RU2544311C1 - Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge - Google Patents

Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge Download PDF

Info

Publication number
RU2544311C1
RU2544311C1 RU2013146215/28A RU2013146215A RU2544311C1 RU 2544311 C1 RU2544311 C1 RU 2544311C1 RU 2013146215/28 A RU2013146215/28 A RU 2013146215/28A RU 2013146215 A RU2013146215 A RU 2013146215A RU 2544311 C1 RU2544311 C1 RU 2544311C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time interval
unit
input
measurement
generator
Prior art date
Application number
RU2013146215/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Иванович Солдатов
Юлия Викторовна Шульгина
Андрей Алексеевич Солдатов
Никита Владимирович Дичев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2013146215/28A priority Critical patent/RU2544311C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544311C1 publication Critical patent/RU2544311C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.SUBSTANCE: device to compensate error of measurement of an ultrasonic locator comprises a generator of ultrasonic pulses connected to an emitter, and the following serially connected components: a receiver, an amplifier, a threshold device, a time interval generation unit, a unit of time interval measurement and a unit of control and indication, the output of which is connected to the generator and input of the time interval generation unit, a source of reference voltage, connected to the input of the threshold device, a quartz generator connected to the unit of time interval measurement, at the same time the second generator of ultrasonic pulses is connected to the second emitter, the following components are connected in series: the second receiver, the second amplifier, the second threshold device, the second unit of time interval generation and the second unit of time interval measurement, besides, the source of reference voltage is connected to the second input of the second threshold device, the input of the second unit of time interval measurement is connected to the quartz generator, and the output of the second unit of time interval measurement is connected to the unit of control and indication, outputs of which are connected to the second generator and the second unit of time interval generation.EFFECT: reduced error and increased stability of measurements in waveguide distribution of ultrasonic oscillations.2 dwg

Description

Изобретение относится к ультразвуковым локационным устройствам, применяемым для измерения глубины скважин в горнодобывающей промышленности, судоходстве и других отраслях народного хозяйства.The invention relates to ultrasonic location devices used to measure the depth of wells in the mining industry, shipping and other sectors of the economy.

Известно устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера (RU 75034 U1, МПК G01F23/28 (2006.01), опубл. 20.07.2008), содержащее генератор ультразвуковых импульсов, соединенный с излучателем, источник опорного напряжения, подключенный к пороговому устройству, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок управления и индикации. Последовательно соединены второй источник опорного напряжения, второе пороговое устройство и второй блок формирования временного интервала, подключенный к первому пороговому устройству и блоку управления и индикации. Второе пороговое устройство подключено к усилителю.A device for compensating the error of measurement of an ultrasonic level gauge (RU 75034 U1, IPC G01F23 / 28 (2006.01), published July 20, 2008), comprising an ultrasonic pulse generator connected to an emitter, a reference voltage source connected to a threshold device, and a receiver connected in series, amplifier, threshold device, control and indication unit. A second voltage reference source, a second threshold device and a second time interval generating unit connected to the first threshold device and a control and indication unit are connected in series. The second threshold device is connected to an amplifier.

Недостатком известного устройства является высокая погрешность измерения, обусловленная отклонением формы огибающей отраженных ультразвуковых импульсов от линейно-нарастающей за счет распространения в волноводе.A disadvantage of the known device is the high measurement error due to the deviation of the envelope shape of the reflected ultrasonic pulses from linearly increasing due to propagation in the waveguide.

Известно устройство компенсации погрешности ультразвукового уровнемера (RU 2396521 С1, МПК G01F23/28 (2006.01), опубл. 10.08.2010), выбранное в качестве прототипа, содержащее генератор ультразвуковых импульсов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок управления и индикации, выход которого связан с генератором и входом блока формирования временного интервала, источник опорного напряжения, подключенный к входу порогового устройства. Входы блока измерения временных интервалов подключены к пороговому устройству и к кварцевому генератору, а выход - к блоку управления и индикации. Источник опорного напряжения подключен к входу блока управления и индикации.A device is known for compensating for the error of an ultrasonic level gauge (RU 2396521 C1, IPC G01F23 / 28 (2006.01), published on 08/10/2010), selected as a prototype, comprising an ultrasonic pulse generator connected to an emitter, and a receiver, amplifier, threshold device connected in series, a time interval forming unit, a control and indication unit, the output of which is connected to a generator and an input of a time interval forming unit, a reference voltage source connected to an input of a threshold device. The inputs of the time interval measurement unit are connected to a threshold device and to a crystal oscillator, and the output to a control and indication unit. The reference voltage source is connected to the input of the control and display unit.

