RU2289795C1 - Level meter - Google Patents
Level meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2289795C1 RU2289795C1 RU2005117891/28A RU2005117891A RU2289795C1 RU 2289795 C1 RU2289795 C1 RU 2289795C1 RU 2005117891/28 A RU2005117891/28 A RU 2005117891/28A RU 2005117891 A RU2005117891 A RU 2005117891A RU 2289795 C1 RU2289795 C1 RU 2289795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- communication line
- generator
- input
- resistor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ультразвуковых измерений длин и расстояний и предназначено для использования в системах непрерывного контроля уровней жидких сред.The invention relates to the field of ultrasonic measurements of lengths and distances and is intended for use in systems for continuous monitoring of liquid levels.
Известен поплавковый уровнемер, содержащий диэлектрическую трубку с помещенным в ней звукопроводом из материала с выраженным магнитоупругим эффектом, измерительную обмотку, подключенную к блоку вторичной электронной аппаратуры, пьезоизлучатель, расположенный на верхнем торце звукопровода и подключенный к генератору блока вторичной электронной аппаратуры, две линии связи, соединяющие пьезоизлучатель и сигнальную обмотку с блоком вторичной электронной аппаратуры, груз, прикрепленный к нижнему концу звукопровода для его натяжения, а также поплавок с отверстием и магнитной системой, установленный концентрично на диэлектрической трубке с возможностью перемещения вдоль нее, при этом поверхности диэлектрической трубки и поплавка имеют покрытия, изготовленные из материала с низким коэффициентом трения, например из фторопласта, а магнитная система поплавка может быть выполнена в виде плоского кольцевого постоянного магнита и стержневых П-образных магнитов, которые могут перемещаться в отверстиях тела поплавка вдоль его оси и установлены равномерно вокруг оси звукопровода на одинаковом расстоянии от нее и от плоского кольцевого магнита, в виде двух плоских кольцевых магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, или в виде двух кольцевых магнитов с установленным между ними дополнительным кольцевым магнитопроводом [Патент № 2083956, G 01 F 23/28, БИ № 19, 1997 г.].Known float level gauge containing a dielectric tube with a sound duct placed in it from a material with a pronounced magnetoelastic effect, a measuring winding connected to the secondary electronic unit, a piezo emitter located on the upper end of the sound duct and connected to the generator of the secondary electronic equipment, two communication lines connecting a piezoelectric emitter and a signal winding with a block of secondary electronic equipment, a load attached to the lower end of the sound duct for its tension, and also a float with a hole and a magnetic system mounted concentrically on the dielectric tube with the ability to move along it, while the surfaces of the dielectric tube and the float have coatings made of a material with a low coefficient of friction, for example, fluoroplastic, and the magnetic float system can be made in the form flat ring permanent magnet and rod U-shaped magnets that can move in the holes of the body of the float along its axis and are installed uniformly around the axis of the sound water at the same distance from it and from a flat ring magnet, in the form of two flat ring magnets facing each other with the same poles, or in the form of two ring magnets with an additional ring magnetic circuit installed between them [Patent No. 2083956, G 01 F 23/28 , BI No. 19, 1997].
Недостаток известного уровнемера состоит в том, что его поплавок содержит несколько постоянных магнитов, в связи с чем при изготовлении поплавка требуется подбор магнитов по величине намагниченности, а также регулировка положения магнитов в теле поплавка с целью совмещения линии максимальной напряженности суммарного магнитного поля системы магнитов с осью симметрии тела поплавка.A disadvantage of the known level gauge is that its float contains several permanent magnets, and therefore, in the manufacture of the float, it is necessary to select magnets according to the magnitude of the magnetization, as well as adjust the position of the magnets in the body of the float in order to combine the maximum line of the total magnetic field of the magnet system with the axis body symmetry of the float.
К существенным недостаткам уровнемера относятся применение двух линий связи, что само по себе усложняет прибор и снижает его надежность, и передача по линиям аналоговых сигналов. Последняя приводит к влиянию параметров линий связи на форму аналоговых сигналов и, соответственно, параметры уровнемера. В связи с этим при изменении параметров линий связи, обусловленным заменой линий, каждый раз требуется новая калибровка уровнемера, а при температурном дрейфе параметров линий появляются дополнительные температурные погрешности измерений.Significant disadvantages of the level gauge include the use of two communication lines, which in itself complicates the device and reduces its reliability, and the transmission of analog signals along the lines. The latter leads to the influence of the parameters of communication lines on the shape of analog signals and, accordingly, the parameters of the level gauge. In this regard, when changing the parameters of communication lines due to the replacement of lines, each time a new calibration of the level gauge is required, and with the temperature drift of the parameters of the lines, additional temperature measurement errors appear.
