RU2330245C2 - Multichannel magnetostrictive level gauge - Google Patents

Multichannel magnetostrictive level gauge Download PDF

Info

Publication number
RU2330245C2
RU2330245C2 RU2006120780/28A RU2006120780A RU2330245C2 RU 2330245 C2 RU2330245 C2 RU 2330245C2 RU 2006120780/28 A RU2006120780/28 A RU 2006120780/28A RU 2006120780 A RU2006120780 A RU 2006120780A RU 2330245 C2 RU2330245 C2 RU 2330245C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
level
encoding
indicator
computing
Prior art date
Application number
RU2006120780/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006120780A (en
Inventor
Станислав Борисович Демин (RU)
Станислав Борисович Демин
Original Assignee
Пензенская государственная технологическая академия
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 Пензенская государственная технологическая академия filed Critical Пензенская государственная технологическая академия
Priority to RU2006120780/28A priority Critical patent/RU2330245C2/en
Publication of RU2006120780A publication Critical patent/RU2006120780A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2330245C2 publication Critical patent/RU2330245C2/en

Links

Landscapes

  • Level Indicators Using A Float (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: measuring instruments; conversion means.
SUBSTANCE: apparatus comprises level gauge bodies of reference and measurement channels 1, 2, reading amplifiers 3, 4, service fluid source 5, pipeline 6, permanent throttles 7, synchronisation unit 8, encoding and calculating unit 9, display unit 10 and control bus 11. Moreover, the gauge bodies contain working fluid 12, magnetostrictive acoustic duct 13, float 14, magnet 15, electro-acoustic alarm converter 16 and limit stop 17. The level measurement and control consist in setting the level gauges of the reference and measurement channels to predetermined level values of a process object under control, measuring current level values in relative units, comparing obtained results and generating signals of deviation from the predetermined value having a timing frequency of the apparatus synchronisation unit. Measurement results are displayed in the form of code values generated by the encoding and calculating unit 9 by the display unit 10.
EFFECT: extending the functional capabilities and the field of technical application.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и предназначено для использования в технических системах измерения и контроля уровня технологических объектов в относительных единицах.The invention relates to measuring and conversion equipment and is intended for use in technical systems for measuring and monitoring the level of technological objects in relative units.

Известен уровнемер [1], содержащий прямолинейный звукопровод из магнитострикционного материала с распределенной по всей его рабочей длине обмоткой и излучающего пьезоэлемента, закрепленного на торцевой поверхности, вдоль которого перемещается поплавковый элемент с магнитом, разделяющий границу жидкой среды, а также последовательно включенные генератор электрических сигналов, усилитель и решающий блок.A known level gauge [1], containing a rectilinear sound duct made of magnetostrictive material with a winding distributed along its entire working length and a radiating piezoelectric element mounted on the end surface, along which a float element with a magnet moves, separating the boundary of the liquid medium, and also an electric signal generator connected in series, amplifier and solver.

Известен другой уровнемер [2], состоящий из прямолинейного магнитострикционного звукопровода с пьезоэлементом и распределенной измерительной обмоткой, заключенных в герметизированную трубку, вдоль которой перемещается поплавковый элемент с постоянным магнитом, а также двух усилителем и формирователя импульсов, генератора импульсов и решающего блока.Another level gauge [2] is known, consisting of a rectilinear magnetostrictive sound pipe with a piezoelectric element and a distributed measuring winding enclosed in a sealed tube along which a float element with a permanent magnet moves, as well as two amplifiers and a pulse shaper, a pulse generator and a decisive unit.

В качестве прототипа заявленного устройства выбран уровнемер [3], содержащий прямолинейный звукопровод из магнитострикционного материала с отражающей нагрузкой и неподвижным электроакустическим преобразователем, вдоль которого перемещается поплавковый элемент с магнитом, фиксирующий уровень раздела контролируемой среды, а также последовательно включенные усилитель считывания, блок кодирования и вычислений и усилитель записи.As a prototype of the claimed device, a level gauge [3] was selected, containing a straight-line sound duct made of magnetostrictive material with a reflective load and a stationary electro-acoustic transducer, along which a float element with a magnet moves, which fixes the interface level of the controlled medium, as well as a readout amplifier, a coding and calculation unit connected in series and recording amplifier.

