RU2178551C1 - Method for ultrasonic inspection of liquid level in vessel - Google Patents

Method for ultrasonic inspection of liquid level in vessel Download PDF

Info

Publication number
RU2178551C1
RU2178551C1 RU2000130018A RU2000130018A RU2178551C1 RU 2178551 C1 RU2178551 C1 RU 2178551C1 RU 2000130018 A RU2000130018 A RU 2000130018A RU 2000130018 A RU2000130018 A RU 2000130018A RU 2178551 C1 RU2178551 C1 RU 2178551C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oscillations
pulses
vessel
wall
piezoelectric transducer
Prior art date
Application number
RU2000130018A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.К. Бушер
А.А. Гончаров
В.Б. Жуков
Ю.А. Корякин
В.П. Попов
И.Л. Рубанов
А.А. Шабров
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority to RU2000130018A priority Critical patent/RU2178551C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2178551C1 publication Critical patent/RU2178551C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: contactless inspection of liquid level, applicable in petroleum refining, chemical and other branches of industry, as well as in transport. SUBSTANCE: oscillations in the wall of the vessel are excited and picked up by a piezoelectric transducer installed on its outer surface. The oscillations are transduced into an electric signal. The period of transducer natural oscillations is by on order of magnitude lower that the time between the arrival of the pulses reflected from the inner surface of the vessel wall. The transducer natural oscillations are suppressed with the aid of a damper. The time selection of the picked up electric signal is carried out. Non-linear amplification, square - law detection and accumulation of electric signals corresponding to these pulses are accomplished in the time interval between the fifth and fifteenth reflected pulses. The electric signals that are not within these limits are suppressed. The decision on the presence or absence of liquid behind the wall at the level of installation of the piezoelectric transducer is taken by comparison of voltages of the reflected and reference signals. EFFECT: enhanced truth of inspection of liquid level in a vessel, and simplified procedure of check-up of the results of measurements. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области бесконтактного контроля уровня жидкости в сосудах и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности, а также на транспорте. The invention relates to the field of non-contact control of the liquid level in vessels and can be used in the oil refining, chemical and other industries, as well as in transport.

Известны способы ультразвукового контроля уровня жидкости в сосудах, основанные на возбуждении колебаний в стенке сосуда ультразвуковым преобразователем, установленным на наружной поверхности стенки сосуда, и приеме сигнала этим или другим преобразователем, также укрепленным на наружной стенке. О наличии (отсутствии) жидкости на определенном уровне судят по различию принятых сигналов в присутствии жидкости и без нее [1, 2, 3] . Known methods of ultrasonic control of the liquid level in vessels, based on the excitation of vibrations in the vessel wall by an ultrasonic transducer mounted on the outer surface of the vessel wall, and receiving a signal by this or another transducer, also mounted on the outer wall. The presence (absence) of fluid at a certain level is judged by the difference in the received signals in the presence of fluid and without it [1, 2, 3].

В способах [1, 2] излучатель и приемник ультразвуковых колебаний разнесены и находятся на одной вертикали наружной стенки сосуда. Воздействие излучателя возбуждает в стенке поперечные волны, бегущие от излучателя к приемнику. Интенсивность принятых колебаний зависит не только от упругих свойств стенки, но и от наличия жидкости за ней, поскольку жидкость является в данном случае поглотителем энергии колебаний. По разности амплитуд пришедшей волны при отсутствии жидкости между излучателем и приемником и при наличии таковой судят о присутствии жидкости в этом промежутке. Ясно, что точность определения уровня в этом способе будет определяться минимальной базой, т. е. расстоянием между излучателем и приемником, которое пока не удается сделать меньше нескольких сантиметров, кроме того, степень поглощения сигнала жидкостью не велика и изменение сигнала можно не заметить для жидкостей с малой вязкостью, например воды, на фоне обычных помех при уменьшении базы. Снижение вязкости может произойти при повышении температуры жидкости и тем самым существенно повлиять на величину изменения сигнала. В способе [2] предлагается устранить этот фактор путем введения в схему прибора температурной коррекции, однако главный недостаток способа при этом не устраняется. In the methods of [1, 2], the emitter and receiver of ultrasonic vibrations are spaced and are located on the same vertical wall of the outer wall of the vessel. The action of the emitter excites transverse waves in the wall, traveling from the emitter to the receiver. The intensity of the received vibrations depends not only on the elastic properties of the wall, but also on the presence of fluid behind it, since the fluid in this case is an absorber of vibrational energy. The difference in the amplitudes of the incoming wave in the absence of fluid between the emitter and the receiver, and if any, judges the presence of fluid in this gap. It is clear that the accuracy of determining the level in this method will be determined by the minimum base, i.e., the distance between the emitter and the receiver, which has not yet been made less than a few centimeters, in addition, the degree of absorption of the signal by the liquid is not large and the signal change may not be noticeable for liquids with a low viscosity, such as water, against the background of normal interference with a decrease in base. A decrease in viscosity can occur when the temperature of the liquid rises and thereby significantly affect the magnitude of the signal change. The method [2] proposes to eliminate this factor by introducing temperature correction into the device circuit, however, the main disadvantage of the method is not eliminated.