Недостатком этого устройства является низкая точность и стабильность измерения, обусловленная изменением формы и амплитуды принятого ультразвукового сигнала при волноводном распространении, вследствие чего амплитуда принятого сигнала при различных дистанциях может изменяться немонотонно [Солдатов А.И., Сорокин П.В., Макаров В.С. Определение временного положения акустического импульса методом аппроксимации огибающей сигнала //Известия Южного федерального университета. Технические науки, 2009, - №10, - c.178-184], например, длительность третьего временного интервала может оказаться меньше длительности первого временного интервала или длительности всех измеренных временных интервалов могут оказаться одинаковыми. Это приводит к невозможности определения временной координаты начала принятого ультразвукового сигнала.The disadvantage of this device is the low accuracy and stability of the measurement, due to a change in the shape and amplitude of the received ultrasonic signal during waveguide propagation, as a result of which the amplitude of the received signal at different distances can vary non-monotonously [Soldatov A.I., Sorokin P.V., Makarov V.S. . Determination of the temporary position of an acoustic pulse by the method of approximating the envelope of a signal // Bulletin of the Southern Federal University. Engineering, 2009, No. 10, p. 178-184], for example, the duration of the third time interval may be less than the duration of the first time interval or the duration of all measured time intervals may be the same. This makes it impossible to determine the time coordinate of the beginning of the received ultrasonic signal.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего снижение погрешности и повышение стабильности измерений при волноводном распространении ультразвуковых колебаний.The objective of the invention is to provide a device that reduces the error and increase the stability of measurements during the waveguide propagation of ultrasonic vibrations.

Поставленная задача решена за счет того, что устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора, так же как прототип, содержит генератор ультразвуковых импульсов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала и блок управления и индикации, выход которого связан с генератором и входом блока формирования временного интервала, источник опорного напряжения, подключенный к входу порогового устройства, кварцевый генератор, подключенный к блоку измерения временных интервалов.The problem is solved due to the fact that the device for compensating the measurement error of the ultrasonic locator, as well as the prototype, contains an ultrasonic pulse generator connected to the emitter, and a series-connected receiver, amplifier, threshold device, a time interval forming unit, a time interval measuring unit, and a unit control and indication, the output of which is connected to the generator and the input of the unit for the formation of the time interval, the reference voltage source connected to the threshold input devices, a crystal oscillator connected to a unit for measuring time intervals.

Согласно изобретению второй генератор ультразвуковых импульсов подключен к второму излучателю, последовательно соединены второй приемник, второй усилитель, второе пороговое устройство, второй блок формирования временного интервала и второй блок измерения временного интервала, причем источник опорного напряжения подключен к второму входу второго порогового устройства, вход второго блока измерения временного интервала связан с кварцевым генератором, а выход второго блока измерения временного интервала подключен к блоку управления и индикации, выходы которого подключены ко второму генератору и второму блоку формирования временного интервала.According to the invention, a second ultrasonic pulse generator is connected to a second emitter, a second receiver, a second amplifier, a second threshold device, a second time interval forming unit and a second time interval measuring unit are connected in series, the voltage reference being connected to the second input of the second threshold device, the input of the second unit the time interval measurement is connected to the crystal oscillator, and the output of the second time interval measurement unit is connected to the control unit indication, the outputs of which are connected to the second generator and a second unit forming a time interval.

Использование второго генератора, подключенного ко второму излучателю, и последовательно соединенных второго приемника, второго усилителя, работающих на другой частоте, второго порогового устройства, второго блока формирования временного интервала и второго блока измерения временного интервала, когда источник опорного напряжения подключен к второму входу второго порогового устройства, вход второго блока измерения временного интервала связан с кварцевым генератором, а выход второго блока измерения временного интервала подключен к блоку управления и индикации, позволяет компенсировать погрешность измерения ультразвукового локатора и повышает стабильность измерения за счет нового алгоритма обработки, заключающегося в определении временной координаты начала ответного сигнала путем корректировки измеренных временных интервалов в первом и втором блоках измерения временного интервала.Using a second generator connected to the second emitter and serially connected to a second receiver, a second amplifier operating at a different frequency, a second threshold device, a second time interval generating unit and a second time interval measuring unit when the reference voltage source is connected to the second input of the second threshold device , the input of the second time interval measurement unit is connected to the crystal oscillator, and the output of the second time interval measurement unit is connected to loci control and indication, to compensate for the measurement error of the ultrasonic radar and improves stability by a new measurement processing algorithm is to determine the coordinates of the start time of the response signal by adjusting the measured time intervals in the first and second blocks of time interval measurement.

