с корпусом проводящими звуковые колебания элементами и электрически соединены через усилитель и полосовой фильтр, образуя контур возбуждения ультразвуковых колебаний. This object is achieved by the fact that in the level position sensor containing the sensing element connected to the rod transducer, as well as the mounting unit, the sensing element is made of piezoelectric elements of excitation and control placed in a streamlined body of insulating material that conducts sound vibrations and is resistant to aggressive liquids, while the piezoelectric elements of excitation and control are mechanically connected to the housing by sound-conducting elements and are electrically connected through an amplifier and a band-pass filter, forming an excitation circuit of ultrasonic vibrations.

При этом корпус чувствительного элемента предлагается выполнить из изолирующего материала, проводящего звуковые колебания и устойчивого к агрессивным жидкостям, и покрытия с низкими адгезионными свойствами. In this case, the housing of the sensitive element is proposed to be made of an insulating material that conducts sound vibrations and is resistant to aggressive fluids, and coatings with low adhesive properties.

Определение положения уровня жидкости основано на различии в способности жидкости и газов поглощать энергию ультразвуковых колебаний, возбуждаемых в контуре возбуждения из двух пьезоэлементов, корпуса и генератора возбуждения колебаний. Пока ЧЭ датчика находится в газовой среде, ультразвуковые колебания в его корпусе практически не поглощаются внешней средой. Когда уровень жидкости оказывается выше чувствительного элемента, амплитуда ультразвуковых колебаний в его корпусе падает. The determination of the position of the liquid level is based on the difference in the ability of the liquid and gases to absorb the energy of ultrasonic vibrations excited in the excitation circuit of two piezoelectric elements, a housing and an oscillation excitation generator. While the SE of the sensor is in the gas medium, the ultrasonic vibrations in its housing are practically not absorbed by the external environment. When the liquid level is higher than the sensitive element, the amplitude of ultrasonic vibrations in its body decreases.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведен конкретный вариант выполнения датчика:
на фиг. 1 - конструкция предлагаемого датчика уровня жидкости;
на фиг. 2 - функциональная схема датчика.
The invention is illustrated by drawings, which show a specific embodiment of the sensor:
in FIG. 1 - design of the proposed liquid level sensor;
in FIG. 2 is a functional diagram of a sensor.

Датчик уровня (см. фиг. 1) содержит чувствительный элемент 1, выполненный из пьезоэлемента возбуждения 2 и пьезоэлемента контроля 3, помещенных в корпус 4 обтекаемой формы. Чувствительный элемент штангой 5 соединен с преобразователем 6, а также снабжен узлом его крепления, который в предлагаемом варианте выполнен в виде переходной муфты 7. The level sensor (see Fig. 1) contains a sensing element 1 made of a piezoelectric element 2 and a piezoelectric control 3 placed in a streamlined body 4. The sensing element rod 5 is connected to the transducer 6, and is also equipped with a mounting unit, which in the proposed embodiment is made in the form of a transition sleeve 7.

На фиг. 2, как уже отмечалось, приведена функциональная схема датчика, в которую входят, принадлежащие ЧЭ 1 пьезоэлемент возбуждения 2 и пьезоэлемент контроля 3, соединенный через предварительный усилитель 8 и полосовой фильтр 9, образующие контур возбуждения ультразвуковых колебаний, с пьезоэлементом 2. Пьезоэлемент контроля 3 связан также с последовательно соединенными детектором 10, компаратором 11 и токовым ключом 12. In FIG. 2, as already noted, the functional diagram of the sensor is presented, which includes the piezoelectric excitation element 2 and the control piezoelectric element 3 connected through the preamplifier 8 and the bandpass filter 9, which form the ultrasonic vibrations excitation circuit, with the piezoelectric element 2. The piezoelectric control element 3 is connected also with a series-connected detector 10, a comparator 11 and a current switch 12.

