RU2463566C1 - Method of determining level of liquid and floating magnetostrictive level gauge for realising said method - Google Patents

Method of determining level of liquid and floating magnetostrictive level gauge for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2463566C1
RU2463566C1 RU2011114314/28A RU2011114314A RU2463566C1 RU 2463566 C1 RU2463566 C1 RU 2463566C1 RU 2011114314/28 A RU2011114314/28 A RU 2011114314/28A RU 2011114314 A RU2011114314 A RU 2011114314A RU 2463566 C1 RU2463566 C1 RU 2463566C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
float
sound
level
electric pulse
time interval
Prior art date
Application number
RU2011114314/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Леонидович Пущин (RU)
Евгений Леонидович Пущин
Равиль Рахимович Рахимов (RU)
Равиль Рахимович Рахимов
Роман Равилевич Рахимов (RU)
Роман Равилевич Рахимов
Тимур Аркадьевич Саитов (RU)
Тимур Аркадьевич Саитов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Новейшие Информационные Решения"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Новейшие Информационные Решения" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Новейшие Информационные Решения"
Priority to RU2011114314/28A priority Critical patent/RU2463566C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2463566C1 publication Critical patent/RU2463566C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Level Indicators Using A Float (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: method involves generating and transmitting an electric pulse of given duration, converting the generated electric pulse to ultrasonic oscillations in an acoustic line, converting the ultrasonic oscillations to electric oscillations on an acoustic transducer, measuring the time interval of passage of ultrasonic oscillations, determining the level of the liquid from the known speed of sound in the acoustic line and the measured time interval, wherein alternating magnetic flux is generated locally on the level of the measured liquid. The floating level gauge has an electroconductive acoustic line, a processing unit, a float mounted on the acoustic line and capable of moving along said acoustic line, and a conducting element. The level gauge also has an alternating current generator, an acoustic transducer connected to the top end of the acoustic line, a discriminator-former, an intermediate transformer, and the float has an electric pulse generator, a rectifier, a toroidal transformer and an exciting coil lying concentrically with the opening of the float, said exciting coil being connected to the electric pulse generator. ^ EFFECT: high reliability and accuracy of measurement owing to localisation of magnetic flux energy on the level of the position of the float on the surface of the liquid. ^ 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости преимущественно в резервуарах.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the liquid level mainly in tanks.

Известен способ измерения уровня жидкости, основанный на вычислении интервала времени между моментом возбуждения звуковой волны в звукопроводе и появлением электрического импульса на измерительной обмотке. Появление этого электрического импульса происходит в связи с магнитоупругим эффектом (АС СССР 3838381, МПК G01F 23/28, 1981 г.).A known method of measuring the liquid level, based on the calculation of the time interval between the moment of excitation of the sound wave in the sound pipe and the appearance of an electric pulse on the measuring winding. The appearance of this electrical impulse occurs in connection with the magnetoelastic effect (AS USSR 3838381, IPC G01F 23/28, 1981).

Известен магнитострикционный уровнемер (патент РФ №2083956, МПК G01F 23/28, 1997 г.), содержащий чувствительный элемент, помещенный в диэлектрическую трубку, которая герметизирована в нижней части и устойчива к взаимодействию с жидкостью, уровень которой измеряется; звукопровод из проволоки (стержня) из магнитострикционного материала (материала со значительным магнитоупругим эффектом, например из низкоуглеродистой стали), равномерно намотанную виток к витку на звукопроводе измерительную обмотку, длина которой и определяет диапазон измерения уровня h, пьезоизлучатель, поплавок с блоком из n постоянных магнитов, где n=1,2…i, размещенных равномерно вокруг звукопровода на изолирующей оболочке с возможностью перемещения вдоль нее, а также груз, прикрепляемый к нижнему концу звукопровода в рабочем состоянии для его натяжения, линию связи, соединяющую измерительную обмотку с блоком вторичной электронной аппаратуры (вычислителей), а также вторую линию связи, соединяющую выводные концы пьезоизлучателя с блоком вторичной электронной аппаратуры с генератором ультразвуковых колебаний, входящую в состав блока.Known magnetostrictive level gauge (RF patent No. 2083956, IPC G01F 23/28, 1997), containing a sensing element placed in a dielectric tube, which is sealed in the lower part and is resistant to interaction with the liquid, the level of which is measured; a sound pipe made of a wire (rod) made of magnetostrictive material (a material with a significant magnetoelastic effect, for example, low-carbon steel), a measuring coil uniformly wound round to round on a sound pipe, the length of which determines the range of level measurement h, a piezo emitter, a float with a block of n permanent magnets , where n = 1,2 ... i, placed evenly around the sound duct on the insulating shell with the possibility of movement along it, as well as the load attached to the lower end of the sound duct in working condition uu for its tension link connecting a measuring winding unit with a secondary electronic equipment (calculators), and the second communication line connecting terminal ends with a block piezo secondary electronic apparatus with the ultrasonic vibration generator that is part of the block.

