RU2134868C1

RU2134868C1 - Device for ultrasonic check of liquid media level in reservoir

Info

Publication number: RU2134868C1
Application number: RU97116359A
Authority: RU
Inventors: В.А. Казинцев
Original assignee: Акционерное общество "Союзцветметавтоматика"
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-08-20

Abstract

FIELD: checking technology. SUBSTANCE: device has two inclined acoustic transducers (radiator and receiver of ultrasonic signal) positioned on external surface of reservoir and spaced at some definite distance from each other in plane parallel to surface of liquid being checked, and electronic device. Ultrasonic signal is formed and divided into two components: normal and longitudinal. Ultrasonic signal is received by identical acoustic receiver. Place of receiver installation is determined by input point of longitudinal wave. Received signal is amplified, and amplitude values of every wave are separated in it by strobing. Then they are detected, normalized, states of zeros "O" and units "1" are assigned to normalized values. Then these states are compared, summed up logically, integrated, compared with preset threshold, and respective signal is generated at output. EFFECT: higher reliability and accuracy. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике контроля параметров жидкости, например их уровня в технологических резервуарах различных производств, и может найти применение в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, водоподготовки и других отраслях промышленности. The present invention relates to techniques for monitoring fluid parameters, for example, their level in technological tanks of various industries, and can find application in metallurgical, chemical, oil refining, water treatment and other industries.

Известно устройство для контроля физических параметров жидких сред в закрытых емкостях, содержащее два устанавливаемых на фиксированном расстояние друг от друга на внешней поверхности емкости идентичных клиновых ультразвуковых (акустических) преобразователя, соединенных последовательно один с усилителем мощности и возбудителем, а другой - с приемным усилителем, селекторным каскадом, детектором и измерительным каскадом; последовательно соединенные синхронизатор, блок задержки, формирователь стробимпульса, подключенные - синхронизатор ко входу возбудителя, а формирователь стробимпульса - к селекторному каскаду, включенному между усилителем и детектором [1]. A device for monitoring the physical parameters of liquid media in closed containers, containing two installed at a fixed distance from each other on the outer surface of the container identical wedge ultrasonic (acoustic) transducers connected in series, one with a power amplifier and a pathogen, and the other with a receiving amplifier, selector cascade, detector and measuring cascade; a synchronizer, a delay unit, a strobe driver, connected in series — a synchronizer to the pathogen input, and a strobe driver to a selector stage connected between the amplifier and the detector [1].

Недостатком известного устройства является низкая надежность и точность контроля, обусловленные резким изменением амплитуды нормальной волны при изменении толщины стенки в результате коррозии, зарастания или под воздействием жидкой среды с абразивными свойствами. A disadvantage of the known device is the low reliability and accuracy of control, due to a sharp change in the amplitude of the normal wave when the wall thickness changes as a result of corrosion, overgrowing or under the influence of a liquid medium with abrasive properties.

Известно также устройство, в котором используются прямые акустические преобразователи, установленные соосно по диаметру навстречу друг другу по различным сторонам резервуара [2]. A device is also known in which direct acoustic transducers are used, mounted coaxially in diameter to meet each other on different sides of the tank [2].

Недостатком известного устройства является низкая надежность и точность, обусловленные зависимостью амплитуды информационного сигнала от геометрических размеров контролируемого объекта, а также зависимостью затухания ультразвуковых колебаний (УЗК) от количества нерастворенного воздуха или других газов в контролируемой жидкой среде. A disadvantage of the known device is the low reliability and accuracy due to the dependence of the amplitude of the information signal on the geometric dimensions of the controlled object, as well as the dependence of the attenuation of ultrasonic vibrations (ultrasonic testing) on the amount of undissolved air or other gases in the controlled liquid medium.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и точности контроля уровня жидкости в резервуарах при наличии различных воздействий в промышленных условиях. The aim of the present invention is to increase the reliability and accuracy of monitoring the level of liquid in tanks in the presence of various influences in an industrial environment.

Прототипом предложенному устройству является первое устройство [1]. The prototype of the proposed device is the first device [1].