В способе [3] эти недостатки преодолены тем, что пьезоэлектрический преобразователь выполняет функцию импульсного излучателя колебаний, а после действия импульса возбуждения принимает реверберационные импульсы, отраженные от внутренней поверхности стенки сосуда. Строится огибающая амплитуд отраженных импульсов, форма которой имеет вид плавно спадающей во времени кривой, причем степень спада зависит от поглощающих свойств жидкости за стенкой сосуда. Затем устанавливают определенный уровень спада огибающей и величину времени от начала процесса до достижения этого уровня при отсутствии жидкости за стенкой сосуда. In the method [3], these disadvantages are overcome by the fact that the piezoelectric transducer functions as a pulse emitter of oscillations, and after the action of an excitation pulse it receives reverberation pulses reflected from the inner surface of the vessel wall. The envelope of amplitudes of the reflected pulses is constructed, the shape of which has the form of a curve smoothly falling over time, and the degree of decline depends on the absorbing properties of the liquid behind the vessel wall. Then, a certain level of envelope decay and the amount of time from the beginning of the process to reaching this level are established in the absence of liquid outside the vessel wall.

При появлении жидкости на уровне установки преобразователя степень спада отраженных импульсов увеличится и временной интервал, необходимый для достижения заданного уровня, уменьшится, что и будет зарегистрировано схемой сравнения с эталонным интервалом. Недостатком способа является возрастание неопределенности при фиксировании временного промежутка для жидкостей с малым затуханием (кривая спада амплитуд становится весьма пологой), и, как следствие, происходит снижение достоверности способа. When liquid appears at the installation level of the converter, the degree of decline of the reflected pulses will increase and the time interval necessary to achieve a given level will decrease, which will be recorded by the comparison circuit with the reference interval. The disadvantage of this method is the increase in uncertainty when fixing the time interval for liquids with low attenuation (the curve of the decline in amplitudes becomes very gentle), and, as a result, the reliability of the method decreases.

Наиболее близким к заявленному способу по числу общих признаков является способ ультразвукового контроля уровня жидкости в сосуде в месте установки пьезоэлектрического преобразователя, выполняющего функции импульсного возбуждения колебаний в стенке сосуда и приема колебаний, представляющих собой смесь реверберационных импульсов, отраженных от внутренней поверхности стенки сосуда и собственных колебаний преобразователя [4] . The closest to the claimed method according to the number of common features is the method of ultrasonic control of the liquid level in the vessel at the installation site of the piezoelectric transducer, which performs the function of pulsed excitation of oscillations in the vessel wall and receiving oscillations, which are a mixture of reverberation pulses reflected from the inner surface of the vessel wall and natural vibrations Converter [4].