Известные технические решения обладают недостатком, обусловленным тем, что необходимость подачи больших напряжений (выше 20 В) на пьезоизлучатель для обеспечения устойчивой работы устройства усложняет разработку оборудования взрывозащищенного исполнения. Кроме того, повышение точности требует установки в поплавке сложной системы магнитов, а также дорогостоящей технологии намотки измерительной обмотки на всю длину диапазона измерений.Known technical solutions have a disadvantage due to the fact that the need to supply large voltages (above 20 V) to the piezo emitter to ensure stable operation of the device complicates the development of explosion-proof equipment. In addition, increasing accuracy requires the installation of a complex system of magnets in the float, as well as the expensive technology of measuring coil winding over the entire length of the measurement range.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения уровня жидкости магнитострикционным уровнемером (патент РФ №2222786, МПК G01F 23/28, опубл. 27.01.2004 г.), включающий формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе посредством деформации звукопровода, формируя по всей длине обмотки катушки возбуждения переменный магнитный поток путем подачи сформированного электрического импульса заданной длительности в обмотку катушки возбуждения, воздействуя протекающим через сечение обмотки катушки возбуждения переменным магнитным потоком на постоянное магнитное поле и изменяя результирующую магнитного поля, формирование постоянного магнитного поля на уровне измеряемой жидкости, преобразование ультразвуковых колебаний в электрические колебания путем деформации кристалла сегнетоэлектрика пьезоприемника под воздействием ультразвуковых колебаний, измерение интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, определение по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, причем за интервал времени прохождения ультразвуковых колебаний принимают интервал времени между моментом времени подачи сформированного импульса заданной длительности на обмотку катушки возбуждения и моментом времени формирования электрических колебаний на пьезоприемнике.Closest to the proposed is a method of measuring the liquid level with a magnetostrictive level gauge (RF patent No. 2222786, IPC G01F 23/28, publ. 01/27/2004), including the formation and supply of an electric pulse of a given duration, the conversion of the generated electric pulse to ultrasonic vibrations in the sound duct by deforming the sound duct, forming an alternating magnetic flux along the entire length of the winding of the field coil by supplying an generated electrical pulse of a given duration to the winding excitation ears, acting on a constant magnetic field flowing through the winding of the field coil of the field coil and changing the resultant magnetic field, the formation of a constant magnetic field at the level of the measured fluid, the conversion of ultrasonic vibrations into electrical vibrations by deforming the piezoelectric receiver's ferroelectric crystal under the influence of ultrasonic vibrations, measuring the interval transit time of ultrasonic vibrations, determination by known sound velocity in the sound duct and the measured time interval of the liquid level, and for the time interval of the passage of ultrasonic vibrations take the time interval between the time of supply of the generated pulse of a given duration to the coil of the excitation coil and the time of formation of electrical oscillations on the piezoelectric receiver.