От выбранного прототипа предложенное устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные второй формирователь стробимпульса, второй селекторный каскад (первый вход), второй пиковый детектор (первый вход), вторую схему совпадений (первый вход), суммирующую схему (второй вход), интегратор (первый вход), выходом подключенный на вход измерительного каскада; последовательно соединенные инвертирующий каскад и первую схему совпадений (первый вход), подключенные - инвертирующий каскад к выходу первого пикового детектора, а первая схема совпадений к первому входу суммирующей схемы; последовательно соединенный третий блок задержки и третий формирователь стробимпульса, подключенные входом третьего блока задержки на параллельно соединенные входы первого и второго блоков задержки, вторыми входами первого и второго пиковых детекторов на выход синхронизатора, а выходом третьего формирователя стробимпульса на параллельно соединенные вторые входы первой и второй схем совпадений; согласующее устройство, включенное между вторым акустическим преобразователем и приемным усилителем, выход которого подключен на вторые входы первого и второго селекторных каскадов. The proposed device differs from the selected prototype in that it additionally contains a second strobe pulse former, a second selector stage (first input), a second peak detector (first input), a second match circuit (first input), a summing circuit (second input), an integrator (first input), the output connected to the input of the measuring stage; the inverting cascade and the first coincidence circuit (first input) connected in series, the inverting cascade to the output of the first peak detector connected in series, and the first coincidence circuit to the first input of the summing circuit; a third delay unit connected in series and a third strobe generator connected to the input of the third delay unit by the parallel inputs of the first and second delay units, by the second inputs of the first and second peak detectors to the synchronizer output, and by the output of the third strobe driver to the second inputs of the first and second circuits connected in parallel matches; matching device connected between the second acoustic transducer and the receiving amplifier, the output of which is connected to the second inputs of the first and second selector stages.

Это позволяет повысить надежность и точность контроля уровня жидких сред в технологических резервуарах различных производств. This allows you to increase the reliability and accuracy of the level control of liquid media in technological tanks of various industries.

На фиг. 1 представлены акустическая и функциональная схемы описываемого устройства. На фиг. 2 - импульсно-потенциальные диаграммы, поясняющие его работу. In FIG. 1 shows the acoustic and functional diagrams of the described device. In FIG. 2 - pulse-potential diagrams explaining his work.

Устройство содержит два идентичных акустических преобразователя 4, 8, устанавливаемых на внешней поверхности резервуара 29 на фиксированном расстоянии навстречу друг другу; последовательно соединенные синхронизатор 1, возбудитель 2, усилитель мощности 3, выходом подключенный к первому акустическому преобразователю 4, содержащему пьезоэлемент 5 и волновод 6; последовательно соединенные первый блок задержки 15, первый формирователь стробимпульса 17, первый селекторный каскад (первый вход) 13, первый пиковый детектор (первый вход) 19, инвертирующий каскад 21, первую схему совпадений (первый вход) 22, суммирующую схему (первый вход) 26, интегратор 27, измерительный каскад 28; последовательно соединенные второй блок задержки 16, второй формирователь стробимпульса 18, второй селекторный каскад (первый вход) 14, второй пиковый детектор (первый вход) 20, вторую схему совпадений (первый вход) 23, выходом подключенную на второй вход суммирующей схемы 26; последовательно соединенные акустический преобразователь 8, содержащий пьезопреобразователь 10 и волновод 9, согласующее устройство 11, приемный усилитель 12, выходом подключенный на вторые входы селекторных каскадов 13, 14; последовательно соединенные третий блок задержки 24 и третий формирователь стробимпульса 25, подключенные третий блок задержки 24 на параллельно соединенные входы первого 15 и второго 16 блоков задержки, вторые входы первого 19 и второго 20 пиковых детекторов и выход синхронизатора 1, а выход третьего формирователя стробимпульса 25 подключен на вторые входы первой 22 и второй 23 схем совпадений. The device contains two identical acoustic transducers 4, 8 mounted on the outer surface of the tank 29 at a fixed distance towards each other; serially connected synchronizer 1, exciter 2, power amplifier 3, connected to the first acoustic transducer 4, containing a piezoelectric element 5 and a waveguide 6; connected in series with the first delay unit 15, the first driver of the strobe pulse 17, the first selector stage (first input) 13, the first peak detector (first input) 19, the inverting stage 21, the first match circuit (first input) 22, the summing circuit (first input) 26 , integrator 27, measuring stage 28; connected in series to the second delay unit 16, the second driver of the strobe pulse 18, the second selector stage (first input) 14, the second peak detector (first input) 20, the second match circuit (first input) 23, the output connected to the second input of the summing circuit 26; a series-connected acoustic transducer 8 containing a piezoelectric transducer 10 and a waveguide 9, a matching device 11, a receiving amplifier 12, connected to the second inputs of the selector stages 13, 14 by an output; the third delay unit 24 and the third strobe former 25 are connected in series, the third delay block 24 is connected to the inputs of the first 15 and second 16 delay blocks connected in parallel, the second inputs of the first 19 and second 20 peak detectors and the synchronizer 1 output, and the output of the third strobe 25 to the second inputs of the first 22 and second 23 coincidence schemes.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Генератор импульсов, состоящий из синхронизатора 1, возбудителя 2 и усилителя мощности 2 (Рис. 1) на выходе усилителя мощности 3 вырабатывает периодическую последовательность импульсов 33 (Рис. 2), которые направляют в акустический преобразователь (излучатель) 4 (Рис. 1) ультразвуковых волн (УЗВ), установленный на внешней поверхности резервуара 29 (Рис. 1) в зоне контроля уровня. Излучатель 4 содержит пьезопреобразователь 5 и волновод 6 (Рис. 1). Под действием электрических импульсов пьезопреобразователь 5 возбуждает в волноводе 6 упругие продольные ультразвуковые колебания (УЗК), которые под углом α вводят в стенку 7 резервуара 29 (Рис. 1). При известных толщине стенки 7 резервуара, частоте УЗК, их скорости распространения в материале волновода 6 и стенки 7 с помощью угла α в результате преломления продольных УЗК в точке ввода формируют нормальные волны 30 типа Q₀, a₁, S₀, S₁ и продольные волны 31 (Рис. 1). При этом угол α ввода продольных УЗК выбирают из соотношения