Недостатком данного уровнемера является также значительная температурная погрешность, которая обусловлена зависимостью скорости распространения ультразвука в звукопроводе от температуры и проявляется в виде температурных дрейфов временных интервалов между моментами возбуждения ультразвуковых импульсов в пьезоизлучателе и моментами появления импульсов ЭДС в измерительной обмотке.The disadvantage of this level gauge is also a significant temperature error, which is due to the temperature dependence of the speed of ultrasound propagation in the sound pipe and manifests itself in the form of temperature drifts in the time intervals between the moments of excitation of ultrasonic pulses in the piezo emitter and the moments of the appearance of EMF pulses in the measuring winding.
Известен также ультразвуковой уровнемер, содержащий герметизированную трубку, в которой расположен волновод и установленный на его торце ультразвуковой излучающий элемент, измерительную обмотку, распределенную по высоте волновода, опорную обмотку, расположенную на волноводе между сигнальной обмоткой и ультразвуковым излучающим элементом и подключенную выводами к первому усилителю, постоянные магниты, первый из которых расположен на цилиндрическом поплавке, а второй закреплен неподвижно и охватывает витки опорной обмотки, первый и второй усилители, подключенные входами к выводам соответственно сигнальной и опорной обмоток, генератор, подключенный первым выходом к ультразвуковому излучающему элементу, а вторым выходом к объединенным первым входам первого и второго формирователей временных интервалов, при этом вторые входы формирователей временных интервалов подключены к выходам соответствующих усилителей, первый выход первого формирователя соединен с третьим входом второго формирователя, а второй выход первого формирователя и выход второго формирователя подключены ко входам решающего блока [Патент № 2064666, G 01 F 23/28, БИ № 21, 1996 г.].An ultrasonic level gauge is also known, which contains a sealed tube in which the waveguide is located and an ultrasonic emitting element mounted on its end, a measuring winding distributed over the height of the waveguide, a support winding located on the waveguide between the signal winding and the ultrasonic emitting element and connected to the first amplifier by leads, permanent magnets, the first of which is located on a cylindrical float, and the second is fixed motionless and covers the coils of the support winding, the first and two amplifiers connected by inputs to the outputs of the signal and reference windings, a generator connected by the first output to the ultrasonic emitting element, and the second output to the combined first inputs of the first and second time interval shapers, while the second inputs of the time interval shapers are connected to the outputs of the respective amplifiers, the first output of the first driver is connected to the third input of the second driver, and the second output of the first driver and the output of the second driver lyucheny to inputs deciding unit [Patent № 2064666, G 01 F 23/28, BI № 21, 1996 g.].
По сравнению с предыдущим аналогом данный уровнемер имеет более высокую точность измерения, поскольку в нем за счет измерения временного интервала между моментом возбуждения излучающим элементом ультразвукового импульса и моментом наведения отраженным от нижнего торца волновода импульса ЭДС в опорной обмотке практически исключается температурная погрешность измерения уровня.Compared with the previous analogue, this level gauge has a higher measurement accuracy, since the temperature error of the level measurement is practically eliminated in it by measuring the time interval between the moment of excitation of the ultrasonic pulse by the emitting element and the point of pointing reflected from the lower end of the waveguide of the EMF in the reference winding.
Недостатком ультразвукового уровнемера является относительная сложность конструкции, которая обусловлена применением дополнительной опорной обмотки и дополнительного неподвижного постоянного магнита. При этом усложняется изготовление уровнемера и увеличивается его стоимость.The disadvantage of the ultrasonic level gauge is the relative complexity of the design, which is due to the use of an additional supporting winding and an additional stationary permanent magnet. This complicates the manufacture of the level gauge and increases its cost.
