RU2132542C1 - Резонансный акустический уровнемер - Google Patents
Резонансный акустический уровнемер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2132542C1 RU2132542C1 RU96121059A RU96121059A RU2132542C1 RU 2132542 C1 RU2132542 C1 RU 2132542C1 RU 96121059 A RU96121059 A RU 96121059A RU 96121059 A RU96121059 A RU 96121059A RU 2132542 C1 RU2132542 C1 RU 2132542C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microphones
- level
- outputs
- blocks
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Уровнемер используется для автоматического дистанционного измерения уровней жидкостей различных типов в производственных и транспортных емкостях и может использоваться в нефтехимической, химической, горнодобывающей и пищевой отраслях промышленности, в автомобильном, железнодорожном, водном (морском и речном) транспорте, в сельском хозяйстве и в системах водоснабжения и канализации. Резонансный акустический уровнемер содержит измерительную и компенсационную трубы, два электроакустических преобразователя, подключенных к генератору шумового сигнала, два микрофона, последовательно соединенные два предварительных усилителя, подключенные к выходам микрофонов, два аналого-цифровых преобразователя, два блока первого преобразования Фурье, два блока ологарифмирования, два блока второго преобразования Фурье, два блока выделения максимума функции кепстра, к выходам которых подключен блок вычисления уровня жидкости, а к его выходу подключен индикатор уровня жидкости. Повышена помехоустойчивость, точность и оперативность уровня жидкости. 1 ил.
Description
Предлагаемое устройство предназначено для автоматического дистанционного измерения уровней жидкостей различных типов в производственных и транспортных емкостях и может быть использован везде, где есть резервуары с жидкостью, в частности, в нефтехимической, химической, горнодобывающей и пищевой промышленности, в автомобильном, железнодорожном, водном (морском и речном) транспорте, в сельском хозяйстве и в системах водоснабжения и канализации.
Известен акустический уровнемер (а.с. СССР N 821939, G 01 F 23/28), содержащий измерительный и эталонный датчики, каждый из которых состоит из блока возбуждения зондирующих импульсов, усилителя, излучателя и микрофона, включенных в схему автоциркуляции, трубы эталонного датчика, снабженной фиксированным отражателем, трубы измерительного датчика, блока синхронизации, включенного между входом усилителя эталонного акустического датчика и блоком возбуждения зондирующих импульсов этого датчика.
Недостатком этого уровнемера является чувствительность к акустическим шумовым помехам, снижающим точность измерений вплоть до полной потери работоспособности уровнемера в шумных помещениях.
Другим недостатком уровнемера можно считать ограничение точности измерений, обусловленное импульсным характером процесса измерений, для которого характерно малое время накопления информации.
Наиболее близким к предлагаемому резонансному уровнемеру по технической сущности является акустический уровнемер (а.с. СССР N 601577, G 01 F 23/28), содержащий измерительную трубу, излучатель акустических колебаний, подключенный к выходу генератора, компенсационную трубу с излучателем акустических колебаний, соединенным с выходом генератора, и двумя микрофонами, один из которых соединен последовательно соединенными демодулятором, формирователем импульсов, электронным ключом, счетчиком импульсов и цифровым индикатором, а другой - через дополнительные последовательно соединенные демодулятор, формирователь импульсов и устройство управления подключен к электронному ключу. Колебания меняющейся частоты подаются одновременно на излучатели.
Одним из недостатков этого уровнемера можно считать использование принципа последовательного возбуждения стоячих волн (резонансов) в трубах, что заставляет либо увеличивать время замера уровня, либо поступиться точностью измерений.
Другим его недостатком по той же причине является ограниченная помехоустойчивость по отношению к посторонним шумам (помехам), приводящая к снижению точности измерений, а при интенсивных помехах - к потере работоспособности уровнемера.
Задачей настоящего изобретения является повышение помехоустойчивости, точности и скорости измерений уровня жидкости, что позволит использовать резонансный уровнемер в шумных помещениях и при быстром изменении уровня жидкости в контролируемом резервуаре.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый резонансный акустический уровнемер содержит измерительную и компенсационную трубы, два электроакустических преобразователя (излучателя) по одному в каждой трубе, подключенных к генератору шумового электрического сигнала, два микрофона, по одному в каждой трубе, индикатор, и отличается тем, что в его состав введены последовательно соединенные два предварительных усилителя, подключенных к выходам микрофонов, два аналого-цифровых преобразователя, два блока первого преобразования Фурье, два блока логарифмирования, два блока второго преобразования Фурье, два блока выделения максимума функции кепстра, подключенные к блоку вычисления уровня жидкости, выход которого соединен со входом индикатора уровня жидкости.