где C₁ - фазовая скорость продольной волны в волноводе акустического излучателя
Cq₀, S₀ - фазовая скорость симметричной и асимметричной моды нормальной волны в стенке резервуара, а угол ввода Y (Рис. 1) продольной волны в жидкость определяют из соотношения

где C₂ - фазовая скорость продольной волны в стенке резервуара.The pulse generator, consisting of synchronizer 1, exciter 2 and power amplifier 2 (Fig. 1) at the output of power amplifier 3 generates a periodic sequence of pulses 33 (Fig. 2), which are sent to the acoustic transducer (emitter) 4 (Fig. 1) ultrasound waves (UZV), installed on the outer surface of the reservoir 29 (Fig. 1) in the level control zone. The emitter 4 contains a piezoelectric transducer 5 and a waveguide 6 (Fig. 1). Under the influence of electric pulses, the piezoelectric transducer 5 excites in the waveguide 6 elastic longitudinal ultrasonic vibrations (ultrasonic vibrations), which are introduced at an angle α into the wall 7 of the reservoir 29 (Fig. 1). When the thickness of the wall of the tank 7, the frequency of the ultrasonic inspection, their propagation velocity in the material of the waveguide 6 and the wall 7 with the angle α are known, normal waves 30 of the type Q ₀ , a ₁ , S ₀ , S ₁ and longitudinal waves 31 (Fig. 1). Moreover, the angle α of the input of longitudinal ultrasonic testing is chosen from the ratio

where C ₁ is the phase velocity of the longitudinal wave in the waveguide of the acoustic emitter
Cq ₀ , S ₀ is the phase velocity of the symmetric and asymmetric modes of the normal wave in the tank wall, and the angle Y (Fig. 1) of the longitudinal wave into the liquid is determined from the relation

where C ₂ is the phase velocity of the longitudinal wave in the tank wall.

Нормальные волны типа Q₀, S₀, Q₁, S₁ распространяются в стенке по периметру резервуара в направлении второго акустического преобразователя (приемника) 8 (Рис. 1). Продольные волны распространяются также в направлении приемника 8 через стенки резервуара и контролируемую жидкую среду. Расстояние, на котором устанавливают приемник 8 на внешней поверхности резервуара в зоне контроля уровня, выбирают так, чтобы продольные волны прошли через контролируемую среду по диаметру или хорде 32 (Рис. 1) в горизонтальной плоскости сечения резервуара и попали на вход приемника 8.Normal waves of the type Q ₀ , S ₀ , Q ₁ , S ₁ propagate in the wall along the perimeter of the tank in the direction of the second acoustic transducer (receiver) 8 (Fig. 1). Longitudinal waves also propagate in the direction of the receiver 8 through the walls of the tank and a controlled liquid medium. The distance at which the receiver 8 is installed on the outer surface of the tank in the level control zone is chosen so that the longitudinal waves pass through the controlled medium in diameter or chord 32 (Fig. 1) in the horizontal plane of the tank cross-section and enter the receiver 8 input.