В случае удаления друг от друга электронных блоков в данном уровнемере связь между ними может осуществляться только посредством нескольких линий связи, что объясняется необходимостью использования для передачи каждого сигнала своей линии связи и исключения тем самым взаимного влияния между сигналами. Но применение нескольких линий связи усложняет коммуникации и снижается надежность устройства, обуславливает зависимость параметров уровнемера от параметров и длин используемых линий связи, т.е. сохраняет у данного уровнемера ряд недостатков, присущих предыдущему аналогу.If electronic units are removed from each other in a given level gauge, communication between them can be carried out only by means of several communication lines, which is explained by the need to use its own communication line to transmit each signal and thereby eliminate mutual influence between the signals. But the use of several communication lines complicates communication and reduces the reliability of the device, determines the dependence of the parameters of the level gauge on the parameters and lengths of the used communication lines, i.e. This level gauge retains a number of disadvantages inherent in the previous analogue.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является уровнемер, который принят за прототип и содержит герметизированную трубку, в которой размещены волновод и установленный на его верхнем торце приемоизлучающий ультразвуковой преобразователь, поплавок с постоянным магнитом, выполненный в виде полого цилиндра и одетый на герметизированную трубку с возможностью перемещения по ней, распределенную по длине волновода измерительную обмотку, генератор, подключенный первым выходом к ультразвуковому преобразователю, а вторым выходом к объединенным первым входам формирователей импульсов, первый и второй усилители, подключенные входами соответственно к измерительной обмотке и первому выходу генератора, а выходами - ко вторым входам формирователей импульсов, а также решающий блок, подключенный входами к выходам формирователей импульсов [Патент № 2060472, G 01 F 23/28, БИ № 14, 1996 г.].The closest in technical essence to the claimed device is a level gauge, which is adopted as a prototype and contains a sealed tube, in which there is a waveguide and a receiving-emitting ultrasonic transducer mounted on its upper end, a float with a permanent magnet, made in the form of a hollow cylinder and dressed on a sealed tube with the ability to move along it, a measuring winding distributed along the length of the waveguide, a generator connected to the ultrasonic transducer by the first output, the second output to the combined first inputs of the pulse shapers, the first and second amplifiers connected by inputs to the measuring winding and the first output of the generator, respectively, and the outputs to the second inputs of the pulse shapers, as well as the decider connected by the inputs to the outputs of the pulse shapers [Patent No. 2060472, G 01 F 23/28, BI No. 14, 1996].
Данный уровнемер сохраняет все достоинства предыдущего аналога и имеет более простую конструкцию в связи с применением приемоизлучающего ультразвукового преобразователя, выполняющего функции отсутствующих дополнительного неподвижного постоянного магнита и опорной обмотки.This level gauge retains all the advantages of the previous analogue and has a simpler design due to the use of a receiving-emitting ultrasonic transducer, which performs the functions of the missing additional stationary permanent magnet and supporting winding.
Однако, если в уровнемере возникает необходимость передачи на расстояние действующих между электронными блоками сигналов, то в нем, как и у предыдущих аналогов, требуется применение нескольких (минимум двух) линий связи. Это, в свою очередь, ведет к появлению у данного уровнемера присущих предыдущим аналогам недостатков, таких, как усложнение конструкции уровнемера и снижение его надежности, возникновение зависимости параметров уровнемера от параметров и длин используемых линий связи, появление дополнительных температурных погрешностей, обусловленных соответствующими изменениями параметров линий.However, if in a level gauge there is a need to transmit signals acting between electronic units to a distance, then in it, as with previous analogues, the use of several (at least two) communication lines is required. This, in turn, leads to the appearance of flaws inherent in the previous analogs of this level gauge, such as a complication of the level gauge design and a decrease in its reliability, the emergence of a dependence of the level gauge parameters on the parameters and lengths of communication lines, the appearance of additional temperature errors due to corresponding changes in the line parameters .
Недостаток применения нескольких линий связи проявляется также в том, что при создании на основе известного уровнемера систем сбора информации об уровнях жидкостей в нескольких резервуарах, в которых один решающий блок обслуживает несколько датчиков, значительно усложняются коммуникации. Это делает применение известного уровнемера в указанных системах нецелесообразным.The disadvantage of using several communication lines is also manifested in the fact that when creating systems based on a known level gauge for collecting information on the levels of liquids in several tanks, in which one solver unit serves several sensors, communication becomes much more complicated. This makes the use of a known level gauge in these systems impractical.
Изобретение решает задачу использования одной двухпроводной (включая общий провод) линии связи для питания электронных блоков уровнемера и для передачи сигналов от этих электронных блоков ко входам удаленного на значительное расстояние решающего блока.The invention solves the problem of using one two-wire (including a common wire) communication line for powering the electronic components of the level gauge and for transmitting signals from these electronic blocks to the inputs of a critical unit remote over a considerable distance.
Технический результат, получаемый от использования изобретения, состоит в упрощении конструкции и увеличении надежности уровнемера, а также в увеличении по сравнению с прототипом точности измерений за счет исключения влияния параметров линии на результаты измерений.The technical result obtained from the use of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the level gauge, as well as to increase the measurement accuracy compared to the prototype by eliminating the influence of line parameters on the measurement results.