Пьезоэлементы 2 и 3 чувствительного элемента 1 помещены в корпус 4 из материала, устойчивого к агрессивным жидкостям и обладающего изолирующими свойствами, в качестве которого может быть выбрана нержавеющая сталь, например, марки 12Х18Н10Е, т.к. она хорошо проводит звуковые колебания и отвечает всем требованиям, предъявляемым к материалу для предлагаемой конструкции. При этом корпус чувствительного элемента предлагается защитить дополнительно фторопластовым покрытием, т.к. оно обладает низкими адгезионными свойствами и еще более уменьшит загрязнение и обледенение ЧЭ. Piezoelectric elements 2 and 3 of the sensing element 1 are placed in the housing 4 from a material resistant to aggressive liquids and having insulating properties, which can be selected stainless steel, for example, grade 12X18H10E, because it conducts sound vibrations well and meets all the requirements for the material for the proposed design. At the same time, it is proposed to protect the housing of the sensitive element with an additional fluoroplastic coating, since it has low adhesive properties and will further reduce the contamination and icing of CE.

ЧЭ 1 штангой 5, также из нержавеющей стали, как материала устойчивого к агрессивным жидкостям, с фторопластовым покрытием, соединен с преобразователем 6. Преобразователь 6 предлагается конструктивно выполнить в виде электронной платы, расположенной в литом прямоугольном корпусе из алюминиевого сплава. Корпус преобразователя предлагается снабдить сальниковым вводом с переходной гайкой для подстыковки трубы или металлорукава. Плата преобразователя соединена клеммным соединителем для подключения соединительного кабеля. Установка датчика осуществляется на резьбовой штуцер переходной муфты 7. CE 1 with a rod 5, also made of stainless steel, as a material resistant to aggressive liquids, with a fluoroplastic coating, connected to the transducer 6. The transducer 6 is proposed to be constructed in the form of an electronic circuit board located in a molded rectangular case made of aluminum alloy. It is proposed to equip the transmitter housing with a gland with a transition nut for docking a pipe or metal hose. The converter board is connected with a terminal connector for connecting the connecting cable. The sensor is installed on the threaded fitting of the adapter sleeve 7.

Рассмотрим работу датчика. Consider the operation of the sensor.

Принцип действия датчика основан на измерении степени затухания возбуждаемых в чувствительном элементе ультразвуковых колебаний. Пьезоэлементы возбуждения 2 и контроля 3 с предварительным усилителем 8 и полосовым фильтром 9 образуют контур, в котором возбуждаются колебания ультразвуковой частоты. Ультразвуковые колебания по корпусу 4 передаются на элемент контроля 3. The principle of operation of the sensor is based on measuring the degree of attenuation of ultrasonic vibrations excited in the sensing element. The piezoelectric elements of excitation 2 and control 3 with a preamplifier 8 and a band-pass filter 9 form a circuit in which oscillations of the ultrasonic frequency are excited. Ultrasonic vibrations in the housing 4 are transmitted to the control element 3.

Пока чувствительный элемент 1 датчика находится в газовой среде, ультразвуковые колебания в его корпусе практически не поглощаются внешней средой. При погружении ЧЭ 1 в жидкость энергия ультразвуковых колебаний поглощается жидкостью и амплитуда колебаний на входе предварительного усилителя 8 уменьшается. Амплитуда колебаний считывается детектором 10 и контролируется компаратором 11. Компаратор 11 замыкает токовый ключ 12, который был разомкнут при отсутствии жидкости вокруг чувствительного элемента 1. While the sensor 1 is in a gas environment, ultrasonic vibrations in its body are practically not absorbed by the external environment. When the SE 1 is immersed in a liquid, the energy of ultrasonic vibrations is absorbed by the liquid and the amplitude of the oscillations at the input of the preliminary amplifier 8 decreases. The amplitude of the oscillations is read by the detector 10 and controlled by the comparator 11. The comparator 11 closes the current switch 12, which was open in the absence of fluid around the sensing element 1.

Большая разница уровня полезного сигнала при положениях датчика "сухой/залитый" делают прибор малочувствительным к возможному загрязнению. The large difference in the level of the useful signal at the dry / flooded sensor positions makes the device insensitive to possible contamination.

Предложенная конструкция датчика позволяет существенно повысить его эксплуатационные характеристики, т.к. уменьшается возможность обледенения ЧЭ и загрязнения, вязкими компонентами, постоянно присутствующими в ряде контролируемых жидкостей, таких как, например, нефть, мазут, нефтепродукты с большим содержанием парафинов, битума. Но даже при наличии слоя льда или грязи толщиной несколько миллиметров ложных срабатываний датчика не произойдет, т.к. пьезоэлементы ЧЭ защищены. The proposed sensor design can significantly improve its operational characteristics, as decreases the possibility of icing of SE and pollution by viscous components constantly present in a number of controlled liquids, such as, for example, oil, fuel oil, oil products with a high content of paraffins, bitumen. But even with a layer of ice or dirt a few millimeters thick, false alarms of the sensor will not occur, because CE piezoelectric elements are protected.