Преобразователь крепится к наружной поверхности стенки сосуда так, чтобы обеспечить акустический контакт его чувствительного элемента со стенкой. С помощью электрического генератора радиоимпульсов пьезоэлектрический преобразователь посылает в стенку сосуда акустический радиоимпульс высокой частоты, длительность которого меньше времени пробега импульса между стенками. После излучения импульса преобразователь начинает работать как приемник реверберационных импульсов, одновременно регистрируя при этом собственные колебания чувствительного элемента. Взаимодействуя, эти два типа колебаний образуют сложную интерференционную картину затухающих электрических колебаний на выходе преобразователя. При отсутствии жидкости за стенкой сосуда на отдельных участках переходного процесса в результате интерференции имеют место отдельные всплески. При наличии жидкости за стенкой, вследствие ее демпфирующих свойств, всплески, как правило, исчезают и процесс становится более регулярным. Участки процесса колебаний, особенно, где находятся всплески, подвергаются временной селекции, в этих временных пределах производят линейное усиление, пиковое детектирование колебаний с последующим интегрированием амплитуд и сравнение по величине выработанного электрического напряжения с эталонным, который соответствует сигналу, выработанному при отсутствии жидкости за стенкой сосуда. The transducer is attached to the outer surface of the vessel wall so as to ensure acoustic contact of its sensitive element with the wall. Using an electric generator of radio pulses, the piezoelectric transducer sends a high-frequency acoustic radio pulse to the vessel wall, the duration of which is less than the pulse travel time between the walls. After the pulse is emitted, the converter begins to work as a receiver of reverberation pulses, while simultaneously registering the natural vibrations of the sensing element. Interacting, these two types of oscillations form a complex interference picture of damped electrical oscillations at the output of the converter. In the absence of liquid behind the vessel wall in separate sections of the transition process as a result of interference, separate bursts occur. If there is liquid behind the wall, due to its damping properties, bursts usually disappear and the process becomes more regular. Sections of the oscillation process, especially where bursts are located, undergo temporary selection, linear amplification, peak detection of oscillations with subsequent integration of amplitudes and comparison of the generated electric voltage with a reference one, which corresponds to the signal generated in the absence of liquid outside the vessel wall, are performed within these time limits .

Недостатком предлагаемого способа является его малая достоверность и высокая зависимость результата от условий измерения. The disadvantage of the proposed method is its low reliability and high dependence of the result on the measurement conditions.

Действительно, поскольку контроль уровня жидкости основан на одновременном приеме собственных колебаний чувствительного элемента преобразователя и колебаний стенки сосуда, характер процесса существенно зависит как от параметров жидкости и от параметров стенки сосуда, так и от параметров преобразователя. Даже при небольшом изменении хотя бы одного из этих параметров картина процесса резко изменяется, что характерно для всех интерференционных процессов, изменяется положение селектируемого временного промежутка и амплитуды всплесков, что неизбежно приведет к снижению достоверности способа и его чувствительности к изменению основных параметров датчика, стенки сосуда и материала жидкости. При любом изменении одного из параметров необходима тщательная калибровка и настройка прибора. Indeed, since the control of the liquid level is based on the simultaneous reception of the natural oscillations of the sensitive element of the transducer and the oscillations of the vessel wall, the nature of the process substantially depends on both the parameters of the liquid and the parameters of the vessel wall, and the parameters of the converter. Even with a small change in at least one of these parameters, the process picture changes dramatically, which is characteristic of all interference processes, the position of the selected time interval and burst amplitudes change, which will inevitably lead to a decrease in the reliability of the method and its sensitivity to changes in the main parameters of the sensor, vessel wall and fluid material. With any change in one of the parameters, careful calibration and adjustment of the device is necessary.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности контроля уровня жидкости в сосуде путем уменьшения влияния на результат параметров преобразователя, материала стенки сосуда и свойств жидкости, а также упрощение процедуры контроля за счет исключения дополнительной калибровки способа при смене вида жидкости и типа сосуда. The objective of the invention is to increase the reliability of monitoring the level of liquid in the vessel by reducing the influence on the result of the parameters of the transducer, the material of the vessel wall and the properties of the liquid, as well as simplifying the control procedure by eliminating additional calibration of the method when changing the type of liquid and type of vessel.