Решение указанной задачи достигается тем, что в уровнемер, содержащий приемопередающий ультразвуковой преобразователь, который установлен на торце волновода, размещенного в герметизированной трубке, распределенную по длине волновода измерительную обмотку, поплавок с постоянным магнитом, выполненный в виде полого цилиндра, имеющего возможность перемещения по герметизированной трубке, генератор, подключенный первым выходом к ультразвуковому преобразователю, первый и второй усилители, подключенные входами соответственно к измерительной обмотке и первому выходу генератора, формирователь импульсов, подключенный первым выходом ко второму выходу генератора, а вторым входом - к выходу первого усилителя, а также решающий блок, в отличие от прототипа введены стабилизатор постоянного напряжения, ключ, первый и второй резисторы, линия связи, конденсатор, трансформатор и источник постоянного напряжения, при этом формирователь импульсов снабжен третьим входом, соединенным с выходом второго усилителя, вход стабилизатора через последовательно соединенные первый резистор, линию связи и второй резистор подключен к выходу источника постоянного напряжения, выход стабилизатора подключен к объединенным входам питания генератора, первого и второго усилителей и формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен со входом управления ключа, вход ключа подключен к точке соединения линии связи с первым резистором, а выход соединен с общим проводом схемы, точка соединения линии связи со вторым резистором через конденсатор и первичную обмотку трансформатора подключена к общему проводу схемы, а вторичная обмотка трансформатора соединена со входами решающего блока.The solution to this problem is achieved by the fact that in the level gauge containing the transceiver ultrasonic transducer, which is mounted on the end of the waveguide located in a sealed tube, a measuring winding distributed along the length of the waveguide, a permanent magnet float made in the form of a hollow cylinder that can be moved along the sealed tube , a generator connected by a first output to an ultrasonic transducer, first and second amplifiers connected by inputs to a meter, respectively the first winding and the first output of the generator, a pulse shaper connected by the first output to the second output of the generator, and the second input to the output of the first amplifier, as well as a decisive unit, in contrast to the prototype, a DC voltage stabilizer, a key, first and second resistors, a communication line are introduced , a capacitor, a transformer and a constant voltage source, while the pulse shaper is equipped with a third input connected to the output of the second amplifier, the stabilizer input through the first resistor connected in series, communication and the second resistor is connected to the output of the DC voltage source, the output of the stabilizer is connected to the combined inputs of the power supply of the generator, the first and second amplifiers and the pulse shaper, the output of the pulse shaper is connected to the key control input, the key input is connected to the connection point of the communication line with the first resistor, and the output is connected to the common wire of the circuit, the connection point of the communication line with the second resistor through the capacitor and the primary winding of the transformer is connected to the common wire of the circuit, and the secondary winding transformer connected to the inputs of the decisive unit.
Существенное отличие предлагаемого уровнемера от известных устройств состоит в том, что в нем благодаря использованию ключа и двух резисторов по двухпроводной линии связи передается не только напряжение, необходимое для обеспечения работы генератора, усилителя, компаратора и формирователя импульсов, но и информация. При этом все информационные сигналы на входе решающего блока формируются с помощью одного ключа, а для передачи информации используется энергия источника постоянного напряжения, которая рассеивается в линии связи и на втором резисторе, т.е. на пассивных элементах схемы. В результате обеспечиваются высокая экономичность процесса передачи информации, простота реализации всех элементов, осуществляющих передачу и формирование информационных сигналов, а также облегченные режимы и высокая надежность работы активных электронных элементов. Благодаря использованию одного ключа для формирования всех передаваемых по линии сигналов достигается идентичность всех сигналов, что обеспечивает наибольшую точность при обработке сигналов и исключение влияния параметров линии связи на результаты измерений.A significant difference between the proposed level gauge and the known devices is that, thanks to the use of a key and two resistors, not only the voltage necessary to ensure the operation of the generator, amplifier, comparator, and pulse shaper is transmitted through a two-wire communication line, but also information. In this case, all information signals at the input of the decision block are generated using one key, and the energy of a constant voltage source is used to transmit information, which is dissipated in the communication line and on the second resistor, i.e. on passive circuit elements. As a result, high efficiency of the information transfer process, ease of implementation of all elements transmitting and generating information signals, as well as lightweight modes and high reliability of active electronic elements are ensured. Thanks to the use of one key for generating all signals transmitted over the line, the identity of all signals is achieved, which ensures the greatest accuracy in signal processing and eliminates the influence of communication line parameters on the measurement results.