Известные устройства [1-3] имеют общие недостатки, заключающиеся в невозможности проводить измерение и контроль уровня технологических объектов в относительных единицах. Устройства [1, 2] имеют сложный в изготовлении и дорогостоящий первичный преобразователь акустического сигнала (индикатор уровня) с распределенной обмоткой, где чувствительность по перемещению соизмерима с физической длиной звукопровода. Применение пьезоизлучателя в акустическом тракте первичного преобразователя снижает общую надежность устройств из-за временного изменения параметров механического контакта «пьезоэлемент звукопровод». Устройство-прототип [3] имеет более простую схему построения акустического тракта первичного преобразователя и обладает более высокой помехоустойчивостью и разрешающей способностью относительно известного устройства [1]. Однако применяемый способ измерения не позволяет осуществлять контроль уровня одновременно в нескольких точках объекта в относительных величинах. Это ограничивает его функциональные возможности и область технического использования.Known devices [1-3] have common disadvantages in that it is impossible to measure and control the level of technological objects in relative units. Devices [1, 2] have a difficult to manufacture and expensive primary acoustic signal transducer (level indicator) with a distributed winding, where the sensitivity to movement is commensurate with the physical length of the sound duct. The use of a piezoelectric transducer in the acoustic path of the primary transducer reduces the overall reliability of the devices due to a temporary change in the parameters of the mechanical contact “piezoelectric sound pipe”. The prototype device [3] has a simpler scheme for constructing the acoustic path of the primary transducer and has a higher noise immunity and resolution with respect to the known device [1]. However, the applied measurement method does not allow level control at several points of the object in relative values simultaneously. This limits its functionality and technical use.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей и области технического использования.The technical result of the invention is to expand the functionality and technical use.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный магнитострикционный индикатор уровня, содержащий блок кодирования и вычислений и опорный канал, включающий корпус индикатора, в котором соосно закреплены прямолинейный звукопровод из магнитострикционного материала с поплавковым элементом и магнитом, разделяющие границу рабочих сред и выполненные с возможностью перемещения вдоль звукопровода в пределах ограничителя перемещений, установленного в верхней части корпуса индикатора, выше него на звукопроводе, на опорном расстоянии от его свободного конца, жестко закреплен сигнальный электроакустический преобразователь, подключенный через усилитель считывания к информационному входу блока кодирования и вычислений, дополнительно введены N измерительных каналов, идентичных опорному и подключенных к остальным информационным входам блока кодирования и вычислений, блок индикации, подключенный к соответствующим выходам блока кодирования и вычислений, блок синхронизации, подключенный к звукопроводам индикаторов опорного и измерительных каналов и входу синхронизации блока кодирования и вычислений, а его управляющий вход подключен к шине управления, источник рабочей жидкости, подключенный через трубопроводы с постоянными дросселями к рабочим полостям корпусов индикаторов опорного и измерительного каналов.This goal is achieved by the fact that in a multi-channel magnetostrictive level indicator containing a coding and computing unit and a reference channel, including an indicator housing, in which a rectilinear sound duct made of magnetostrictive material with a float element and a magnet is coaxially fixed, separating the boundary of the working media and made to move along the sound pipe within the movement limiter installed in the upper part of the indicator housing, above it in the sound pipe, at the reference distance from its free end, the signal electro-acoustic transducer is connected rigidly, connected through a reading amplifier to the information input of the encoding and computing unit, N measurement channels are added that are identical to the reference and connected to the other information inputs of the encoding and computing unit, an indication unit connected to the corresponding outputs of the unit encoding and computing, synchronization unit connected to the sound ducts of the indicators of the reference and measuring channels and the synchronization input uu block coding and calculations, and its control input connected to the control bus, the source of working fluid, connected through pipes with constant throttles working chamber to the reference and measurement channels indicators.