Недостаток данного способа заключается в том, что энергия возбуждающего импульса в обмотке распределена на всю длину звуковода, что определяет малую чувствительность способа. Слабый звуковой сигнал при этом подвержен искажениям при плохой акустической обстановке (шум вливаемой жидкости, производственные шумы и прочее). Кроме того, намотка катушки возбуждения по всей длине звукопровода технологически сложна и трудоемка. Повышение точности измерений требует установки сложной системы магнитов, что также удорожает конструкцию.The disadvantage of this method is that the energy of the exciting pulse in the winding is distributed over the entire length of the sound guide, which determines the low sensitivity of the method. At the same time, a weak sound signal is subject to distortion in poor acoustic conditions (noise of the infused fluid, industrial noise, etc.). In addition, the winding of the field coil along the entire length of the sound pipe is technologically complex and time-consuming. Improving the accuracy of measurements requires the installation of a complex system of magnets, which also increases the cost of construction.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является ультразвуковой уровнемер (патент РФ №2104501, МПК G01F 23/28, опубл. 10.02.1998 г.), который содержит генератор звуковых импульсов, соединенный с первым концом волновода, поплавок, концентрично установленный на волноводе с возможностью перемещения вдоль него, размещенные в поплавке первую катушку связи и постоянный магнит, поляризованный вдоль отверстия поплавка, блок обработки, вторую и третью катушки связи, причем первая катушка связи установлена на поверхности отверстия поплавка, постоянный магнит расположен с внешней стороны первой катушки связи, вторая катушка связи намотана на введенный первый замкнутый магнитопровод и соединена выводами с выводами первой катушки связи, первый замкнутый магнитопровод расположен в поплавке, и его отверстие совпадает с отверстием поплавка, волновод выполнен электропроводным, и его концы электрически связаны между собой через проводящий элемент с образованием короткозамкнутого витка, блок обработки включает предварительный усилитель и подключен к выводам третьей катушки связи, намотанной на введенный второй замкнутый магнитопровод, расположенный концентрично на одной из образующих короткозамкнутого витка.Closest to the proposed device is an ultrasonic level meter (RF patent No. 2104501, IPC G01F 23/28, publ. 02/10/1998), which contains a sound pulse generator connected to the first end of the waveguide, a float concentrically mounted on the waveguide with the ability to move along it, the first coupling coil and a permanent magnet polarized along the bore of the float, the processing unit, the second and third coupling coils placed in the float, the first coupling coil mounted on the surface of the bore of the float, a constant the rotor is located on the outside of the first coupling coil, the second coupling coil is wound on the inserted first closed magnetic circuit and connected to the leads of the first coupling coil, the first closed magnetic circuit is located in the float, and its hole coincides with the hole of the float, the waveguide is electrically conductive, and its ends are electrically interconnected through a conductive element with the formation of a short-circuited coil, the processing unit includes a pre-amplifier and is connected to the terminals of the third communication coil, wound th to the introduced second closed magnetic circuit, located concentrically on one of the generators of the closed loop.

Недостатком данного устройства является наличие значительных потерь на перемагничивание магнитопроводов второй и третьей катушек связи. Кроме того, короткозамкнутый виток, соединяющий вторую и третью катушки связи, образует рамочную антенну, в которой часть полезного сигнала расходуется на радиоизлучение. Если стенки резервуара с жидкостью сделаны из материала, не экранирующего электромагнитные помехи, эта антенна также и принимает помехи. В результате полезный сигнал ослабляется на фоне шумов, что приводит к потере точности, а иногда и невозможности измерения.The disadvantage of this device is the presence of significant losses on the magnetization reversal of the magnetic circuits of the second and third communication coils. In addition, a short-circuited coil connecting the second and third communication coils forms a loop antenna, in which part of the useful signal is spent on radio emission. If the walls of the fluid reservoir are made of a material that does not shield electromagnetic interference, this antenna also receives interference. As a result, the useful signal is attenuated against the background of noise, which leads to a loss of accuracy, and sometimes the impossibility of measurement.

Предлагаемое изобретение направлено на создание такого способа определения уровня жидкости и поплавкового уровнемера для его реализации, которые позволяют повысить надежность и точность измерения за счет локализации энергии магнитного потока на уровне положения поплавка на поверхности жидкости.The present invention aims to create such a method for determining the level of a liquid and a float level meter for its implementation, which can improve the reliability and accuracy of measurement by localizing the energy of the magnetic flux at the level of the position of the float on the surface of the liquid.

Поставленная задача решается способом определения уровня жидкости, включающим формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе, преобразование ультразвуковых колебаний в электрические колебания на акустическом преобразователе, измерение интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, определение по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, в котором в отличие от прототипа преобразование электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе производят формированием переменного магнитного потока локально на уровне измеряемой жидкости, а для вычисления интервала времени прохождения звуковых колебаний одновременно с подачей в обмотку катушки возбуждения сформированного электрического импульса заданной длительности посылают электрический импульс отсчета и за интервал времени прохождения ультразвуковых колебаний принимают интервал времени между моментом получения электрического импульса отсчета и моментом времени формирования электрических колебаний на акустическом преобразователе.The problem is solved by a method of determining the liquid level, including the formation and supply of an electric pulse of a given duration, converting the generated electric pulse to ultrasonic vibrations in the sound pipe, converting ultrasonic vibrations to electric vibrations on an acoustic transducer, measuring the time interval for the passage of ultrasonic vibrations, determining from a known speed of sound in sound duct and the measured time interval of the liquid level, in which From the prototype, the conversion of an electric pulse to ultrasonic vibrations in the sound duct is performed by forming an alternating magnetic flux locally at the level of the measured liquid, and to calculate the time interval for the passage of sound vibrations simultaneously with the generated electric pulse of a given duration being supplied to the excitation coil, an electric counting pulse is sent for a time interval the passage of ultrasonic vibrations take the time interval between the moment of receipt of the electron natural momentum of reference and the moment of formation of electrical vibrations on the acoustic transducer.