Таким образом, цель изобретения достигается применением одного ключа, формирующего все информационные сигналы и использующего для этого энергию первичного источника напряжения постоянного тока, а также двух резисторов, обеспечивающих оптимальные режимы работы схемы. Совокупность этих признаков является новой и неочевидной и обуславливает соответствие предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень».Thus, the purpose of the invention is achieved by using one key that generates all the information signals and uses the energy of the primary source of DC voltage, as well as two resistors, which provide optimal operating modes of the circuit. The combination of these features is new and non-obvious and determines the compliance of the invention with the criterion of "inventive step".
На фиг.1 представлена структурная схема уровнемера, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Figure 1 presents the structural diagram of the level gauge, and figure 2 is a timing diagram explaining its operation.
Уровнемер включает в себя герметизированную трубку 1, ультразвуковой преобразователь 2, установленный на верхнем торце волновода 3, поплавок 4 с постоянным магнитом 5, имеющий возможность передвигаться по герметизированной трубке 1, измерительную обмотку 6, распределенную по длине волновода 3, генератор 7, подключенный выходом «1» к ультразвуковому преобразователю 2, первый 8 и второй 9 усилители, подключенные входами соответственно к измерительной обмотке 6 и первому выходу генератора 7, формирователь импульсов 10, подключенный первым «1», вторым «2» и третьим «3» выходами соответственно ко второму «2» выходу генератора 7 и выходам второго 9 и первого 8 усилителей, а выходом - ко входу управления ключа 11, стабилизатор постоянного напряжения 12, вход которого через последовательно соединенные первый резистор 13, линию связи 14 и второй резистор 15 подключен к выходу источника напряжения постоянного тока 16, а выход подключен к объединенным входам питания генератора 7, усилителей 8, 9 и формирователя импульсов 10, решающий блок 17, трансформатор 18 и конденсатор 19, при этом вход ключа 11 подключен к точке соединения первого резистора 13 с линией связи 14, а выход соединен с общим проводом схемы, точка соединения линии связи 14 со вторым резистором 15 через конденсатор 19 и первичную обмотку трансформатора 18 подключена к общему проводу схемы, а вторичная обмотка трансформатора 18 соединена со входами решающего блока 16.The level gauge includes a sealed tube 1, an ultrasonic transducer 2 mounted on the upper end of the waveguide 3, a float 4 with a permanent magnet 5, which can move along the sealed tube 1, a measuring winding 6 distributed along the length of the waveguide 3, the generator 7 connected to the output 1 ”to the ultrasonic transducer 2, the first 8 and second 9 amplifiers connected by inputs to the measuring winding 6 and the first output of the generator 7, respectively, a pulse shaper 10 connected by the first“ 1 ”, second second “2” and third “3” outputs, respectively, to the second “2” output of the generator 7 and the outputs of the second 9 and first 8 amplifiers, and the output to the control input of the switch 11, a constant voltage stabilizer 12, the input of which is through the first resistor 13 connected in series , the communication line 14 and the second resistor 15 is connected to the output of the DC voltage source 16, and the output is connected to the combined power inputs of the generator 7, amplifiers 8, 9 and the pulse shaper 10, the decision unit 17, the transformer 18 and the capacitor 19, while the key input 11 connection n to the connection point of the first resistor 13 with the communication line 14, and the output is connected to the common wire of the circuit, the connection point of the communication line 14 with the second resistor 15 through the capacitor 19 and the primary winding of the transformer 18 is connected to the common wire of the circuit, and the secondary winding of the transformer 18 is connected to inputs of the decision block 16.