Устройство поясняется чертежом, где показана блок-схема многоканального магнитострикционного индикатора уровня.The device is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a multi-channel magnetostrictive level indicator.

Многоканальный магнитострикционный индикатор уровня (чертеж) содержит корпуса 1, 2 индикаторов уровня опорного и N измерительных каналов, выполненных из немагнитного материала, усилители 3, 4 считывания, источник 5 рабочей жидкости, трубопровод 6 с постоянными дросселями 7, блок 8 синхронизации, блок 9 кодирования и вычислений (БКиВ), блок 10 индикации, шину 11 управления. В корпусах индикаторов уровня опорного и измерительных каналов находятся рабочая среда 12 в виде жидкости, прямолинейный магнитострикционный звукопровод 13, поплавок 14 с магнитом 15, сигнальный электроакустический преобразователь (ЭАП) 16 и ограничитель 17 перемещений.Multichannel magnetostrictive level indicator (drawing) contains cases 1, 2 of reference level indicators and N measuring channels made of non-magnetic material, amplifiers 3, 4 of reading, source 5 of working fluid, pipeline 6 with constant chokes 7, synchronization block 8, coding block 9 and computing (BKiV), the display unit 10, the control bus 11. In the cases of level indicators of the reference and measuring channels are a working medium 12 in the form of a liquid, a rectilinear magnetostrictive sound pipe 13, a float 14 with a magnet 15, a signal electro-acoustic transducer (EAP) 16 and a limiter 17 of movements.

Источник 5 рабочей жидкости через трубопроводы 6 с постоянными дросселями 7 подключен к корпусам 1, 2 индикаторов уровня опорного и измерительных каналов. В корпусах 1, 2 каждого индикатора уровня соосно закреплены прямолинейные магнитострикционные звукопроводы 13 с поплавковыми элементами 14 и постоянными магнитами 15, разделяющие границы рабочих сред. Последние выполнены с возможностью перемещения вдоль звукопроводов 13 в пределах ограничителей 17 перемещений, установленных в верхней части корпусов 1, 2. Выше ограничителей 17 на звукопроводах 13, на опорных расстояниях от их свободных концов, жестко закреплены сигнальные ЭАП 16, подключенные через усилители 3, 4 считывания к информационным входам БКиВ 9. Его выходы подключены к блоку 10 индикации, а вход синхронизации - к одному из выходов блока 8 синхронизации. Другие выходы БКиВ 9 подключены к звукопроводам 13 индикаторов уровня опорного и измерительных каналов, а управляющий вход подключен к шине 11 управления.The source 5 of the working fluid through pipelines 6 with constant chokes 7 is connected to the cases 1, 2 of the level indicators of the reference and measuring channels. In the cases 1, 2 of each level indicator, rectilinear magnetostrictive sound conductors 13 with float elements 14 and permanent magnets 15 separating the boundaries of the working media are coaxially fixed. The latter are made with the possibility of moving along the sound ducts 13 within the limiters 17 displacements installed in the upper part of the housings 1, 2. Above the limiters 17 on the sound ducts 13, at reference distances from their free ends, the signal electronic EAF 16 are rigidly fixed, connected through amplifiers 3, 4 reading to the information inputs BKiV 9. Its outputs are connected to the display unit 10, and the synchronization input to one of the outputs of the synchronization unit 8. Other outputs BKiV 9 are connected to the sound ducts 13 level indicators of the reference and measuring channels, and the control input is connected to the control bus 11.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Первоначально устройство (чертеж) заблокировано и не реагирует на изменения положений поплавков 14 индикаторов уровня опорного и N измерительных каналов. Перевод устройства в рабочий режим осуществляется после подачи управляющего сигнала «Управление» по шине 11 управления. В этом режиме блоком 8 синхронизации вырабатываются импульсные сигналы с периодом Топр≤Тизм, где Тизм - время измерения уровня, которые поступают на вход синхронизации БКиВ 9, подготавливая его к работе, и в среды магнитострикционных звукопроводов 13 индикаторов уровня опорного и измерительного каналов.Initially, the device (drawing) is locked and does not respond to changes in the position of the floats 14 of the level indicators of the reference and N measuring channels. The transfer of the device to the operating mode is carried out after the supply of the control signal "Management" on the control bus 11. In this mode, the synchronization unit 8 generates pulse signals with a period T ≤T opr MOD, MOD where T - time of the level measurement, which is input to the synchronization BKiV 9, preparing it for operation, and in the environment of the magnetostrictive acoustic lines 13 level reference and measurement channels indicators .