Поставленная задача решается также поплавковым уровнемером, содержащим электропроводный звукопровод, блок обработки, поплавок, установленный на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль него, и проводящий элемент, который в отличие от прототипа дополнительно содержит генератор переменного тока, акустический преобразователь, соединенный с верхним концом звукопровода, дискриминатор-формирователь, промежуточный трансформатор, а поплавок содержит генератор электрических импульсов, выпрямитель, расположенные концентрично с отверстием поплавка тороидальный трансформатор и катушку возбуждения, подключенную к генератору электрических импульсов, причем генератор переменного тока, промежуточный трансформатор, проводящий элемент, соединенный последовательно со звукопроводом, тороидальный трансформатор и выпрямитель образуют цепь питания генератора электрических импульсов, которая с подключенным к ней дискриминатором-формирователем образует канал передачи импульса отсчета.The problem is also solved by a float level gauge containing an electrically conductive sound duct, a processing unit, a float mounted on the sound duct with the ability to move along it, and a conductive element, which, unlike the prototype, additionally contains an alternating current generator, an acoustic transducer connected to the upper end of the sound duct, a discriminator -shaper, intermediate transformer, and the float contains an electric pulse generator, a rectifier, concentric with with a float, a toroidal transformer and an excitation coil connected to an electric pulse generator, the alternating current generator, an intermediate transformer, a conductive element connected in series with the sound duct, a toroidal transformer and a rectifier form the power supply circuit of the electric pulse generator, which forms a discriminator-shaper connected to it reference pulse transmission channel.

Кроме того, согласно изобретению проводящий элемент может быть выполнен непрерывным и по длине звукопровода прилегает к нему так, что проходит в отверстие поплавка без трения.In addition, according to the invention, the conductive element can be made continuous and is adjacent to it along the length of the sound duct so that it passes into the hole of the float without friction.

Кроме того, согласно изобретению проводящий элемент может быть образован несколькими изолированными жилами, равномерно расположенными вокруг звукопровода.In addition, according to the invention, the conductive element can be formed by several insulated cores uniformly spaced around the sound duct.

Кроме того, согласно изобретению катушка возбуждения может состоять из двух частей с одним направлением намотки и соосным расположением, между которыми вставлен блок из постоянных магнитов с поперечной по отношению к оси катушки поляризацией и незамкнутым магнитопроводом, окружающим катушку с внешней стороны.In addition, according to the invention, the field coil can consist of two parts with one winding direction and coaxial arrangement, between which a block of permanent magnets with a polarization transverse with respect to the axis of the coil and an open magnetic circuit surrounding the coil on the outside is inserted.

Указанный результат достигается в изобретении благодаря следующему.The specified result is achieved in the invention due to the following.

Формирование переменного магнитного потока локально на уровне измеряемой жидкости позволяет сосредоточить энергию электрического импульса, что обеспечивает увеличение мощности ультразвуковых колебаний и ослабление влияния помех. Это позволяет облегчить обработку полезного сигнала и, следовательно, повысить надежность и точность измерения. Для этого в поплавке располагается генератор электрических импульсов, который питается от тороидального трансформатора с выпрямителем. Цепь питания указанного генератора выполняет также функцию передачи информации от поплавка к блоку обработки.The formation of an alternating magnetic flux locally at the level of the measured liquid makes it possible to concentrate the energy of the electric pulse, which provides an increase in the power of ultrasonic vibrations and weakening the influence of interference. This makes it easier to process the useful signal and, therefore, increase the reliability and accuracy of the measurement. To do this, the electric pulse generator is located in the float, which is powered by a toroidal transformer with a rectifier. The power circuit of the specified generator also performs the function of transmitting information from the float to the processing unit.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема реализации способа и устройства, на фиг.2 показано сечение звукопровода с дополнительным проводником, образованным несколькими жилами, на фиг.3 показана конструкция катушки возбуждения, состоящей из двух частей.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a functional diagram of an implementation of a method and a device, Fig. 2 shows a cross section of a sound duct with an additional conductor formed by several cores, and Fig. 3 shows a construction of an excitation coil consisting of two parts.

