RU2195635C1 - Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред - Google Patents

Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред Download PDF

Info

Publication number
RU2195635C1
RU2195635C1 RU2002104724A RU2002104724A RU2195635C1 RU 2195635 C1 RU2195635 C1 RU 2195635C1 RU 2002104724 A RU2002104724 A RU 2002104724A RU 2002104724 A RU2002104724 A RU 2002104724A RU 2195635 C1 RU2195635 C1 RU 2195635C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
time
level
frequency
liquid
Prior art date
Application number
RU2002104724A
Other languages
English (en)
Inventor
А.Б. Жмылев
С.В. Титов
К.Э. Тоом
А.В. Топунов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Взлет"
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 Закрытое акционерное общество "Взлет" filed Critical Закрытое акционерное общество "Взлет"
Priority to RU2002104724A priority Critical patent/RU2195635C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2195635C1 publication Critical patent/RU2195635C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к области определения уровня жидких и сыпучих сред, а также может быть использован для определения расстояния до объектов контроля. В данном способе с помощью совмещенного преобразователя направляют двухчастотный ультразвуковой импульс на контролируемую поверхность. Измеряют время прохождения импульса от излучателя до контролируемой поверхности и обратно. В качестве времени прохождения импульса измеряют время от момента изменения одной частоты на другую в излученном импульсе до момента соответствующего изменения частоты в принятом преобразователем импульсе, отраженном от контролируемой поверхности. По измеренной величине времени и скорости ультразвука определяют значение уровня. Технический результат состоит в повышении точности определения уровня жидких и сыпучих сред, не зависящей от флуктуации газовых потоков. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к области определения уровня жидких и твердых сыпучих веществ, а также для определения расстояния до объектов контроля.
Известны способы измерения уровня, в основе которых лежит эхо-метод, например А. С. 1778540. Этот способ заключается в измерении времени прохождения ультразвукового импульса от преобразователя до контролируемой поверхности и обратно, измерении скорости ультразвука в данной среде и нахождении произведения половины измеренного времени на скорость, которое и будет определять контролируемый уровень. Для упрощения способа определения уровня часто пользуются расчетными значениями скорости ультразвука. От того, каким образом определяется время между посылкой ультразвукового импульса и приемом отраженного сигнала, зависит точность способа. В известном способе это время измеряют между передним фронтом генератора зондирующих импульсов и передним фронтом первого отраженного импульса.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является ультразвуковой способ определения уровня жидких или сыпучих веществ, описанный в А.С. 1767354. В известном способе с использованием совмещенного преобразователя направляют ультразвуковые импульсы на контролируемую поверхность и измеряют время их прохождения до поверхности и обратно и по произведению половины измеренного времени на скорость ультразвука определяют контролируемый уровень. Измеренное время на самом деле несколько превышает истинное время между посылкой и приемом импульса на некоторую величину Δt, за которое амплитуда принятого импульса достигает того значения, которое может быть аппаратно измерено. Для устранения этой погрешности используют не один импульс, а их последовательность, и компенсируют Δt сложными аппаратными средствами. Но при этом возникает другая погрешность измерения, вызванная тем, что в газовой среде амплитуда принятого сигнала не стабильна от импульса к импульсу из-за локальных воздушных потоков, поэтому время, измеренное описанным амплитудным методом, будет точным только в стабильной газовой среде.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке способа измерения уровня жидких или сыпучих веществ, в котором точность измерения не зависит от флуктуации газовых потоков.
Поставленная задача решается за счет того, что, как и в известном способе, в предлагаемом способе с помощью совмещенного преобразователя направляют ультразвуковой импульс на контролируемую поверхность, измеряют время его прохождения до контролируемой поверхности и обратно и по измеренной величине и скорости ультразвука определяют значение уровня. Но, в отличие от известного, в качестве ультразвукового импульса использован одиночный двухчастотный импульс, а в качестве времени прохождения импульса от излучателя до контролируемой поверхности и обратно измеряют время от момента изменения одной частоты на другую в излученном импульсе до момента соответствующего изменения частоты в принятом импульсе, отраженном от контролируемой поверхности. В этом случае время прихода импульса не зависит от амплитуды принимаемого сигнала, поэтому не появляется погрешность, связанная с флуктуациями газовой среды и, соответственно, с флуктуациями амплитуды принятого сигнала.
В предложенном способе можно использовать расчетное значение скорости ультразвука.
Для более точного учета изменения скорости ультразвука под влиянием окружающей среды в пункте 2 формулы изобретения предложено дополнительно измерять скорость ультразвука. Для этого между контролируемой поверхностью и преобразователем на фиксированном расстоянии от него устанавливают реперную поверхность с возможностью частичного отражения ультразвукового импульса, измеряют время от момента изменения частоты в излученном импульсе до момента изменения частоты в принятом преобразователем импульсе, отраженном от реперной поверхности, и по его величине и величине фиксированного расстояния от излучателя до реперной поверхности определяют скорость ультразвукового импульса.
Изобретение поясняется чертежами, где на
фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ контроля уровня сыпучих и жидких сред;
на фиг.2 - временные диаграммы (а, b, с);
на фиг.3 - схема одного из вариантов выполнения реперной поверхности.
Способ может быть реализован с использованием блок-схемы (фиг.1), состоящей из совмещенного преобразователя 1, генератора зондирующих импульсов 2, коммутатора 3, усилителя 4, блока обработки 5, блока управления и вычисления 6 и индикатора 7.
Предложенный способ реализуется следующим образом:
Блок управления и вычисления 6 (фиг.1) запускает генератор зондирующих импульсов 2, формируя двухчастотный импульс с частотами f1 = 1/τ1 и f2 1/τ2 (фиг. 2, а). Одновременно в блоке обработки 5 запускается генератор счетных импульсов и счетчик счетных импульсов. Импульс с генератора зондирующих импульсов 2 поступает на преобразователь 1. Ультразвуковой импульс излучается в воздушную среду, отражается от контролируемой поверхности и поступает на преобразователь 1, затем через коммутатор 3 и усилитель 4 поступает в блок обработки 5. В блоке обработки 5 импульс преобразуется в последовательность τi, (2с). В этой последовательности ищется переход с частоты f1 на f2. Как только находится этот переход, значение счетчика счетных импульсов, соответствующее этому моменту, попадает в блок управления и вычисления 6, который определяет значение расстояния D по формуле
D = (nτc-ΔT)C/2,
где n - количество счетных импульсов, соответствующих времени между запуском генератора зондирующих импульсов и моментом изменения частоты в принятом импульсе, отраженном от контролируемой поверхности;
τc - длительность счетных импульсов (2b);
ΔT - (2а) время до момента изменения частоты в зондирующем импульсе, равное n1τc, где n1 число счетных импульсов, соответствующих этому времени;
С - скорость ультразвука в воздухе, которую можно рассчитать по формуле
С=С0+0,59Т,
где С0 - скорость ультразвука при 0oС,
Т - температура окружающей среды по шкале Цельсия.
Значение D выводится на индикатор.
При использовании реперной поверхности, выполненной в виде кольца 8 (фиг. 3), установленной в трубе на фиксированном расстоянии R от преобразователя, для определения скорости ультразвука в данной среде дополнительно регистрируют время прихода отраженного от реперной поверхности ультразвукового импульса, а именно момент изменения в нем частоты. Скорость ультразвука С рассчитывается по формуле
С=2R/t,
где t = nRτC-ΔT, nR - число счетных импульсов, соответствующих времени между запуском генератора зондирующих импульсов и моментом изменения частоты в отраженном от реперной поверхности импульсе.
Как видно из описания способа, на точность измерения уровня контролируемых веществ не влияют флуктуации газовых потоков.