Уровнемер работает следующим образом. Генератор 7 возбуждает короткими мощными электрическими импульсами ультразвуковой преобразователь 2, который излучает в волновод 3 ультразвуковые импульсы. Эти импульсы распространяются по волноводу в виде упругих продольных волн и, проходя мимо участка, намагниченного расположенным на поплавке 4 постоянным магнитом 5, наводят в измерительной обмотке 6 электрические импульсы, которые после усиления в первом усилителе 8 поступают на вход «3» формирователя импульсов 10.The level gauge works as follows. The generator 7 excites short powerful electric pulses of the ultrasonic transducer 2, which emits ultrasonic pulses into the waveguide 3. These pulses propagate along the waveguide in the form of elastic longitudinal waves and, passing the section magnetized by a permanent magnet 5 located on the float 4, induce electrical pulses in the measuring winding 6, which, after amplification in the first amplifier 8, are fed to the input 3 of the
Одновременно с мощными импульсами, возбуждающими ультразвуковой преобразователь 2, с выхода «2» генератора 7 снимаются прямоугольные импульсы, которые поступают на вход «1» формирователя импульсов 10.Simultaneously with the powerful pulses exciting the ultrasonic transducer 2, rectangular pulses are removed from the output "2" of the generator 7, which are fed to the input "1" of the
Временной интервал между первыми фронтами импульсов на входах «1» и «3» формирователя импульсов 10 составляетThe time interval between the first edges of the pulses at the inputs "1" and "3" of the
где h - расстояние от верхнего торца волновода 3 до участка волновода, намагниченного постоянным магнитом 5 (Фиг.1), v - скорость распространения упругих волн в волноводе 3.where h is the distance from the upper end of the waveguide 3 to the portion of the waveguide magnetized by the permanent magnet 5 (Figure 1), v is the propagation velocity of elastic waves in the waveguide 3.
Ультразвуковые волны, проходя до нижнего торца волновода 3 и отразившись от него, возвращаются к ультразвуковому преобразователю 2. Благодаря обратному пьезоэлектрическому эффекту, на выводах ультразвукового преобразователя возникают электрические импульсы, которые фильтруются и усиливаются до необходимого уровня во втором усилителе 9 и поступают на вход «2» формирователя импульсов 10.Ultrasonic waves, passing to the lower end of the waveguide 3 and reflected from it, return to the ultrasonic transducer 2. Due to the inverse piezoelectric effect, electrical pulses appear at the terminals of the ultrasonic transducer, which are filtered and amplified to the required level in the second amplifier 9 and fed to the input “2 "
Время, за которое ультразвуковые волны проходят волновод 3 и возвращаются к ультразвуковому преобразователю 2, составляетThe time during which the ultrasonic waves travel through the waveguide 3 and return to the ultrasonic transducer 2 is
где L - длина волновода (Фиг.1).where L is the waveguide length (Figure 1).
Мощные импульсы, которые вырабатываются на выходе «1» генератора 7 и возбуждают волновод 3, через усилитель 9 также попадают на вход «2» формирователя импульсов 10. Однако, благодаря тому что они значительно короче импульсов, поступающих с генератора 7 на вход «1» формирователя 10, вход «2» формирователя 10 в течение времени их действия блокируется, их появление не приводит к срабатыванию формирователя.Powerful pulses that are generated at the output “1” of the generator 7 and excite the waveguide 3, also pass through the amplifier 9 to the input “2” of the
На выходе формирователя импульсов 10, построенного на основе одновибратора, образуются последовательности из трех одинаковых импульсов U10, в которых интервалы времени между первым фронтом первого импульса и первыми фронтами второго и третьего импульсов равны соответственно τ1 и τ2 (Фиг.2).At the output of the
Импульсы с выхода формирователя 10 подаются на вход управления ключа 11. Ключ 11 на короткие интервалы времени, определяемые длительностью управляющих импульсов U10, подключает точку соединения линии связи 14 с первым резистором 13 к общему проводу схемы. В результате напряжение U1 на входе ключа приобретает вид прямоугольных импульсов (Фиг.1, 2), и происходят кратковременные изменения тока в линии 14. Изменения тока в линии приводят к изменениям напряжения в точке соединения линии 14 со вторым резистором 15, которые далее с помощью конденсатора 19 и трансформатора 18 преобразуются в последовательности импульсов U2 (Фиг.1, 2), поступающие на входы решающего блока 17.The pulses from the output of the
Первый резистор 13 уменьшает разряд конденсаторов, установленных на входе стабилизатора постоянного напряжения 12, вследствие чего вызванные работой ключа 11 пульсации напряжения на входе стабилизатора 12 являются незначительными и не влияют на работу стабилизатора и питающихся от него блоков.The first resistor 13 reduces the discharge of the capacitors installed at the input of the DC voltage stabilizer 12, as a result of which the ripple caused by the operation of the switch 11 at the input of the stabilizer 12 is insignificant and does not affect the operation of the stabilizer and the blocks supplied from it.