В результате прохождения токовых импульсов записи через звукопроводы 13 опорного и измерительных каналов в их средах под магнитами 15 поплавков 14, регистрирующих уровни жидкости hоп, hx источника 5 рабочей жидкости в корпусах 1, 2 индикаторов уровня, образуются крутильные ультразвуковые волны (УЗВ) нулевого порядка (эф. Видемана).As a result of the passage of current recording pulses through the sound ducts 13 of the reference and measuring channels in their media under the magnets 15 of the floats 14, which record the liquid levels h op , h x of the source 5 of the working fluid in the bodies 1, 2 of the level indicators, torsion ultrasonic waves (USWs) of zero order (eff. Wiedemann).

Эти упругие волны распространяются в обе стороны по звукопроводам 13 с фазовой скоростью Vкр и в искомые моменты времени:These elastic waves propagate in both directions along the sound ducts 13 with a phase velocity V cr and at the desired time points:

Figure 00000002
Figure 00000002

считываются сигнальными ЭАП 16 индикаторов уровня (эф. Виллари). Так, например, одни УЗВ от магнитов 15 поплавков 14 распространяются в стороны сигнальных ЭАП 16 и ими в некоторые моменты времени считываются. Информационные сигналы считывания ЭАП 16 усиливаются канальными усилителями 3, 4 считывания и поступают на информационные входы БКиВ 9, где преобразуются в прямоугольные видеоимпульсы, формирующие временные интервалы искомых уровней (1).16 level indicators (ef. Villari) are read by EAP signals. So, for example, one ultrasound from the magnets 15 of the floats 14 propagate in the direction of the signal EAP 16 and are read by them at some points in time. The readout information signals of the EAP 16 are amplified by channel readout amplifiers 3, 4 and are fed to the information inputs of БКиВ 9, where they are converted into rectangular video pulses forming the time intervals of the desired levels (1).

Одновременно другие УЗВ от магнитов 15 поплавков 14 опорного и измерительных каналов распространяются по звукопроводам 13 в противоположную сторону. В некоторые моменты времени достигают их свободных концов, испытывают отражение практически без изменения формы акустической волны, изменяя направление своего движения и также считываются сигнальными ЭАП 16. По этим информационным сигналам в БКиВ 9 завершается формирование временных интервалов (1) уровней и осуществляется их дискретизация частотой fо с последующим формированием кодов опорного и измерительных уровней hоп, hx:At the same time, other ultrasonic vibrations from magnets 15 of the floats 14 of the reference and measuring channels propagate along the sound ducts 13 in the opposite direction. At some points in time, reach their free ends, experience reflection almost without changing the shape of the acoustic wave, changing the direction of their movement, and are also read by the signal EAP 16. Based on these information signals in BC&V 9, the formation of time intervals (1) of the levels is completed and they are discretized with a frequency f about with the subsequent formation of codes of the reference and measuring levels h op , h x :

Figure 00000003
и
Figure 00000004
Figure 00000003
and
Figure 00000004

Далее эти коды (2) сравниваются между собой в БКиВ 9, результатом которого являются формирование информационных сигналов по N измерительным каналам соответствия или нет требуемого уровня hоп:Further, these codes (2) are compared with each other in BKiV 9, the result of which is the formation of information signals through N measuring channels of correspondence or not the required level h op :

Figure 00000005
Figure 00000005

и отображаются блоком 10 индикации по каждому из N измерительному каналу, который формирует световую (звуковую) информацию достижения паритетности (3) уровней hоп=hx.i.and are displayed by the display unit 10 for each of the N measuring channels, which generates light (sound) information of parity achievement (3) of the levels h op = h xi .