Уровнемер (фиг.1) содержит звукопровод 1, верхний конец которого соединен с акустическим преобразователем 2. Акустический преобразователь электрически связан со входом усилителя-формирователя 3, выход которого соединен со входом блока обработки 4, другой вход которого соединен с выходом дискриминатора-формирователя 5, подключенного ко вторичной обмотке II промежуточного трансформатора 6, первичная обмотка I которого питается генератором переменного тока 7. Последовательно со звукопроводом соединен проводящий элемент 8. Образованная цепь является нагрузкой вторичной обмотки II промежуточного трансформатора 6. На звукопроводе 1 установлен поплавок 9, содержащий генератор импульсов 10, выпрямитель 11, тороидальный трансформатор 12 и катушку возбуждения 13 с незамкнутым магнитопроводом 14. Первичной обмоткой тороидального трансформатора 12 является единственный виток цепи: звукопровод 1, проводящий элемент 8. Вторичная обмотка тороидального трансформатора через выпрямитель 11 питает генератор электрических импульсов 10, выход которого соединен с катушкой возбуждения 13.The level gauge (Fig. 1) contains a sound pipe 1, the upper end of which is connected to the acoustic transducer 2. The acoustic transducer is electrically connected to the input of the amplifier-shaper 3, the output of which is connected to the input of the processing unit 4, the other input of which is connected to the output of the discriminator-shaper 5, connected to the secondary winding II of the intermediate transformer 6, the primary winding I of which is powered by an alternator 7. Conducting element 8 is connected in series with the sound duct. The circuit formed is the load of the secondary winding II of the intermediate transformer 6. On the sound duct 1 there is a float 9 containing a pulse generator 10, a rectifier 11, a toroidal transformer 12 and an excitation coil 13 with an open magnetic circuit 14. The primary winding of the toroidal transformer 12 is a single coil: sound duct 1, conducting element 8. The secondary winding of the toroidal transformer through the rectifier 11 feeds the electric pulse generator 10, the output of which is connected to the excitation coil 13.

Если электропроводность звукопровода недостаточна для питания поплавка, он может быть заменен проводником достаточного сечения. Для этого проводящий элемент удлиняется на длину звукопровода, механически прилегает к нему и натягивается вместе с ним. Проводящий элемент может быть составлен из нескольких изолированных жил 15, симметрично окружающих стержень звукопровода (фиг.2).If the conductivity of the sound duct is insufficient to power the float, it can be replaced by a conductor of sufficient cross section. For this, the conductive element is extended by the length of the sound duct, mechanically adjoins to it and is pulled together with it. The conductive element can be composed of several insulated cores 15, symmetrically surrounding the core of the sound duct (figure 2).

В случае выполнения катушки возбуждения из двух частей (фиг.3) обе части катушки и магнит помещаются в кольцо 16 магнитопровода и снаружи закрываются крышками-шайбами из того же материала. Полученная таким образом магнитная система создает в проходящих сквозь части катушки участках звукопровода разнонаправленные постоянные магнитные потоки. Импульс магнитного поля одной части катушки складывается с постоянным магнитным полем, а для другой части катушки вычитается, чем достигается усиление ультразвукового импульса эффекта магнитострикции в звукопроводе.In the case of the execution of the excitation coil of two parts (figure 3), both parts of the coil and the magnet are placed in the ring 16 of the magnetic circuit and are closed externally with lid washers of the same material. The magnetic system obtained in this way creates multidirectional constant magnetic fluxes in the sections of the sound duct passing through the parts of the coil. The magnetic field pulse of one part of the coil is added with a constant magnetic field, and for the other part of the coil is subtracted, thereby achieving the amplification of the ultrasonic pulse of the magnetostriction effect in the sound pipe.

Все элементы и узлы уровнемера могут быть реализованы по известным схемам. Генератор импульсов 10 построен на логических элементах и элементах задержки (Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Петербург, 2004 г.). Усилитель-формирователь 3 может быть выполнен в виде экспоненциального усилителя или компаратора с заданным порогом переключения (Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: в 2-х т.: пер. с нем. - Т.1. - Т.2: - М.Додека-XXI, 2008. - (Серия «Схемотехника»), дискриминатор-формирователь 5 может быть выполнен в виде двухпорогового компаратора (см. там же), на сигнальный вход которого подается напряжение с вторичной обмотки, а на два других входа - с первичной обмотки промежуточного трансформатора 6, но с заданными постоянными смещениями (положительным и отрицательным). Напряжения на обмотках промежуточного трансформатора отличаются в основном электрическим импульсом отсчета, на основе которого компаратор формирует цифровой импульс отсчета для блока обработки.All elements and nodes of the level gauge can be implemented according to known schemes. The pulse generator 10 is built on logic and delay elements (Ugryumov E. Digital circuitry. - SPb .: BHV - Petersburg, 2004). Amplifier-shaper 3 can be made in the form of an exponential amplifier or comparator with a given switching threshold (Titze U., Schenk K. Semiconductor circuitry: in 2 t.: Transl. From it. - T.1. - T.2: - M. Dodeka-XXI, 2008. - (Series “Circuitry”), discriminator-shaper 5 can be made in the form of a two-threshold comparator (see ibid.), The signal input of which is supplied with voltage from the secondary winding, and two other inputs - from the primary winding of the intermediate transformer 6, but with predetermined constant displacements (positive and negative.) The voltages on the windings of the intermediate transformer differ mainly in the electrical reference pulse, on the basis of which the comparator generates a digital reference pulse for the processing unit.