В свою очередь, второй резистор 15 при изменениях тока в линии связи 14 обеспечивает формирование в точке соединения линии 14 с резистором 15 импульсов напряжения, не давая последним гаситься на низком выходном сопротивлении источника напряжения постоянного тока. Благодаря этому обеспечивается большая амплитуда импульсов U2 на вторичной обмотке трансформатора 18 и точное срабатывание пороговых устройств на входе решающего блока 17.In turn, the second resistor 15, when the current changes in the communication line 14, ensures the formation of voltage pulses at the junction point of the line 14 with the resistor 15, preventing the latter from damping at the low output resistance of the DC voltage source. This ensures a large amplitude of the pulses U 2 on the secondary winding of the transformer 18 and the exact operation of the threshold devices at the input of the decision unit 17.
В решающем блоке 17 осуществляется измерение временных интервалов τ1 и τ2 между фронтами импульсов U2 (Фиг.2) и вычисление текущих значений измеряемого уровня по формулеIn the decision block 17, the measurement of time intervals τ 1 and τ 2 between the edges of the pulses U 2 (Figure 2) and the calculation of the current values of the measured level by the formula
где Н - расстояние от верхнего торца волновода 3 до дна резервуара (Фиг.1), h - расстояние от верхнего торца волновода 3 до участка, намагниченного расположенным на поплавке 4 постоянным магнитом 5. При этом определяется коэффициентwhere H is the distance from the upper end of the waveguide 3 to the bottom of the tank (Figure 1), h is the distance from the upper end of the waveguide 3 to the area magnetized by a permanent magnet 5 located on the float 4. In this case, the coefficient
где τ2(t0), v(t0) - соответственно измеренные при фиксированной температуре t0 значения временного интервала τ2 и скорости распространения ультразвуковых волн в волноводе 3.where τ 2 (t 0 ), v (t 0 ) are the values of the time interval τ 2 and the propagation velocity of ultrasonic waves in waveguide 3, respectively measured at a fixed temperature t 0 .
Вследствие того что τ2(t0)v(t0)=2L, коэффициент N численно равен скорости распространения ультразвуковых волн в волноводе 3 при текущем значении температуры, произведение N τ1 и результат измерения не зависят от температуры, и температурные погрешности отсутствуют.Due to the fact that τ 2 (t 0 ) v (t 0 ) = 2L, the coefficient N is numerically equal to the velocity of ultrasonic waves in waveguide 3 at the current temperature, the product N τ 1 and the measurement result are independent of temperature, and there are no temperature errors.
Значения Н и τ2(t0) вводятся в память решающего блока 17 в процессе калибровки уровнемера.The values of H and τ 2 (t 0 ) are entered into the memory of the decision block 17 during the calibration of the level gauge.
Минимальный интервал времени Т между последовательностями информационных импульсов определяется временем, которое необходимо для полного затухания колебательных процессов, вызванных возбуждением ультразвуковых волн в волноводе 3.The minimum time interval T between sequences of information pulses is determined by the time required for the complete attenuation of the vibrational processes caused by the excitation of ultrasonic waves in the waveguide 3.
Таким образом, в предлагаемом уровнемере осуществлена передача информационных сигналов и питание ряда функциональных блоков по одной двухпроводной линии связи. Благодаря тому что передаваемые импульсы идентичны, изменения параметров линии не приводят к изменениям интервалов времени между одинаковыми мгновенными значениями одинаковых импульсов. Поэтому измеряемые интервалы времени τ1 и τ не зависят от параметров линии связи, и предлагаемый уровнемер по сравнению с известными устройствами имеет более высокую точность.Thus, in the proposed level gauge, information signals are transmitted and a number of functional blocks are powered over one two-wire communication line. Due to the fact that the transmitted pulses are identical, changes in the line parameters do not lead to changes in the time intervals between the same instantaneous values of the same pulses. Therefore, the measured time intervals τ 1 and τ do not depend on the parameters of the communication line, and the proposed level gauge in comparison with known devices has a higher accuracy.
