RU2212631C1 - Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output - Google Patents

Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output Download PDF

Info

Publication number
RU2212631C1
RU2212631C1 RU2002107773/28A RU2002107773A RU2212631C1 RU 2212631 C1 RU2212631 C1 RU 2212631C1 RU 2002107773/28 A RU2002107773/28 A RU 2002107773/28A RU 2002107773 A RU2002107773 A RU 2002107773A RU 2212631 C1 RU2212631 C1 RU 2212631C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplifier
ultrasonic
output
frequency
liquids
Prior art date
Application number
RU2002107773/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002107773A (en
Inventor
В.Н. Есипов
А.В. Есипов
Original Assignee
Орловский государственный технический университет
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 Орловский государственный технический университет filed Critical Орловский государственный технический университет
Priority to RU2002107773/28A priority Critical patent/RU2212631C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2212631C1 publication Critical patent/RU2212631C1/en
Publication of RU2002107773A publication Critical patent/RU2002107773A/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation engineering, measurement of deviation angle of various objects from vertical line. SUBSTANCE: transmitter includes case with cylindrical chamber, ultrasonic detector, ultrasonic radiator, amplifier and frequency meter. Chamber is filled with two immiscible liquids with different densities. Ultrasonic detector and ultrasonic radiator are positioned in case at same angle with respect to its base and are conjugate one relative another by means of interface of liquids. Output of amplifier is connected to frequency meter. Ultrasonic radiator is connected to output of amplifier. Liquid into which ultrasound is emitted functions as resonator that determines self-excitation frequency of amplifier. EFFECT: improved metrological characteristics and raised accuracy of processing of measurement signals. 1 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов. The invention relates to instrumentation and can be used to measure the angle of deviation from the vertical of various objects.

Известно устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее сосуд, частично заполненной жидкостью, и два стержневых звукопровода, наполовину погруженных в жидкость. На верхних концах звукопроводов закреплены излучатель и приемник ультразвука, включенные в цепь обратной связи операционного усилителя. Измерение угла наклона производится по изменению резонансной частоты [1]. A device for measuring the angle of inclination of an object is known, comprising a vessel partially filled with liquid and two rod sound ducts half immersed in the liquid. At the upper ends of the sound ducts, an emitter and an ultrasound receiver are fixed, which are included in the feedback circuit of the operational amplifier. The measurement of the angle of inclination is made by changing the resonant frequency [1].

Указанное устройство имеет сложную конструкцию и низкую виброустойчивость, что не позволяет его использовать для динамических измерений. The specified device has a complex structure and low vibration resistance, which does not allow it to be used for dynamic measurements.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является датчик, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью. В корпусе под углом 45o к его основанию установлены и сопряжены друг с другом посредством границы раздела жидкостей ультразвуковой излучатель, подключенный к выходу генератора, и ультразвуковой приемник, соединенный с модулем предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора. Измерение углов отклонения от вертикали осуществляется по изменению амплитуды сигнала [2].Closest to the proposed device is a sensor containing a housing with a cylindrical chamber filled with two immiscible liquids with different densities. An ultrasonic emitter connected to the output of the generator and an ultrasonic receiver connected to the signal preprocessing module, the output of which is connected to the input of the amplitude detector, are mounted and mated to each other at an angle of 45 ° to its base through the interface of liquids. The measurement of deviation angles from the vertical is carried out by changing the amplitude of the signal [2].

Недостатками известного устройства являются невысокий порог чувствительности и низкая помехоустойчивость, что ограничивает точность измерений. The disadvantages of the known device are the low sensitivity threshold and low noise immunity, which limits the accuracy of the measurements.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в улучшении метрологических характеристик и в повышении точности обработки измерительных сигналов. The problem to which the claimed technical solution is directed is to improve metrological characteristics and to increase the accuracy of processing of measuring signals.

Указанная цель достигается тем, что датчик, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью, ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник, установленные в корпусе под одинаковыми углами к его основанию и сопряженные друг с другом посредством границы раздела жидкостей, дополнительно снабжен усилителем и соединенным с его выходом частотомером, причем ультразвуковой излучатель подключен к выходу введенного усилителя, а ультразвуковой приемник - соответственно к входу введенного усилителя. This goal is achieved in that the sensor, comprising a housing with a cylindrical chamber filled with two immiscible liquids with different densities, an ultrasonic emitter and an ultrasonic receiver mounted in the housing at the same angles to its base and conjugated to each other by the interface of the liquids, is additionally equipped with an amplifier and a frequency meter connected to its output, the ultrasonic emitter being connected to the output of the input amplifier, and the ultrasonic receiver, respectively, to ode entered amplifier.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема предлагаемого датчика. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the proposed sensor.

Датчик содержит корпус 1 с цилиндрической камерой, заполненной в равных частях двумя несмешивающимися жидкостями 2 и 3 с различной плотностью. Под одинаковыми углами к плоскости основания корпуса располагаются излучатель 5 и приемник 6 ультразвука. Граница раздела жидкостей 4 используется в качестве отражателя ультразвука. Излучатель 5 соединен с выходом усилителя 7, а приемник 6 подключен к его входу. Выход усилителя 7 также соединен со входом частотомера 8. The sensor comprises a housing 1 with a cylindrical chamber filled in equal parts with two immiscible liquids 2 and 3 with different densities. At equal angles to the plane of the base of the housing are the emitter 5 and the receiver 6 of ultrasound. The liquid interface 4 is used as an ultrasound reflector. The emitter 5 is connected to the output of the amplifier 7, and the receiver 6 is connected to its input. The output of the amplifier 7 is also connected to the input of the frequency counter 8.

Датчик работает следующим образом. The sensor operates as follows.