Для решения поставленной задачи в способе ультразвукового контроля уровня жидкости в сосуде, включающем импульсное возбуждение колебаний в стенке сосуда пьезоэлектрическим преобразователем, установленным на ее наружной поверхности, прием колебаний этим же преобразователем, преобразование колебаний в электрический сигнал, временную селекцию приемного электрического сигнала, его обработку и принятие решения о наличии или отсутствии жидкости за стенкой сосуда на уровне установки пьезоэлектрического преобразователя путем сравнения электрических напряжений, соответствующих обработанному и эталонному электрическим сигналам, введены новые признаки, а именно: возбуждение и прием колебаний производят пьезоэлектрическим преобразователем, имеющим период собственных колебаний, по крайней мере, на порядок меньший времени между приходом отраженных от внутренней поверхности стенки сосуда импульсов, подавляют собственные колебания пьезоэлектрического преобразователя с помощью демпфера, в выбранном временном интервале производят нелинейное усиление, квадратичное детектирование и накопление электрических сигналов, соответствующих этим импульсам, а за пределами выбранного временного интервала электрические сигналы подавляют. To solve the problem in a method of ultrasonic monitoring of the liquid level in a vessel, which includes pulsed excitation of vibrations in the vessel wall by a piezoelectric transducer mounted on its outer surface, receiving vibrations by the same transducer, converting vibrations into an electric signal, temporary selection of the receiving electric signal, its processing and making a decision on the presence or absence of liquid behind the vessel wall at the installation level of the piezoelectric transducer by comparing The electric voltages corresponding to the processed and reference electric signals are introduced new features, namely: the excitation and reception of oscillations is produced by a piezoelectric transducer having a period of natural oscillations, at least an order of magnitude shorter than the time between the arrival of pulses reflected from the inner surface of the vessel wall, suppress their own the oscillations of the piezoelectric transducer using a damper, in the selected time interval produce non-linear amplification, quadratic tirovanie and accumulation of electrical signals corresponding to these pulses, and outside of the selected time slot suppress electrical signals.

Наиболее стабильным результат контроля получается, если в качестве временного интервала выбирают интервал между пятым и пятнадцатым отраженными импульсами. The most stable control result is obtained if the interval between the fifth and fifteenth reflected pulses is selected as the time interval.

Техническим результатом от использования изобретения является обеспечение независимости способа от собственных характеристик датчика и уменьшение влияния на достоверность контроля уровня жидкости параметров контролируемой жидкости и параметров стенки сосуда, что позволяет исключить дополнительные калибровки способа для выбора временного интервала и, следовательно, упростить процедуру контроля. The technical result from the use of the invention is to ensure the independence of the method from the intrinsic characteristics of the sensor and to reduce the influence on the reliability of the control of the liquid level of the parameters of the controlled liquid and the parameters of the vessel wall, which eliminates the additional calibration of the method for choosing a time interval and, therefore, simplify the control procedure.

Указанный технический результат достигается за счет демпфирования преобразователя и предложенных методов обработки сигнала, что позволяет выделить наиболее информативную область реверберационного сигнала, в котором сравнительное влияние жидкости проявляется максимально. The specified technical result is achieved by damping the converter and the proposed signal processing methods, which allows us to highlight the most informative area of the reverberation signal, in which the comparative influence of the liquid is manifested as much as possible.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующая способ, а на фиг. 2 - амплитудно-временное распределение отраженных импульсов. При этом на фиг. 2а показана картина распределения после первого линейного каскада усиления, на фиг. 2б - картина распределения после стробирования, нелинейного усиления и квадратичного детектирования (сплошная линия - при отсутствии жидкости, пунктирная линия - при наличии жидкости). The invention is illustrated in FIG. 1 and 2, where in FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the method, and in FIG. 2 - amplitude-time distribution of reflected pulses. Moreover, in FIG. 2a shows a distribution pattern after the first linear amplification stage, FIG. 2b is a picture of the distribution after gating, nonlinear amplification, and quadratic detection (solid line in the absence of liquid, dashed line in the presence of liquid).

Предложенный способ осуществляется с помощью устройства, представленного на фиг. 1, на наружной стенке сосуда укреплен электрический преобразователь 1, чувствительный элемент которого находится в акустическом контакте со стенкой сосуда и с демпфером - поглотителем собственных колебаний чувствительного элемента, встроенного в корпус преобразователя, см. , например, [1] стр. 62, рис. 29. The proposed method is carried out using the device shown in FIG. 1, an electric transducer 1 is mounted on the outer wall of the vessel, the sensitive element of which is in acoustic contact with the vessel wall and with a damping absorber of the natural vibrations of the sensitive element integrated in the transducer body, see, for example, [1] p. 62, Fig. 29.