Приемник 8 конструктивно выполняют идентично излучателю 4 с волноводом 9 и пьезопреобразователем 10 (Рис. 1) из аналогичных материалов. The receiver 8 is structurally identical to the emitter 4 with the waveguide 9 and the piezoelectric transducer 10 (Fig. 1) of similar materials.

Скорость распространения нормальных 30 и продольных 31 волн и их путь от излучателя к приемнику различны, поэтому на выходе приемника 8 в пределах одного периода импульсы от нормальной 35 и продольной 36 (Рис. 2) волны разделены во времени (t₁ и t₂ соответственно Рис. 2).The propagation velocity of normal 30 and longitudinal 31 waves and their path from the emitter to the receiver are different, therefore, at the output of receiver 8, within one period, the pulses from the normal 35 and longitudinal 36 (Fig. 2) waves are separated in time (t ₁ and t _2, respectively . 2).

Выходные электрические импульсы приемника 8 направляют через согласующее устройство 11 на вход приемного усилителя 12 (Рис. 1), который их усиливает и передает на вторые входы селекторных каскадов 13, 14 (Рис. 1). The output electrical pulses of the receiver 8 are sent through a matching device 11 to the input of the receiving amplifier 12 (Fig. 1), which amplifies them and transfers them to the second inputs of the selector stages 13, 14 (Fig. 1).

В селекторных каскадах 13, 14 с помощью стробимпульсов 37, 38 (Рис. 2) выделяют амплитудные значения импульсов только одной нормальной 35 или продольной 36 волны соответственно. Выделение амплитудных значений УЗВ осуществляют с помощью блоков задержки 15, 16 и формирователей стробимпульсов 17, 18 (Рис. 1). In the selector stages 13, 14, using the strobe pulses 37, 38 (Fig. 2), the amplitude values of the pulses of only one normal 35 or longitudinal 36 wave, respectively, are isolated. The extraction of the amplitude values of the ultrasonic ultrasound is carried out using the delay units 15, 16 and the formers of the strobe pulses 17, 18 (Fig. 1).

В блоках задержки 15, 16 формируют импульсы 39, 40 (Рис. 2), длительность которых соответствует времени распространения нормальных и продольных УЗВ от излучателя 4 к приемнику 8. Передний фронт импульсов задержки 39, 40 вырабатывают по сигналам синхронизатора 1, которые совпадают с моментом излучения УЗВ в стенку 7 резервуара 29, а задний фронт формируется несколько раньше с момента поступления выходных импульсов приемника 8 на вход согласующего устройства 11. In the delay blocks 15, 16, pulses 39, 40 are formed (Fig. 2), the duration of which corresponds to the propagation time of normal and longitudinal ultrasound from the emitter 4 to the receiver 8. The leading edge of the delay pulses 39, 40 are generated by the signals of the synchronizer 1, which coincide with the moment ultrasonic radiation into the wall 7 of the tank 29, and a trailing edge is formed somewhat earlier from the moment the output pulses of the receiver 8 arrive at the input of the matching device 11.

В формирователях 17, 18 по заднему фронту импульсов блоков задержки 15, 16 вырабатывают стробимпульсы 37, 38 заданной длительности τ₁, τ₂, которые направляют на первые входы селекторных каскадов 13, 14.In the formers 17, 18 along the trailing edge of the pulses of the delay units 15, 16, strobe pulses 37, 38 of a given duration τ ₁ , τ ₂ are generated, which are sent to the first inputs of the selector stages 13, 14.

С выходов селекторных каскадов стробированные импульсные сигналы 41, 42 (Рис. 2) нормальных и продольных УЗВ подают на первые входы пиковых детекторов 19, 20 (Рис. 1), которые преобразуют импульсные сигналы в нормированные постоянные напряжения 43, 44 (Рис. 2). From the outputs of the selector stages, the gated pulse signals 41, 42 (Fig. 2) of normal and longitudinal ultrasonic waves are fed to the first inputs of the peak detectors 19, 20 (Fig. 1), which convert the pulsed signals into normalized constant voltage 43, 44 (Fig. 2) .