Блок обработки может быть реализован в виде интегральной аналого-цифровой схемы программируемой логики (Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Петербург, 2004 г., Гл.7, Гл.8.). В задачу блока обработки входит определение временного интервала между двумя импульсами, деление этого интервала на заданную скорость звука, в результате чего получают пройденный ультразвуком путь, вычитание этого значения из заданной высоты расположения акустического преобразователя над дном резервуара и выдача полученного таким образом значения уровня жидкости цифровым кодом.The processing unit can be implemented in the form of an integrated analog-to-digital circuit of programmable logic (E. Ugryumov. Digital circuitry. - St. Petersburg: BHV - Petersburg, 2004, Ch. 7, Ch. 8.). The task of the processing unit includes determining the time interval between two pulses, dividing this interval by a predetermined speed of sound, as a result of which the path traveled by ultrasound is obtained, subtracting this value from the given height of the acoustic transducer above the bottom of the tank, and outputting the liquid level value thus obtained with a digital code .

Способ измерения уровня жидкости поплавковым уровнемером осуществляют следующим образом.The method of measuring the liquid level with a float level meter is as follows.

Генератор переменного тока 7 питает промежуточный трансформатор 6, вторичная обмотка которого соединена с замкнутой цепью, образуемой проводящим элементом 8 и звукопроводом 1. Расположенный в поплавке 9 тороидальный трансформатор 12 первичной обмоткой имеет единственный виток из проводящего элемента 8 и звукопровода 1, благодаря чему поплавок 9 может свободно перемещаться по звукопроводу. Вторичная обмотка тороидального трансформатора 12 нагружена выпрямителем 11, питающим выпрямленным током генератор импульсов 10, который в свою очередь подает в катушку возбуждения 13 импульсы электрического тока. Магнитопроводом катушки возбуждения 13 служит скоба 14 с ферромагнитными свойствами и зазором, совпадающим с отверстием поплавка, сквозь который проходит звукопровод 1. Импульсы магнитного поля катушки возбуждения 13 инициируют в звукопроводе магнитострикционный звуковой эффект. Одновременно генератор импульсов 10 подает на обмотку тороидального трансформатора 12 электрический импульс отсчета, вызывающий в цепи вторичной обмотки промежуточного трансформатора 6 всплеск напряжения, улавливаемый дискриминатором-формирователем 5. Импульс отсчета совместно с сигналом от усилителя-формирователя 3 служит для определения времени прохождения ультразвука от поплавка к закрепленному на конце звуковода акустическому преобразователю 2. Оба импульса поступают на входы блока обработки 4. Арифметико-логическое устройство блока обработки 4, сформированное в соответствии с установленной в нем заранее программой, вычисляет интервал времени между импульсами. Полученный интервал времени делится на величину заданной скорости звука. Вычисленное таким образом расстояние от поплавка до акустического преобразователя далее вычитается из заданной величины высоты расположения акустического преобразователя над дном резервуара. Результат вычислений есть представленный в цифровом коде или аналоговым способом уровень жидкости.The alternating current generator 7 feeds the intermediate transformer 6, the secondary winding of which is connected to a closed circuit formed by the conductive element 8 and the sound duct 1. The toroidal transformer 12 located in the float 9 has a single winding from the conductive element 8 and the sound duct 1, so the float 9 can move freely through the sound duct. The secondary winding of the toroidal transformer 12 is loaded with a rectifier 11 supplying a rectified current pulse generator 10, which in turn delivers electric current pulses to the excitation coil 13. The magnetic circuit of the excitation coil 13 is a bracket 14 with ferromagnetic properties and the gap coinciding with the hole of the float through which passes the sound duct 1. The pulses of the magnetic field of the excitation coil 13 initiate a magnetostrictive sound effect in the sound duct. At the same time, the pulse generator 10 supplies an electric pulse to the winding of the toroidal transformer 12, causing a voltage surge in the secondary winding of the intermediate transformer 6, which is detected by the discriminating driver 5. The counting pulse, together with the signal from the driver amplifier 3, determines the ultrasonic transit time from the float to acoustic transducer fixed to the end of the sound guide 2. Both pulses are fed to the inputs of the processing unit 4. Arithmetic-logic device b eye treatment 4, formed in accordance with the set therein in advance a program computes the time interval between pulses. The resulting time interval is divided by the value of the specified speed of sound. The distance thus calculated from the float to the acoustic transducer is then subtracted from the set value of the height of the acoustic transducer above the bottom of the tank. The result of the calculations is the liquid level presented in a digital code or in an analog way.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить надежность и точность определения уровня жидкости.Thus, the proposed invention improves the reliability and accuracy of determining the liquid level.