В качестве линии связи в уровнемере может быть использован дешевый коаксиальный кабель, что позволяет существенно уменьшить стоимость уровнемера в сравнении с известными устройствами, в которых в связи с особенностями передаваемых сигналов используются специальные витые пары. При этом использование двухпроводной линии связи, с помощью которой организуется питание и передача информационных сигналов, позволяет существенно упростить коммуникации при установке уровнемера. Последнее дает предлагаемому уровнемеру значительное преимущество при использовании его для создания многоканальных систем контроля уровней жидких продуктов.A cheap coaxial cable can be used as a communication line in the level gauge, which can significantly reduce the cost of the level gauge in comparison with known devices, which use special twisted pairs in connection with the features of the transmitted signals. At the same time, the use of a two-wire communication line, with the help of which power and transmission of information signals is organized, can significantly simplify communication when installing the level gauge. The latter gives the proposed level gauge a significant advantage when used to create multi-channel systems for monitoring the levels of liquid products.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005117891/28A RU2289795C1 (en) | 2005-06-09 | 2005-06-09 | Level meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005117891/28A RU2289795C1 (en) | 2005-06-09 | 2005-06-09 | Level meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2289795C1 true RU2289795C1 (en) | 2006-12-20 |
Family
ID=37666911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005117891/28A RU2289795C1 (en) | 2005-06-09 | 2005-06-09 | Level meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2289795C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482453C2 (en) * | 2007-10-01 | 2013-05-20 | Меджитт (Нью Гэмпшир), Инк., | System and method for accurate measurement of fluid level in vessel |
| US8549909B2 (en) | 2007-10-01 | 2013-10-08 | Meggitt (Orange County), Inc. | Vessel probe connector with solid dielectric therein |
| US8794063B2 (en) | 2007-01-08 | 2014-08-05 | Meggitt (Orange County), Inc. | System and method for optimizing sweep delay and aliasing for time domain reflectometric measurement of liquid height within a tank |
| RU2792324C2 (en) * | 2021-02-24 | 2023-03-21 | Общество с ограниченной ответственностью "АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ-НН" | Acoustic impedance ultrasonic liquid level indicator |
-
2005
- 2005-06-09 RU RU2005117891/28A patent/RU2289795C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8794063B2 (en) | 2007-01-08 | 2014-08-05 | Meggitt (Orange County), Inc. | System and method for optimizing sweep delay and aliasing for time domain reflectometric measurement of liquid height within a tank |
| RU2482453C2 (en) * | 2007-10-01 | 2013-05-20 | Меджитт (Нью Гэмпшир), Инк., | System and method for accurate measurement of fluid level in vessel |
| US8549909B2 (en) | 2007-10-01 | 2013-10-08 | Meggitt (Orange County), Inc. | Vessel probe connector with solid dielectric therein |
| US9453755B2 (en) | 2007-10-01 | 2016-09-27 | Meggitt (Orange County), Inc. | TDR fluid level sensor |
| RU2792324C2 (en) * | 2021-02-24 | 2023-03-21 | Общество с ограниченной ответственностью "АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ-НН" | Acoustic impedance ultrasonic liquid level indicator |
| RU225709U1 (en) * | 2023-11-27 | 2024-05-03 | Общество с ограниченной ответственностью "АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ - НН" | Acoustic impedance ultrasonic level indicator for viscous and solidifying liquids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5421193A (en) | Method and apparatus for leak detection with float excitation and self-calibration | |
| CN105527342B (en) | Pipe inspection apparatus and pipe inspection method | |
| EP0264991A1 (en) | Ultrasonic flow meter | |
| JP2960726B2 (en) | Device for measuring and / or monitoring the filling level | |
| HU224859B1 (en) | Method and arrangement for detecting overfilling of a liquid in a vessel by pulse propation time during measuring of level | |
| RU2289795C1 (en) | Level meter | |
| US8180582B2 (en) | System and method for sensing liquid levels | |
| US7612554B2 (en) | Bipolar interrogation for magnetostrictive transducers | |
| CN112964319B (en) | Multi-frequency array ultrasonic flowmeter | |
| US5938075A (en) | Powder feeder and method for driving powder feeder | |
| RU134631U1 (en) | MAGNETOSTRICTION CONVERTER OF LINEAR MOVEMENTS | |
| JPS59183537A (en) | Method and device for transmitting signal for transmitting signal without electrically connecting via conductor wall such as hull | |
| JP2003014515A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
| RU2222786C1 (en) | Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge | |
| RU195795U1 (en) | LEVEL | |
| RU2374608C1 (en) | Method of measuring linear displacement | |
| RU189910U1 (en) | Level | |
| RU2391626C1 (en) | Method of measuring linear displacement and device for realising said method | |
| EP3911452B1 (en) | Air suspension device comprising an ultrasonic transducer device | |
| KR101093002B1 (en) | Sonic transducer improved in temperature sensing unit | |
| RU2463566C1 (en) | Method of determining level of liquid and floating magnetostrictive level gauge for realising said method | |
| JPH10290495A (en) | Sound signal transmission method, its equipment, sound signal reception method, its equipment and sound wave signal transmission/reception processing system | |
| RU2517919C2 (en) | Magnetostriction level gauge | |
| JPH0348498Y2 (en) | ||
| RU2064666C1 (en) | Ultrasonic level gauge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070610 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150610 |