Литература:
1. RU, патент 2029921, G 01 F 23/28.
Literature:
1. RU, patent 2029921, G 01 F 23/28.

2. EP, заявка 0409458, G 01 F 23/28, 23.01.91. 2. EP, application 0409458, G 01 F 23/28, 01/23/91.

Claims (2)

1. Датчик положения уровня, содержащий чувствительный элемент, выполненный из пьезоэлементов возбуждения и контроля, помещенных в корпус, и соединенный с преобразователем штангой, и узел крепления, отличающийся тем, что корпус имеет обтекаемую форму и выполнен из изолирующего материала, проводящего звуковые колебания и устойчивого к агрессивным жидкостям, при этом пьезоэлемент возбуждения и контроля механически связаны с корпусом проводящими звуковые колебания элементов и электрически соединены через усилитель и полосовой фильтр, образуя контур возбуждения ультразвуковых колебаний. 1. The level sensor containing a sensing element made of piezoelectric elements of excitation and control, placed in the housing, and connected to the transducer rod, and a mounting unit, characterized in that the housing has a streamlined shape and is made of insulating material that conducts sound vibrations and is stable aggressive liquids, while the piezoelectric element of excitation and control are mechanically connected to the housing by conducting sound vibrations of the elements and are electrically connected through an amplifier and a band-pass filter, Azuya excitation circuit of ultrasonic vibrations. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что корпус чувствительного элемента имеет покрытие с низкими адгезионными свойствами. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that the housing of the sensing element has a coating with low adhesive properties.
RU97106884A 1997-04-25 1997-04-25 Level position pickup RU2126957C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97106884A RU2126957C1 (en) 1997-04-25 1997-04-25 Level position pickup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97106884A RU2126957C1 (en) 1997-04-25 1997-04-25 Level position pickup

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2126957C1 true RU2126957C1 (en) 1999-02-27
RU97106884A RU97106884A (en) 1999-04-10

Family

ID=20192409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97106884A RU2126957C1 (en) 1997-04-25 1997-04-25 Level position pickup

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2126957C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700286C2 (en) * 2018-02-14 2019-09-16 Александр Петрович Демченко Ultrasound liquid level sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700286C2 (en) * 2018-02-14 2019-09-16 Александр Петрович Демченко Ultrasound liquid level sensor
US11280661B2 (en) 2018-02-14 2022-03-22 Aleksandr P. DEMCHENKO Ultrasonic fluid level sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4383443A (en) Liquid-level measurement
US4316183A (en) Liquid level sensor
RU2393456C2 (en) Density and viscosity sensor
US4213337A (en) Liquid level sensing devices
RU2085933C1 (en) Device for ultrasonic inspection of solution density
CA2234627C (en) Method and assembly for overfill detection in liquid level sensing in a vessel by the pulse transit time technique
US7886602B2 (en) Apparatus for determining and/or monitoring a process variable
JP2002517174A (en) Ultrasonic liquid level detector
US10551238B2 (en) Ultrasonic level sensor for aerated fluids
JPH11271205A (en) Method and device for measuring viscosity of fluid in container
JPH0571888B2 (en)
WO1994014047A1 (en) Transducer for the measurement of attributes of flowable media
JP2011117982A (en) Measurement device for determining temperature, and operation method of the same
Vellekoop et al. A love-wave ice detector
RU2126957C1 (en) Level position pickup
EP0028114B1 (en) Liquid level sensor
US5943294A (en) Level detector for fluent material
US7523662B2 (en) Process meter
EP0095516A1 (en) Detection arrangement suitable for detecting the intake air flow rate in an internal combustion engine
RU2808712C1 (en) Level detector
JP3958124B2 (en) Ultrasonic receiver and ultrasonic flow meter
GB2351805A (en) Level detector for fluent material
JP2001298794A (en) Open type ultrasonic wave sensor
RU2206069C2 (en) Attachable gage for measuring liquid level
SU1140001A1 (en) Density meter