Claims (5)

1. Способ определения уровня жидкости, включающий формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе, преобразование ультразвуковых колебаний в электрические колебания на акустическом преобразователе, измерение интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, определение по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, отличающийся тем, что преобразование электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе производят формированием переменного магнитного потока локально на уровне измеряемой жидкости, а для вычисления интервала времени прохождения звуковых колебаний одновременно с подачей в обмотку катушки возбуждения сформированного электрического импульса заданной длительности посылают электрический импульс отсчета и за интервал времени прохождения ультразвуковых колебаний принимают интервал времени между моментом получения электрического импульса отсчета и моментом времени формирования электрических колебаний на акустическом преобразователе.1. The method of determining the liquid level, including the formation and supply of an electrical impulse of a given duration, the conversion of the generated electrical impulse to ultrasonic vibrations in the sound duct, the conversion of ultrasonic vibrations to electrical vibrations on the acoustic transducer, the measurement of the transit time of ultrasonic vibrations, the determination of the known speed of sound in the sound duct and a measured time interval of the liquid level, characterized in that the conversion of electric A pulse into ultrasonic vibrations in a sound duct is produced by forming an alternating magnetic flux locally at the level of the measured fluid, and to calculate the time interval for the passage of sound vibrations, an electric pulse of reference is sent to the excitation coil winding of a given duration and the time interval for the passage of ultrasonic vibrations is taken time interval between the moment of receiving the electrical impulse of reference and the moment of time tim generate electrical oscillations by an acoustic transducer. 2. Поплавковый уровнемер, содержащий электропроводный звукопровод, блок обработки, поплавок, установленный на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль него, и проводящий элемент, отличающийся тем, что дополнительно содержит генератор переменного тока, акустический преобразователь, соединенный с верхним концом звукопровода, дискриминатор-формирователь, промежуточный трансформатор, а поплавок содержит генератор электрических импульсов, выпрямитель, расположенные концентрично с отверстием поплавка тороидальный трансформатор и катушку возбуждения, подключенную к генератору электрических импульсов, причем генератор переменного тока, промежуточный трансформатор, проводящий элемент, соединенный последовательно с звукопроводом, тороидальный трансформатор и выпрямитель образуют цепь питания генератора электрических импульсов, которая вместе с подключенным к ней дискриминатором-формирователем образует канал передачи импульса отсчета.2. A float level gauge containing an electrically conductive sound pipe, a processing unit, a float mounted on the sound pipe with the ability to move along it, and a conductive element, characterized in that it further comprises an alternating current generator, an acoustic transducer connected to the upper end of the sound pipe, a discriminator-shaper, an intermediate transformer, and the float contains an electric pulse generator, a rectifier located concentrically with the hole of the float toroidal transformer and to an excitation coil connected to an electric pulse generator, wherein the alternator, an intermediate transformer, a conductive element connected in series with the sound pipe, a toroidal transformer and a rectifier form a power supply circuit of the electric pulse generator, which together with the discriminator-shaper connected to it forms a reference pulse transmission channel . 3. Уровнемер по п.2, отличающийся тем, что проводящий элемент выполнен непрерывным и по длине звукопровода прилегает к нему так, что проходит в отверстие поплавка без трения.3. The level gauge according to claim 2, characterized in that the conductive element is continuous and adjacent to it along the length of the sound pipe so that it passes into the hole of the float without friction. 4. Уровнемер по п.3, отличающийся тем, что проводящий элемент образован несколькими изолированными жилами, равномерно расположенными вокруг звукопровода.4. The level gauge according to claim 3, characterized in that the conductive element is formed by several insulated cores evenly spaced around the sound duct. 5. Уровнемер по п.2, отличающийся тем, что катушка возбуждения состоит из двух частей с одним направлением намотки и соосным расположением, между которыми вставлен блок из постоянных магнитов с поперечной по отношению к оси катушки поляризацией и незамкнутым магнитопроводом, окружающим катушку с внешней стороны. 5. The level gauge according to claim 2, characterized in that the excitation coil consists of two parts with one winding direction and coaxial arrangement, between which a block of permanent magnets is inserted with polarization transverse to the axis of the coil and an open magnetic circuit surrounding the coil from the outside .
RU2011114314/28A 2011-04-12 2011-04-12 Method of determining level of liquid and floating magnetostrictive level gauge for realising said method RU2463566C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011114314/28A RU2463566C1 (en) 2011-04-12 2011-04-12 Method of determining level of liquid and floating magnetostrictive level gauge for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011114314/28A RU2463566C1 (en) 2011-04-12 2011-04-12 Method of determining level of liquid and floating magnetostrictive level gauge for realising said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2463566C1 true RU2463566C1 (en) 2012-10-10