Для повышения помехоустойчивости индикаторов уровня опорного и измерительных каналов устройства сигнальные ЭАП 16 закреплены на опорных расстояниях (1/2 длины УЗВ кручения) от верхних свободных концов звукопроводов 13, что позволяет формировать информационные сигналы считывания удвоенной амплитуды. Частота опроса fопр=1/Топр опорного и измерительных каналов выбирается из условия времени затухания акустических волн в звукопроводах 13 индикаторов уровня. При снятии сигнала «Управление» по шине 11 управления работа устройства блокируется и оно переходит в режим ожидания. В случае возникновения сбойной ситуации по каналам измерения, приводящей к переполнению счетных схем, в БКиВ 9 вырабатывается сигнал ошибки, который отображается блоком 10 индикации, чем достигается повышение надежности устройства.To increase the noise immunity of the level indicators of the reference and measuring channels of the device, the signal EAP 16 is fixed at the reference distances (1/2 of the length of the ultrasonic torsion ultrasound) from the upper free ends of the sound ducts 13, which makes it possible to form information signals for reading double the amplitude. The sampling frequency f opr = 1 / T ref of the reference and measuring channels is selected from the condition of the acoustic wave attenuation time in the sound lines of 13 level indicators. When you remove the signal "Management" on the control bus 11, the device is blocked and it goes into standby mode. In the event of a malfunction on the measurement channels, leading to an overflow of the counting circuits, an error signal is generated in BC&V 9, which is displayed by the indication unit 10, thereby increasing the reliability of the device.

Таким образом, использование дополнительно N измерительных каналов наделяет предлагаемое устройство более широкими функциональными возможностями, позволяя производить измерение уровня в относительных единицах одновременно в нескольких точках технологического объекта, способствуя расширению области его технического использования. Это отличает его от известных аналогов и прототипа.Thus, the use of additional N measuring channels gives the proposed device broader functional capabilities, allowing level measurement in relative units simultaneously at several points of the technological object, contributing to the expansion of its technical use. This distinguishes it from well-known analogues and prototype.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. №838381, (СССР) G01F 23/28. БИ№22, 1981.1. A.S. No. 838381, (USSR) G01F 23/28. BI No. 22, 1981.

2. Патент РФ №2060472. G01F 23/28. БИ №14, 1996.2. RF patent No. 2060472. G01F 23/28. BI No. 14, 1996.

3. Патент РФ №2213940. G01F 23/28, 23/30. БИ №28, 2003, прототип.3. RF patent No. 2213940. G01F 23/28, 23/30. BI No. 28, 2003, prototype.

Claims (1)