Блок запуска 2 подсоединен к входу генератора видеоимпульсов 3, выход которого соединен с реле приема передач 4. Реле 4 соединено с преобразователем 1, со входом линейного усилителя 5, усиливающего отраженные импульсы, выработанные преобразователем 1, и соединено со входом генератора строб-импульса 6, который подсоединен к блоку установки строб-импульса 7. Выход усилителя 5 соединен со входом нелинейного усилителя 8. К усилителю 8 подсоединен и блок 7. Выход усилителя 8 подсоединен к входу квадратичного детектора 9, который соединен со входом блока 10, интегрирующего и накапливающего сигналы от нескольких возбуждающих импульсов и преобразующего их в постоянное напряжение. Выход блока 10 соединен со входом запоминающего устройств 11, один выход которого соединен с инвертором знака напряжения 12, а другой - со входом блока сравнения 13, который сравнивает величину напряжений с блока 12 с подаваемым на его вход напряжением с блока 11. Блок 13 соединен со входом сигнального устройства 14, срабатывающего при превышении заданного уровня входного сигнала с блока 13. The trigger unit 2 is connected to the input of the video pulse generator 3, the output of which is connected to the transmission reception relay 4. Relay 4 is connected to the converter 1, with the input of the linear amplifier 5 amplifying the reflected pulses generated by the converter 1, and connected to the input of the strobe pulse generator 6, which is connected to the installation unit of the strobe pulse 7. The output of the amplifier 5 is connected to the input of the non-linear amplifier 8. To the amplifier 8 is connected the unit 7. The output of the amplifier 8 is connected to the input of the quadratic detector 9, which is connected to the input of the unit and 10, an integrating and accumulating signals from multiple excitation pulses and converting them into a DC voltage. The output of block 10 is connected to the input of the storage device 11, one output of which is connected to the voltage sign inverter 12, and the other to the input of the comparison unit 13, which compares the magnitude of the voltages from block 12 with the voltage supplied to its input from block 11. Block 13 is connected to the input of the signal device 14, triggered when the specified level of the input signal from the block 13 is exceeded.

Контроль уровня жидкости в сосуде предлагаемым способом осуществляется следующим образом. В зависимости от толщины и материала стенки сосуда выбирают параметры ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя. Если толщина стенки - h, а скорость звука в материале - c, то длительность задающего импульса с генератора - T1 (см. фиг. 2а) должна удовлетворять неравенству T1 << 2h/c.The control of the liquid level in the vessel of the proposed method is as follows. Depending on the thickness and material of the vessel wall, the parameters of the ultrasonic piezoelectric transducer are selected. If the wall thickness is h and the speed of sound in the material is c, then the duration of the driving pulse from the generator is T 1 (see Fig. 2a) should satisfy the inequality T 1 << 2h / c.

Время затухания процесса собственных колебаний преобразователя T2 (см. фиг. 2а) также должно быть меньше времени двойного пробега возбужденного импульса, т. е. T2 = nTo < 2h/c. В этом соотношении To - период собственных колебаний преобразователя, а n - число колебаний, после которого процесс можно считать затухающим. Величина n определяется конструкцией и материалом демпфера. Расчеты и практика показывают, что для стальных стенок сосудов толщиной 5 мм и более T1 и To должны быть не более нескольких микросекунд, а величину n для обычных демпферов можно обеспечить в пределах 5 - 10.The decay time of the process of natural oscillations of the Converter T 2 (see Fig. 2A) should also be less than the double-travel time of the excited pulse, i.e., T 2 = nT o <2h / s. In this ratio, T o is the period of natural vibrations of the converter, and n is the number of oscillations after which the process can be considered damped. The value of n is determined by the design and material of the damper. Calculations and practice show that for steel walls of vessels with a thickness of 5 mm and more, T 1 and T o should be no more than a few microseconds, and the value of n for ordinary dampers can be provided in the range of 5 - 10.