Структурная схема резонансного акустического уровнемера представлена на чертеже, где 1 - контролируемый резервуар, 2 - контролируемая жидкость, 3 - измерительная труба, 4 - компенсационная труба, 5 - электроакустические преобразователи, 6 - генератор шумового электрического сигнала, 7 - микрофон, 8 - предварительные усилители, 9 - аналого-цифровые преобразователи, 10 - блоки первого преобразования Фурье, 11 - блоки логарифмирования, 12 - блоки второго преобразования Фурье, 13 - блоки выделения максимума функции кепстра, 14 - блок вычисления уровня жидкости, 15 - индикатор уровня жидкости.
При этом электроакустические преобразователи 5 подключены к выходу генератора шумового электрического сигнала 6, к выходам микрофонов 7 подключены входы предварительных усилителей 8, к выходам которых подключены входы аналого-цифровых преобразователей 9, входы блоков логарифмирования 11 подключены к выходам блоков первого преобразования Фурье 10, входы блоков второго преобразования Фурье 12 подключены к выходам блоков логарифмирования 11, входы блоков выделения максимума функции кепстра 13 подключены к выходам блоков второго преобразования Фурье 12, входы блока вычисления уровня жидкости 14 подключены к выходам блоков выделения максимума функции кепстра, а вход индикатора уровня жидкости 15 подключен к выходу блока вычисления уровня жидкости 14.
В конкретном исполнении в качестве электроакустических преобразователей 5 можно использовать серийные отечественные динамики типа ЗГДШ-23-0,5, в качестве микрофонов - серийные микрофоны типа МКЭ-3. Предварительные усилители можно собрать на серийной микросхеме КР548УН1Б, генератор шумового электрического сигнала 6 - на транзисторе К1315 в качестве задающего генератора и микросхеме типа КР548УН1Б в качестве усилителя. Блоки 10...14 можно собрать на БИС типа TMS320C30.
Широкополосный шумовой акустический сигнал, излучаемый преобразователями 5, возбуждает в трубах 3, 4 стоячие волны (резонансы) на частотах fn = f1n (= 1,2,3. ..) в измерительной трубе и fкn = fк1n, (n=1,2,3...) в компенсационной трубе, где f1 = C/2L, fк1 = C/2lк, L - длина свободной от жидкости части измерительной трубы, заполненная газом того же состава и температуры, что и в верхней части резервуара и в компенсационной трубе (для газообмена в верхней части измерительной трубы и в компенсационной трубе оставлены отверстия, в 10...30 раз меньшие диаметра труб), h - уровень жидкости, отсчитываемый от выбранного нулевого уровня, в качестве которого можно принять, например, уровень дна резервуара, l - расстояние от нулевого уровня до верхней крышки измерительной трубы, lк - длина компенсационной трубы, оба конца которой закрыты, и она всегда свободна от жидкости. Уровень жидкости вычисляется по формуле h = l-L = l-lкfк1/f1, откуда скорость звука в газе выпадает, благодаря чему при любых ее изменениях точность измерений уровня жидкости не уменьшается. В этом и состоит назначение компенсационной трубы. Поскольку длины l и lк известны, то задача сводится к измерению соотношения fк1/f1, которая и решается блоками 9...14. Блоки 10 выдают частотные спектры, блоки 11 выравнивают их величины, блоки 12 выделяют максимумы, соответствующие частотам f1 и fк1, блоки 13 локализуют эти частоты и выдают их значения на блок 14, который решает линейное уравнение для h и передают это значение на индикатор уровня жидкости 15.
Посторонние щумы возбуждают в трубах резонансы на тех же частотах f1n, fкn, что и полезный шумовой сигнал, поэтому помехи большой амплитуды не ухудшают точности измерений. Допустимая интенсивность помех ограничивается только динамическим диапазоном микрофонов и предварительных усилителей, который можно довести до 100 децибел. Опытные образцы резонансного уровнемера на испытаниях работали при уровне помех 120 дБ, отсчитываемом от стандартного уровня 2•10-5 Па.
Предварительные усилители позволяют передавать сигнал по линии связи на расстояние до нескольких км и проводить измерения уровня жидкости дистанционно.