При контроле продольными волнами наличие постоянного напряжения на выходе пикового детектора 20, которому присваивают значение логической единицы "1", сигнализирует о присутствии жидкости на контролируемом уровне - уровне установки акустических излучателей 4 и приемника 8. When monitoring by longitudinal waves, the presence of a constant voltage at the output of the peak detector 20, which is assigned the value of the logical unit "1", indicates the presence of liquid at a controlled level - the level of installation of acoustic emitters 4 and receiver 8.

При контроле уровня нормальными волнами присутствию жидкости на контролируемом уровне соответствует состояние логического нуля "0" 45 (Рис. 2) на выходе пикового детектора 19. Это несоответствие связано с тем, что внутренняя поверхность стенки резервуара в зоне контроля (установки акустических излучателя и приемника) демпфируется жидкостью и амплитуда сигнала на входе приемника 8 резко падает в результате перехода части энергии УЗВ в жидкую среду, что соответствует нулевому состоянию на выходе пикового детектора 19. When the level is controlled by normal waves, the presence of liquid at the controlled level corresponds to a logic zero state "0" 45 (Fig. 2) at the output of the peak detector 19. This discrepancy is due to the fact that the inner surface of the tank wall in the control zone (installation of acoustic emitter and receiver) damped by the liquid and the amplitude of the signal at the input of the receiver 8 drops sharply as a result of the transition of part of the ultrasonic energy into a liquid medium, which corresponds to the zero state at the output of the peak detector 19.

Для формирования необходимого состояния логической "1" при наличии жидкости на контролируемом уровне выходной сигнал пикового детектора 19 инвертируют в интервале 21 (Рис. 1). Выходной сигнал 46 (Рис. 2) инвертора 21 и сигнал 44 пикового детектора 20 подают соответственно на первые входы схем совпадений 22, 23 (Рис. 1), на вторые входы которых приводят стробимпульс, сформированный с помощью блока задержки 24 и формирователя 25 (Рис. 1). Момент запуска блока задержки 24 и формирования переднего фронта импульса задержки 47 (Рис. 2) совпадает с импульсом 33 синхронизатора 1. Длительность импульса задержки 47 (Рис. 2) выбирают такой, чтобы она превышала время распространения от акустического излучателя 4 к акустическому приемнику 8 как нормальных (t₁), так и продольных (t₂) УЗВ, но не превышала длительности периода следования T импульсов 33 синхронизатора 1. По заднему фронту импульса задержки 47 (Рис. 2) формируют стробимпульс 48 (Рис. 2).To form the necessary logical “1” state in the presence of liquid at a controlled level, the output signal of the peak detector 19 is inverted in the interval 21 (Fig. 1). The output signal 46 (Fig. 2) of the inverter 21 and the signal 44 of the peak detector 20 are respectively supplied to the first inputs of coincidence circuits 22, 23 (Fig. 1), the second inputs of which are driven by a strobe pulse generated by a delay unit 24 and a shaper 25 (Fig. . 1). The moment of starting the delay unit 24 and the formation of the leading edge of the delay pulse 47 (Fig. 2) coincides with the pulse 33 of the synchronizer 1. The duration of the delay pulse 47 (Fig. 2) is chosen so that it exceeds the propagation time from the acoustic emitter 4 to the acoustic receiver 8 as normal (t ₁ ) and longitudinal (t ₂ ) ultrasound, but did not exceed the duration of the repetition period T of pulses 33 of synchronizer 1. At the trailing edge of the delay pulse 47 (Fig. 2), a strobe 48 is generated (Fig. 2).

Стробированные сигналы на выходе схем совпадений 22, 23 направляют на входы суммирующей схемы (логическое "ИЛИ") 26 (Рис. 1). Выходные сигналы суммирующей схемы 26, полученные от двух УЗВ или одной из них, направляют на вход интегратора 27 (Рис. 2). В интеграторе 27 осуществляют накопление сигнала до заданного (порогового) уровня 49 (Рис. 2). Пороговый уровень 49 устанавливают в измерительном каскаде 28, который вырабатывает импульс сигнализации 50 (Рис. 2) при достижении или превышении сигналом интегратора 27 установленного порога 49. Gated signals at the output of coincidence circuits 22, 23 are sent to the inputs of the summing circuit (logical "OR") 26 (Fig. 1). The output signals of the summing circuit 26, received from two ultrasound guards or one of them, are sent to the input of the integrator 27 (Fig. 2). In the integrator 27, the signal is accumulated to a predetermined (threshold) level 49 (Fig. 2). The threshold level 49 is set in the measuring stage 28, which generates an alarm pulse 50 (Fig. 2) when the integrator 27 reaches or exceeds the established threshold 49.