Пьезоэлектрический преобразователь плотно до создания акустического контакта присоединяют к контролируемой поверхности сосуда (фиг. 1). Прижим осуществляют через слой вязкой жидкости или полимерную пленку толщиной 0,1 - 0,2 мм с помощью пружин и струбцин либо с помощью постоянного магнита; если возможно по условиям работы, преобразователь следует стационарно закрепить на стенке сосуда. The piezoelectric transducer is tightly connected to the controlled surface of the vessel until an acoustic contact is created (Fig. 1). The clamp is carried out through a layer of viscous liquid or a polymer film with a thickness of 0.1 - 0.2 mm using springs and clamps or using a permanent magnet; if possible under the operating conditions, the transducer should be stationary mounted on the vessel wall.

- Возбуждают в стенке сосуда импульсы механических колебаний, для чего на электрический вход пьезоэлектрического преобразователя с генератора 3 через реле приема-передачи 4 подают видеоимпульс длительностью T1.- The pulses of mechanical vibrations are excited in the vessel wall, for which a video pulse of duration T 1 is supplied to the electrical input of the piezoelectric transducer from the generator 3 through the transmit-receive relay 4.

Свободные колебания, амплитуда которых условно показана на фиг. 2а, за время T успевают практически затухнуть до прихода отраженного импульса. Free vibrations, the amplitude of which is conventionally shown in FIG. 2a, during the time T they have time to practically decay before the arrival of the reflected pulse.

- Принимают отраженные импульсы от противоположной поверхности стенки сосуда. Для этого по прошествии времени T1 реле 4 отключает генератор и подключает преобразователь к приемной части схемы. Электрические сигналы от отраженных механических импульсов усиливаются предварительным линейным усилителем 5.- Receive reflected pulses from the opposite surface of the vessel wall. To do this, after the lapse of time T 1, relay 4 turns off the generator and connects the converter to the receiving part of the circuit. The electrical signals from the reflected mechanical pulses are amplified by a preliminary linear amplifier 5.

- Производят временную селекцию электрических сигналов, соответствующих принятым импульсам отраженных колебаний, при этом одновременно реле 4 включает генератор строб-импульса 6, блок установки строб-импульса 7 устанавливает строб-импульс на заданный временной промежуток T4, который отстоит от начала включения на расстоянии T1 + T2 + T3 (фиг. 2). При этом сигналы на временном интервале T1 + T2 + T3 и T5 подавлены.- Make a temporary selection of electrical signals corresponding to the received pulses of the reflected oscillations, while at the same time the relay 4 turns on the strobe pulse generator 6, the installation unit of the strobe pulse 7 sets the strobe pulse to a predetermined time period T 4 , which is located at a distance T from the start of switching 1 + T 2 + T 3 (Fig. 2). In this case, the signals in the time interval T 1 + T 2 + T 3 and T 5 are suppressed.

Проведенные эксперименты показали, что для жидкостей с вязкостью от 5•10-3 до 5 Пз (это соответствует весьма широкому классу жидкостей за исключением высоковязких нефтей и вязких смазочных материалов), временной промежуток можно выбрать достаточно стабильным, например между пятым и пятнадцатым отраженными импульсами.The experiments showed that for liquids with viscosities from 5 • 10 -3 to 5 Pz (this corresponds to a very wide class of liquids, with the exception of high-viscosity oils and viscous lubricants), the time interval can be chosen quite stable, for example, between the fifth and fifteenth reflected pulses.

- Производят нелинейное усиление и квадратичное детектирование электрических сигналов: импульсы с усилителя 5 поступают на нелинейный усилитель 8, усиливаются им в ограниченном стробом временном промежутке и далее поступают на вход квадратичного детектора 10. Благодаря нелинейному усилению и квадратичному детектированию удается существенно повысить разрешающую способность прибора - чувствительность к наличию жидкости за стенкой. Разность в амплитудах передних фронтов отраженных импульсов при отсутствии жидкости и при ее наличии после линейного усиления в выбранном временном промежутке достигает 3-6 дБ, даже после 10-15 отражений (см. на фиг. 2а сплошные и пунктирные ограничительные линии), тогда как в результате нелинейной обработки и усиления она может достигнуть 12-30 дБ (см. фиг. 2б). - Non-linear amplification and quadratic detection of electrical signals are performed: the pulses from amplifier 5 are fed to non-linear amplifier 8, amplified by them in a time-limited gate and then fed to the input of quadratic detector 10. Due to non-linear amplification and quadratic detection, it is possible to significantly increase the resolution of the device - sensitivity to the presence of fluid behind the wall. The difference in the amplitudes of the leading edges of the reflected pulses in the absence of liquid and in its presence after linear amplification in the selected time interval reaches 3-6 dB, even after 10-15 reflections (see solid and dashed boundary lines in Fig. 2a), whereas in as a result of nonlinear processing and amplification, it can reach 12-30 dB (see Fig. 2b).