Электроакустические преобразователи и микрофоны не контактируют с контролируемой жидкостью, а трубы можно выполнить из химически стойких и термостойких материалов (нержавеющей стали, стекла, керамики), благодаря чему резонансный акустический уровнемер пригоден для контроля уровней любых жидкостей, в том числе низко- и высокотемпературных, химически-агрессивных, пожаро- и взрывоопасных и других, что обеспечивает ему широкое поле применения.
При испытаниях опытных образцов резонансного акустического уровнемера при интервалах между замерами 2...4 сек точность измерений уровня жидкости составляла около 1 мм, или 0,1% при уровнях помех 40...120 дБ. Для сравнения укажем, что серийный отечественный акустический датчик уровня эхолокационного типа ЭХО-5 обеспечивает точность измерений 0,5...2,5% при интервалах между замерами порядка 10 сек, сохраняя работоспособность при уровне шумовых помех не выше 80 дБ.
Claims (1)
- Резонансный акустический уровнемер, содержащий измерительную и компенсационную трубы, два электроакустических преобразователя, по одному в каждой трубе и подключенных к генератору шумового электрического сигнала, два микрофона, по одному в каждой трубе, индикатор, отличающийся тем, что введены подключенные к выходам соответствующих микрофонов два предварительных усилителя, каждый из которых соединен с последовательно связанными соответствующими аналого-цифровым преобразователем, блоком первого преобразователя Фурье, блоком логарифмирования, блоком второго преобразователя Фурье и блоком выделения максимума функции кепстра, и подключенный к выходам двух блоков выделения максимума функции кепстра блок вычисления уровня, выход которого соединен с индикатором.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96121059A RU2132542C1 (ru) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Резонансный акустический уровнемер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96121059A RU2132542C1 (ru) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Резонансный акустический уровнемер |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96121059A RU96121059A (ru) | 1998-12-20 |
RU2132542C1 true RU2132542C1 (ru) | 1999-06-27 |
Family
ID=20186872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96121059A RU2132542C1 (ru) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Резонансный акустический уровнемер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2132542C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443981C1 (ru) * | 2010-11-19 | 2012-02-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Резонансный акустический уровнемер |
RU2783855C1 (ru) * | 2021-12-06 | 2022-11-21 | АО "Автограф" | Способ определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины |
-
1996
- 1996-10-31 RU RU96121059A patent/RU2132542C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443981C1 (ru) * | 2010-11-19 | 2012-02-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Резонансный акустический уровнемер |
RU2783855C1 (ru) * | 2021-12-06 | 2022-11-21 | АО "Автограф" | Способ определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4744240A (en) | Method for determining the bubble point or the largest pore of membranes or of filter materials | |
US6151958A (en) | Ultrasonic fraction and flow rate apparatus and method | |
US4144517A (en) | Single transducer liquid level detector | |
CN107636423B (zh) | 用于确定管壁共振频率的方法以及夹持式超声流量测量设备 | |
WO2017023191A1 (ru) | Контроль уровня жидкости в резервуарах по характеристикам волн лэмба | |
US5271267A (en) | Method and apparatus for determining fluid properties from sonic/temperature fluid signature | |
US3889523A (en) | Leak-detection apparatus and liquid level variations detector | |
US4317366A (en) | Method and system for measuring temperatures in combustion chambers | |
RU2132542C1 (ru) | Резонансный акустический уровнемер | |
US5099691A (en) | Method for measuring length, and apparatus for implementing the method | |
EP0175403B1 (en) | A device for determining the velocity in a flowing fluid by use of the acoustic doppler-effect | |
RU2249186C1 (ru) | Резонансный акустический уровнемер | |
RU66029U1 (ru) | Комплексное устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов | |
JPH07248315A (ja) | 密度計測装置 | |
US3237445A (en) | Ultrasonic inspection device | |
SU838552A1 (ru) | Устройство дл определени концентрацииНЕРАСТВОРЕННОгО гАзА B жидКОСТи | |
US5184512A (en) | Measuring the length of a column of fluid in a tube | |
RU2262084C1 (ru) | Резонансный акустический уровнемер | |
RU2723149C1 (ru) | Ультразвуковой акустоимпедансный измеритель уровня жидкости | |
KR101212217B1 (ko) | 무반향 성능 시험장치 및 이를 이용한 무반향 성능 계측 시스템 | |
RU66030U1 (ru) | Устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов | |
RU2443981C1 (ru) | Резонансный акустический уровнемер | |
JPS58223023A (ja) | 液体界面検出装置 | |
JP2020056639A (ja) | 圧力計測装置 | |
JPH04216418A (ja) | 気柱共鳴型複管式液位計及び液位測定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051101 |