Claims (2)

1. Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред, заключающийся в том, что с помощью совмещенного преобразователя направляют ультразвуковой импульс на контролируемую поверхность, измеряют время его прохождения до контролируемой поверхности и обратно и по измеренной величине и скорости ультразвука определяют значение уровня, отличающийся тем, что в качестве ультразвукового импульса использован двухчастотный импульс, а в качестве времени прохождения импульса от излучателя до контролируемой поверхности и обратно измеряют время от момента изменения одной частоты на другую в излученном импульсе до момента соответствующего изменения частоты в принятом преобразователем импульсе, отраженном от контролируемой поверхности.
2. Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред по п. 1, отличающийся тем, что между контролируемой поверхностью и преобразователем на фиксированном расстоянии от него устанавливают реперную поверхность с возможностью частичного отражения от нее ультразвукового импульса, измеряют время от момента изменения частоты в излученном импульсе до момента изменения частоты в принятом преобразователем импульсе, отраженном от реперной поверхности, и по его величине и величине фиксированного расстояния от излучателя до реперной поверхности определяют скорость ультразвукового импульса.
RU2002104724A 2002-02-21 2002-02-21 Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред RU2195635C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002104724A RU2195635C1 (ru) 2002-02-21 2002-02-21 Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002104724A RU2195635C1 (ru) 2002-02-21 2002-02-21 Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2195635C1 true RU2195635C1 (ru) 2002-12-27

Family

ID=20255325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002104724A RU2195635C1 (ru) 2002-02-21 2002-02-21 Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2195635C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648972C1 (ru) * 2016-10-05 2018-03-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск (Российская Федерация) Способ определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648972C1 (ru) * 2016-10-05 2018-03-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск (Российская Федерация) Способ определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5877997A (en) Pulse echo distance measurement
GB1291181A (en) Sound velocimeters
US3028749A (en) Ultrasonic fluid density measuring system
US4212201A (en) Ultrasonic sensor
RU2195635C1 (ru) Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред
GB2167185A (en) Acoustically detecting and/or identifying a liquid
US20190226894A1 (en) Method and apparatus for determining a corrected value for the viscosity-dependent sonic velocity in a fluid to be tested
JP3117372B2 (ja) 超音波距離測定装置
RU2284015C2 (ru) Способ измерения расхода потока и устройство для его осуществления
Van Deventer et al. Thermostatic and dynamic performance of an ultrasonic density probe
RU2436050C1 (ru) Способ определения скорости звука в жидких средах
RU66029U1 (ru) Комплексное устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов
SU815614A1 (ru) Ультразвуковой способ измерени МОдул юНгА
JP3510137B2 (ja) 超音波による肉厚測定方法とその装置
RU1820230C (ru) Устройство дл измерени скорости распространени ультразвуковых колебаний
SU1345063A1 (ru) Способ определени толщины и скорости распространени ультразвуковых объемных волн в издели х
SU1631401A1 (ru) Способ контрол несплошностей потока жидкости в трубопроводе
SU1029006A1 (ru) Устройство дл измерени толщины жидкостной пленки
RU2313068C2 (ru) Способ измерения расхода газа в трубопроводах и устройство для его осуществления
Smith et al. Measuring the level of liquid in a partially-filled pipe via the ultrasonic pulse-echo method using acoustic modeling
US6422081B1 (en) Ultrasonic sound velocity measuring method and its apparatus
RU2123191C1 (ru) Эхолот
SU765659A1 (ru) Способ компенсации погрешностей акустических локационных уровнемеров и устройство дл его осуществлени
SU1298642A1 (ru) Ультразвуковое устройство дл измерени плотности жидкостей
SU834394A1 (ru) Ультразвуковой способ измерени ТОлщиНы