- Накапливают принятые сигналы, для чего продетектированные сигналы подают в блок 10, где они интегрируются и превращаются в постоянное напряжение, уровень которого дополнительно повышают за счет накопления сигнала от нескольких посылочных импульсов генератора 3. - The received signals are accumulated, for which the detected signals are fed to block 10, where they are integrated and converted into a constant voltage, the level of which is further increased due to the accumulation of the signal from several sending pulses of the generator 3.

- Определяют наличие или отсутствие жидкости за стенкой сосуда на уровне установки преобразователя, при этом с блока 10 электрическое напряжение подается на вход запоминающего устройства 11, где может храниться заданное оператором время или непрерывно подаваться на последующие блоки. С блока 11 напряжение подается, с одной стороны, на инвертор знака 12, а с него на сравнивающее устройство 13; с другой стороны, с блока 11 оно подается непосредственно на блок 13. При ситуации, принятой за основную, напряжение на выходе блока будет отсутствовать, при изменении ситуации (при появлении, или наоборот, при исчезновении жидкости за стенкой) блок 13 выработает разностное напряжение, возбуждающее сигнальное устройство 14, которое и воспримет оператор как изменение ситуаций за стенкой сосуда. - Determine the presence or absence of liquid behind the vessel wall at the installation level of the converter, while from the block 10, the electric voltage is supplied to the input of the storage device 11, where the time set by the operator can be stored or continuously supplied to the subsequent blocks. From block 11, the voltage is supplied, on the one hand, to the inverter of sign 12, and from it to the comparator 13; on the other hand, from block 11 it is supplied directly to block 13. In a situation taken as the main one, there will be no voltage at the output of the block, when the situation changes (when, or vice versa, when the liquid disappears behind the wall), block 13 will generate a differential voltage, an exciting signal device 14, which the operator will perceive as a change in situations outside the vessel wall.

Как показали результаты эксперимента, проведенного с жидкостями разных вязкостей от 510 до 5 Пз, на сосудах с различной толщиной стенки от 3 до 30 мм из стали, чугуна и алюминия предложенный способ позволит обеспечить контроль уровня с достоверностью не менее 0,98 без дополнительных калибровок временного интервала при изменении указанных условий эксперимента с точностью определения уровня жидкости не менее 2 мм. As shown by the results of an experiment conducted with liquids of different viscosities from 510 to 5 Pz, on vessels with different wall thicknesses from 3 to 30 mm made of steel, cast iron and aluminum, the proposed method will allow level control with a reliability of at least 0.98 without additional calibrations of the time interval when changing these experimental conditions with an accuracy of determining the liquid level of at least 2 mm

Источники информации
1. О. И. Бабиков. Ультразвуковые приборы контроля. Л. , 1985 г. , с. 6-8.
Sources of information
1. O. I. Babikov. Ultrasonic monitoring devices. L., 1985, with. 6-8.

2. SU 877342 A, 30.10.81. 2. SU 877342 A, 10.30.81.

3. SU 1348656 А, 30.10.87. 3. SU 1348656 A, 10.30.87.

4. SU 987398 A, 07.01.83 (прототип). 4. SU 987398 A, 07.01.83 (prototype).

Claims (2)