Family

ID=47079639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011114314/28A RU2463566C1 (en) 2011-04-12 2011-04-12 Method of determining level of liquid and floating magnetostrictive level gauge for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2463566C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531763C1 (en) * 2013-06-21 2014-10-27 Евгений Леонидович Пущин Float magnetostrictive level indicator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2047109C1 (en) * 1993-06-25 1995-10-27 Валерий Александрович Кабатчиков Device for check of level of liquid
RU2104501C1 (en) * 1994-05-17 1998-02-10 Акционерное общество "Теплоприбор" Ultrasonic level indicator
EP0882212A2 (en) * 1995-05-11 1998-12-09 Mts Systems Corporation Acoustic transducer components
RU2222786C1 (en) * 2003-02-19 2004-01-27 Банщиков Алексей Юрьевич Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge
EP1785700A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-16 Siemens Milltronics Process Instruments Inc. Transducer circuit coupled to a control unit through a cable
RU2306532C1 (en) * 2005-11-29 2007-09-20 ОАО Завод "Красное Знамя" Method of measuring liquid level in reservoir

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2047109C1 (en) * 1993-06-25 1995-10-27 Валерий Александрович Кабатчиков Device for check of level of liquid
RU2104501C1 (en) * 1994-05-17 1998-02-10 Акционерное общество "Теплоприбор" Ultrasonic level indicator
EP0882212A2 (en) * 1995-05-11 1998-12-09 Mts Systems Corporation Acoustic transducer components
RU2222786C1 (en) * 2003-02-19 2004-01-27 Банщиков Алексей Юрьевич Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge
EP1785700A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-16 Siemens Milltronics Process Instruments Inc. Transducer circuit coupled to a control unit through a cable
RU2306532C1 (en) * 2005-11-29 2007-09-20 ОАО Завод "Красное Знамя" Method of measuring liquid level in reservoir

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531763C1 (en) * 2013-06-21 2014-10-27 Евгений Леонидович Пущин Float magnetostrictive level indicator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3685198B1 (en) Device and method for foreign object detection in wireless energy transfer
CN101504445B (en) Back-trough type structural magnetofluid-sonic surface wave integrated magnetic transducer
CN105527342A (en) Pipe inspecting apparatus and pipe inspecting method
JP6297042B2 (en) Extended stroke position sensor
US9989562B2 (en) Sensor and method for electric current measurement
CN102564364B (en) Electromagnetic ultrasonic transducer for measuring wall thickness of test piece and method for measuring wall thickness of test piece
RU2463566C1 (en) Method of determining level of liquid and floating magnetostrictive level gauge for realising said method
CN103207239B (en) A kind of integrated adjustable magnetostriction longitudinal wave guide probe
CN207894515U (en) A kind of device vibrated for measuring transformer neutral point bias current and ontology
CN103217481A (en) Magnetoacoustic tomography-with-magnetic-induction probe applying magnetostriction
RU2468340C1 (en) Method of determining level of liquid and float level gauge for realising said method
RU134631U1 (en) MAGNETOSTRICTION CONVERTER OF LINEAR MOVEMENTS
JP5914827B2 (en) Force sensor, force detection device using the same, and force detection method
RU2531763C1 (en) Float magnetostrictive level indicator
RU2222786C1 (en) Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge
CN204043734U (en) A kind of new forms of energy ultrasonic flow meter
RU2289795C1 (en) Level meter
RU195795U1 (en) LEVEL
US20150176959A1 (en) Method and measuring device for measuring thickness of a ferromagnetic metal object
CN109580765A (en) A kind of anti-interference biphase gas and liquid flow measuring of phase ratio method of high-responsivity
JP2009145056A (en) Electromagnetic ultrasonic probe and electromagnetic ultrasonic flaw detector
RU142930U1 (en) MAGNETOSTRICTIONAL LEVEL METER
RU2104501C1 (en) Ultrasonic level indicator
RU2012149494A (en) METHOD FOR DETERMINING LEVEL AND OTHER PARAMETERS OF FRACTIONAL LIQUID AND MAGNETOSTRICTION LEVEL METER FOR ITS IMPLEMENTATION
RU189910U1 (en) Level

Legal Events

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

Effective date: 20140413