При вертикальном положении датчика выполняется условие самовозбуждения усилителя 7 на резонансной частоте, определяемой геометрическими параметрами резонатора, роль которого выполняет жидкость 2. В результате возникает стоячая волна, энергия которой передается приемнику ультразвука 6. При этом на выходе усилителя возникает напряжение резонансной частоты fp. При возбуждении стоячей волны на расстоянии, пройденном ультразвуковой волной от излучателя 5 до приемника 6, укладывается целое число длин полуволн.When the sensor is in the vertical position, the condition of self-excitation of the amplifier 7 is satisfied at the resonant frequency determined by the geometric parameters of the resonator, the role of which is liquid 2. As a result, a standing wave arises, the energy of which is transmitted to the ultrasound receiver 6. At the same time, the resonant frequency voltage f p arises at the amplifier output. When a standing wave is excited at a distance traveled by an ultrasonic wave from the emitter 5 to the receiver 6, an integer number of half-wavelengths is stacked.

При отклонении от вертикали появляются угловые рассогласования между камерой и поверхностью раздела жидкостей, вследствие чего изменяются геометрические параметры резонатора. В результате изменяются и условия самовозбуждения усилителя 7, и на его выходе возникает напряжение частотой fр+Δf, где Δf - абсолютное изменение частоты при отклонении от вертикали. Частота выходного сигнала усилителя 7 измеряется с помощью частотомера 8.When deviating from the vertical, angular mismatches appear between the camera and the interface between the liquids, as a result of which the geometric parameters of the resonator change. As a result, the self-excitation conditions of the amplifier 7 also change, and a voltage of frequency f p + Δf arises at its output, where Δf is the absolute frequency change when deviating from the vertical. The frequency of the output signal of the amplifier 7 is measured using a frequency meter 8.

Применение частотного преобразователя позволяет улучшить метрологические характеристики датчика, повысить помехозащищенность и точность обработки измерительных сигналов. The use of a frequency converter makes it possible to improve the metrological characteristics of the sensor, to increase the noise immunity and the accuracy of processing of measuring signals.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авт.свид. СССР 1673831, МКИ G 01 С 9/06.SOURCES OF INFORMATION
1. Autosvid. USSR 1673831, MKI G 01 C 9/06.

2. Патент РФ 2093791, опубл. 14.01.1998. 2. RF patent 2093791, publ. 01/14/1998.

Claims (1)

Датчик угла отклонения от вертикали, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью, ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник, установленные в корпусе под одинаковыми углами к его основанию и сопряженные друг с другом посредством границы раздела жидкостей, отличающийся тем, что дополнительно снабжен усилителем и соединенным с его выходом частотомером, причем ультразвуковой излучатель подключен к выходу введенного усилителя, при этом жидкость, в которую излучается ультразвук, выполняет роль резонатора, определяющего частоту самовозбуждения усилителя. An angle sensor, comprising a housing with a cylindrical chamber filled with two immiscible liquids of different densities, an ultrasonic emitter and an ultrasonic receiver mounted in the housing at the same angles to its base and conjugated to each other by the interface of the liquids, characterized in that it further equipped with an amplifier and a frequency meter connected to its output, and the ultrasonic emitter is connected to the output of the introduced amplifier, while the liquid into which ultrasound is studied, it plays the role of a resonator, which determines the frequency of self-excitation of the amplifier.
RU2002107773/28A 2002-03-26 2002-03-26 Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output RU2212631C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002107773/28A RU2212631C1 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002107773/28A RU2212631C1 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2212631C1 true RU2212631C1 (en) 2003-09-20
RU2002107773A RU2002107773A (en) 2004-03-20

Family

ID=29777583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002107773/28A RU2212631C1 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2212631C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517785C1 (en) * 2012-12-10 2014-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") Sensor of inclination angle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517785C1 (en) * 2012-12-10 2014-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") Sensor of inclination angle

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002107773A (en) 2004-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7852091B2 (en) Microwave determination of location and speed of an object inside a pipe
RU2212631C1 (en) Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output
JPH0569192B2 (en)
JP2003507727A (en) Method and apparatus for remotely measuring vibration and properties of an object
Nakagawa et al. Contactless liquid-level measurement through opaque container using millimeter-wave sensor
JPS60218086A (en) Distance measuring instrument
RU2392585C1 (en) Sensor of angle of deviation from vertical
RU2093791C1 (en) Transducer of angle of deviation from vertical line
RU2517785C1 (en) Sensor of inclination angle
RU2175755C2 (en) Two-coordinate vertical deviation angle sensor
SU537253A1 (en) Ultrasonic Liquid Level Meter
JPS5810691B2 (en) Ultrasonic measuring device
RU2247943C1 (en) Pickup for measuring deviation from vertical
RU2703481C1 (en) Sensor for recording seismic vibrations
SU1352671A1 (en) Method of calibrating hydrophones
SU493643A1 (en) The method of registration of surface waves of liquids
RU2139503C1 (en) Gear measuring volumetric flow rate of fluid in nonramming conduit
RU2020477C1 (en) Method of measurement of acoustic signal reflection factor
SU1527493A1 (en) Ultrasonic device for measuring vibratory movement of object
JPH0714936Y2 (en) Ultrasonic transducer
SU1357829A1 (en) Method and device for measuring parametric coefficient of propagation velocity of acoustic oscillations
JPH0635963B2 (en) Method and apparatus for measuring atmospheric temperature and humidity using wave propagation
SU1762285A1 (en) Vibrating bench for testing and standardizing instruments for seismic prospecting
SU1748043A1 (en) Acoustic signal reflection measuring set
RU2141742C1 (en) Method for calibration of hydrophones

Legal Events

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

Effective date: 20040327