Предложенное изобретение является новым, так как неизвестно из предшествующего уровня техники, относящейся к определению уровня жидкости в резервуарах и использует неизвестное устройство, которое содержит: два идентичных акустических преобразователя, устанавливаемых на внешней поверхности резервуара; последовательно соединенные синхронизатор, возбудитель, усилитель мощности (первый акустический преобразователь); последовательно соединенные первый блок задержки, первый формирователь стробимпульса, первый селекторный каскад, первый пиковый детектор, интегрирующий каскад, первую схему совпадений, суммирующую схему интегратор, измерительный каскад; последовательно соединенные второй блок задержки, второй формирователь стробимпульса, второй селекторный каскад, второй пиковый детектор, вторую схему совпадений; последовательно соединенные второй акустический преобразователь, согласующее устройство, приемный усилитель; последовательно соединенные третий блок задержки, третий формирователь стробимпульса. The proposed invention is new, because it is unknown from the prior art relating to the determination of the liquid level in tanks and uses an unknown device that contains: two identical acoustic transducers mounted on the outer surface of the tank; serially connected synchronizer, exciter, power amplifier (first acoustic transducer); the first block of delay, the first shaper of the strobe pulse, the first selector stage, the first peak detector, the integrating stage, the first coincidence circuit, the summing circuit integrator, the measuring stage, connected in series; a second delay unit, a second strobe driver, a second selector stage, a second peak detector, a second coincidence circuit connected in series; serially connected second acoustic transducer, matching device, receiving amplifier; connected in series to the third delay unit, the third driver of the strobe pulse.

Предложенное изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно использует неизвестное устройство, повышающее надежность и точность контроля уровня в промышленных резервуарах, которое реализует два ультразвуковых метода контроля - демпфирования нормальных волн в стенке жидкостью в зоне установки акустических преобразователей и прозвучивания продольными волнами через стенки и контролируемую жидкость. The proposed invention has an inventive step, because it uses an unknown device that improves the reliability and accuracy of level control in industrial tanks, which implements two ultrasonic control methods - damping normal waves in the wall with liquid in the installation zone of acoustic transducers and sounding longitudinal waves through the walls and controlled liquid .

Предложенное изобретение применимо в промышленности для контроля уровня жидких сред в резервуарах высокого давления гидропрессов, в емкостях с жидким хлором и аммиаком, промсосудах и маслоотделителях холодильно-компрессорных аппаратов, в емкостях с концентрированными кислотами и т.д. The proposed invention is applicable in industry to control the level of liquid media in pressure vessels of hydraulic presses, in containers with liquid chlorine and ammonia, industrial vessels and oil separators of refrigeration compressors, in containers with concentrated acids, etc.

Литература
1. А.с. СССР 599203 опубл. 25.03.78 МКИ G 01 F 23/28
2. "Ultrasonics" 1966 г. том. 4, апрель, стр. 96иLiterature
1. A.S. USSR 599203 publ. 03/25/78 MKI G 01 F 23/28
2. "Ultrasonics" 1966 vol. April 4, p. 96, and

Claims

A device for controlling the level of liquid media in tanks, containing two identical acoustic transducers installed on the outer surface of the tank at a fixed distance towards each other, serially connected exciter and power amplifier, connected to the first acoustic transducer by output, serially connected receiving amplifier, selector stage, peak detector (first input), synchronizer connected in series, delay unit, strobe driver, connection data - a synchronizer to the input of the exciter, and a shaper of the strobe pulse to the first input of the selector stage connected between the receiving amplifier and the peak detector, a measuring stage, characterized in that it additionally contains a second delay unit, a second shaper of the strobe pulse, a second selector stage (the first input ), a second peak detector (first input), a second coincidence circuit (first input), a summing circuit (second input), an integrator connected to the input of the measuring helmet with an output a, the inverting cascade and the first coincidence circuit (first input) are connected in series, the inverting cascade is connected to the output of the first peak detector, and the first coincidence circuit is at the first input of the summing circuit, the third delay block and the third strobe driver are connected in series with the input of the third block delays to the parallel connected inputs of the first and second delay units, the second inputs of the first and second peak detectors to the output of the synchronizer, and the output of the third shaper a strobe pulse to the second inputs of the first and second coincidence circuits connected in parallel, a matching device connected between the second acoustic transducer and the receiving amplifier, the input of which is connected to the second inputs of the selector stages.