1. Способ ультразвукового контроля уровня жидкости в сосуде, включающий импульсное возбуждение колебаний в стенке сосуда пьезоэлектрическим преобразователем, установленным на ее наружной поверхности, прием колебаний этим же преобразователем, преобразование колебаний в электрический сигнал, временную селекцию принятого электрического сигнала, его обработку и принятие решения о наличии или отсутствии жидкости за стенкой на уровне установки пьезоэлектрического преобразователя путем сравнения напряжений обработанного и эталонного электрических сигналов, отличающийся тем, что возбуждение и прием колебаний производят пьезоэлектрическим преобразователем, имеющим период собственных колебаний по крайней мере на порядок меньше времени между приходом отраженных от внутренней поверхности стенки сосуда импульсов, подавляют собственные колебания пьезоэлектрического преобразователя с помощью демпфера, в выбранном временном интервале производят нелинейное усиление, квадратичное детектирование и накопление электрических сигналов, соответствующих этим импульсам, а за пределами выбранного временного интервала электрические сигналы подавляют. 1. A method of ultrasonic control of a liquid level in a vessel, including pulsed excitation of oscillations in the vessel wall by a piezoelectric transducer mounted on its outer surface, receiving oscillations by the same transducer, converting oscillations to an electric signal, temporarily selecting the received electric signal, processing it and deciding on the presence or absence of fluid behind the wall at the installation level of the piezoelectric transducer by comparing the voltages of the processed and reference electric of electrical signals, characterized in that the excitation and reception of oscillations is carried out by a piezoelectric transducer having a period of natural oscillations of at least an order of magnitude less than the time between the arrival of pulses reflected from the inner surface of the vessel wall, suppresses the natural vibrations of the piezoelectric transducer using a damper, in a selected time interval nonlinear amplification, quadratic detection and accumulation of electrical signals corresponding to these pulses, and beyond Within the selected time interval, the electrical signals are suppressed. 2. Способ ультразвукового контроля по п. 1, отличающийся тем, что в качестве временного интервала выбирают интервал между пятым и пятнадцатым отраженными импульсами. 2. The method of ultrasonic testing according to claim 1, characterized in that the interval between the fifth and fifteenth reflected pulses is selected as the time interval.
RU2000130018A 2000-11-30 2000-11-30 Method for ultrasonic inspection of liquid level in vessel RU2178551C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000130018A RU2178551C1 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Method for ultrasonic inspection of liquid level in vessel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000130018A RU2178551C1 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Method for ultrasonic inspection of liquid level in vessel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2178551C1 true RU2178551C1 (en) 2002-01-20

Family

ID=20242796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000130018A RU2178551C1 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Method for ultrasonic inspection of liquid level in vessel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2178551C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2509914A (en) * 2013-01-16 2014-07-23 Cygnus Instr Ltd Device for detecting flooding of a hollow structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2509914A (en) * 2013-01-16 2014-07-23 Cygnus Instr Ltd Device for detecting flooding of a hollow structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10215613B2 (en) System and method for non-intrusive and continuous level measurement of a liquid
US6053041A (en) Noninvasive method for determining the liquid level and density inside of a container
US4315325A (en) Echo ranging pulse discrimination circuit
US4630245A (en) Non-contacting liquid level detection system
US4213337A (en) Liquid level sensing devices
US8699299B2 (en) Self-tuning acoustic measurement system
US5123286A (en) Electric measuring device for measuring the propagation delay of an electrical signal
CA2234627C (en) Method and assembly for overfill detection in liquid level sensing in a vessel by the pulse transit time technique
US5955669A (en) Method and apparatus for acoustic wave measurement
GB2151356A (en) Sonic or ultrasonic distance measuring device
JPH02231532A (en) Filling condition measuring apparatus
EP2356440B1 (en) Method for determining the starting instant of an acoustic signal response
CN101187706A (en) Distance measuring method and distance measuring device
US4914951A (en) Apparatus for remote distance measurement
RU2178551C1 (en) Method for ultrasonic inspection of liquid level in vessel
JP3169534B2 (en) Inundation detection method
GB2284053A (en) Detecting presence or absence of liquid in a vessel
GB2128326A (en) Non-intrusive liquid level switch
US4862747A (en) Measurement of the thickness of layers of material by ultrasonic interferometry
JPH08136643A (en) Ultrasonic distance measuring instrument
US5812495A (en) Ultrasonic rangefinder
EP4184205A1 (en) Method and device for detecting an object using an ultrasonic transducer
SU1462113A1 (en) Method of continuous check of field media level
RU2178552C1 (en) Method for ultrasonic inspection of liquid level in pipeline
RU2239793C2 (en) Method of ultrasonic monitoring of interface between immiscible fluids in tanks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071201