Многоканальный магнитострикционный индикатор уровня, содержащий блок кодирования и вычислений и опорный канал, включающий корпус индикатора, в котором соосно закреплены прямолинейный звукопровод из магнитострикционного материала с поплавковым элементом и магнитом, разделяющими границу рабочих сред и выполненными с возможностью перемещения вдоль звукопровода в пределах ограничителя перемещений, установленного в верхней части корпуса индикатора, выше него на звукопроводе, на опорном расстоянии от его свободного конца, жестко закреплен сигнальный электроакустический преобразователь, подключенный через усилитель считывания к информационному входу блока кодирования и вычислений, отличающийся тем, что в него дополнительно введены N измерительных каналов, идентичных опорному и подключенных к остальным информационным входам блока кодирования и вычислений, блок индикации, подключенный к соответствующим выходам блока кодирования и вычислений, блок синхронизации, подключенный к звукопроводам индикаторов опорного и измерительных каналов и входу синхронизации блока кодирования и вычислений, а его управляющий вход подключен к шине управления, источник рабочей жидкости, подключенный через трубопроводы с постоянными дросселями к рабочим полостям корпусов индикаторов опорного и измерительного каналов.A multichannel magnetostrictive level indicator comprising a coding and computing unit and a reference channel including an indicator housing in which a rectilinear sound duct made of magnetostrictive material with a float element and a magnet separating the boundary of the working medium and made with the possibility of moving along the sound duct within the movement limiter set in the upper part of the indicator housing, above it in the sound duct, at a reference distance from its free end, is rigidly fixed a signal electro-acoustic transducer connected through a read amplifier to the information input of the encoding and computing unit, characterized in that it additionally contains N measuring channels identical to the reference one and connected to the other information inputs of the encoding and computing unit, an indication unit connected to the corresponding outputs of the unit encoding and computing, the synchronization unit connected to the sound ducts of the indicators of the reference and measuring channels and the synchronization input of the unit to coding and computing, and its control input is connected to the control bus, the source of the working fluid is connected via pipelines with constant chokes to the working cavities of the indicator and reference channel indicator housings.
RU2006120780/28A 2006-06-13 2006-06-13 Multichannel magnetostrictive level gauge RU2330245C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120780/28A RU2330245C2 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Multichannel magnetostrictive level gauge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120780/28A RU2330245C2 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Multichannel magnetostrictive level gauge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006120780A RU2006120780A (en) 2007-12-27
RU2330245C2 true RU2330245C2 (en) 2008-07-27

Family

ID=39018571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006120780/28A RU2330245C2 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Multichannel magnetostrictive level gauge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2330245C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006120780A (en) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU746996B2 (en) Fluid parameter measurement in pipes using acoustic pressures
US7181955B2 (en) Apparatus and method for measuring multi-Phase flows in pulp and paper industry applications
MXPA00012769A (en) Fluid parameter measurement in pipes using acoustic pressures.
US10641641B2 (en) Method for ascertaining a characteristic variable for evaluating a measuring arrangement comprising a clamp-on, ultrasonic, flow measuring device and a pipe and/or for evaluating measurement operation of such a measuring arrangement
RU2330245C2 (en) Multichannel magnetostrictive level gauge
RU2319935C1 (en) Magnetostrictional level gauge
RU2222786C1 (en) Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge
RU2310174C1 (en) Ultrasonic level meter
Ayob et al. Design consideration for front-end system in ultrasonic tomography
RU2298156C1 (en) Level meter-indicator
RU2298155C1 (en) Magnetostrictive level meter-indicator
RU134631U1 (en) MAGNETOSTRICTION CONVERTER OF LINEAR MOVEMENTS
RU2710007C1 (en) Bypass level gauge
US11408986B1 (en) Reverse acoustic calibration method
RU155410U1 (en) ADAPTIVE MAGNETOSTRICTION CONVERTER OF VEHICLE LEVEL AND DENSITY OF FUEL FUEL (ITS OPTIONS)
Yasoveev et al. Implementation methods of self-calibration in intelligent magnetostrictive transformers of linear displacements
RU208494U1 (en) MAGNETOSTRICTION LEVEL FOR LIQUID LEVEL MEASUREMENT WITH COMPENSATION OF ERRORS CAUSED BY LINEAR EXPANSION OF THE TANK WALLS
RU2299407C2 (en) Ultrasound gage-indicator
JPS6073311A (en) Ultrasonic-wave water-level measuring apparatus
RU2064666C1 (en) Ultrasonic level gauge
SU1002966A1 (en) Device for measuring liquid and gaseous media flow speed and consumption rate
RU2298154C1 (en) Ultrasound level meter
RU2089850C1 (en) Clinometer
Rupitsch et al. Measurement of Physical Quantities and Process Measurement Technology
RU189910U1 (en) Level

Legal Events

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

Effective date: 20080614