На фиг. 1 представлена схема предложенного устройства.In FIG. 1 presents a diagram of the proposed device.

На фиг. 2 представлена диаграмма, иллюстрирующая работу устройства.In FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the device.

Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового скважинного глубиномера (фиг. 1) содержит блок управления и индикации 1 (БУиИ), соединенный с первым 2 (Г1) и вторым 3 (Г2) генераторами. Выход первого генератора 2 (Г1) соединен с первым излучателем 4 (И1), выход второго генератора 3 (Г2) соединен со вторым излучателем 5 (И2). Первый приемник 6 (П1) соединен с первым усилителем 7 (У1), выход которого связан с входом первого порогового устройства 8 (ПУ1). К другому входу первого порогового устройства 8 (ПУ1) подключен источник опорного напряжения 9 (ИОН). Выход первого порогового устройства 8 (ПУ1) подключен к входу первого блока формирования временного интервала 10 (БФВИ1), к другому входу которого подключен блок управления и индикации 1 (БУиИ). Выход первого блока формирования временного интервала 10 (БФВИ1) подключен к первому входу первого блока измерения временных интервалов 11 (БИВИ1), второй вход которого связан с кварцевым генератором 12 (КГ). Выход первого блока измерения временных интервалов 11 (БИВИ1) связан с блоком управления и индикации 1 (БУиИ). Второй приемник 13 (П2) соединен со вторым усилителем 14 (У2), выход которого связан с входом второго порогового устройства 15 (ПУ2). К другому входу второго порогового устройства 15 (ПУ2) подключен источник опорного напряжения 9 (ИОН). Выход второго порогового устройства 15 (ПУ2) подключен к входу второго блока формирования временного интервала 16 (БФВИ2), к другому входу которого подключен блок управления и индикации 1 (БУиИ). Выход второго блока формирования временного интервала 16 (БФВИ2) подключен к второму блоку измерения временных интервалов 17 (БИВИ2), к второму входу которого подключен кварцевый генератор 12 (КГ). Выход второго блока измерения временных интервалов 17 (БИВИ2) связан с блоком управления и индикации 1 БУиИ).The device for compensating the measurement error of an ultrasonic borehole depth gauge (Fig. 1) contains a control and indication unit 1 (BUiI) connected to the first 2 (G1) and second 3 (G2) generators. The output of the first generator 2 (G1) is connected to the first emitter 4 (I1), the output of the second generator 3 (G2) is connected to the second emitter 5 (I2). The first receiver 6 (P1) is connected to the first amplifier 7 (U1), the output of which is connected to the input of the first threshold device 8 (PU1). To the other input of the first threshold device 8 (PU1) is connected a reference voltage source 9 (ION). The output of the first threshold device 8 (PU1) is connected to the input of the first block of the formation of the time interval 10 (BFVI1), to the other input of which the control and indication unit 1 (BUiI) is connected. The output of the first block of the formation of the time interval 10 (BFVI1) is connected to the first input of the first block of measurement of time intervals 11 (BIVI1), the second input of which is connected to the crystal oscillator 12 (KG). The output of the first unit for measuring time intervals 11 (BIVI1) is connected to the control unit and display 1 (BUiI). The second receiver 13 (P2) is connected to the second amplifier 14 (U2), the output of which is connected to the input of the second threshold device 15 (PU2). To another input of the second threshold device 15 (PU2) is connected to a reference voltage source 9 (ION). The output of the second threshold device 15 (PU2) is connected to the input of the second block for the formation of the time interval 16 (BFVI2), to the other input of which the control and indication unit 1 (BUiI) is connected. The output of the second block for the formation of the time interval 16 (BFVI2) is connected to the second block for measuring time intervals 17 (BIVI2), the second input of which is connected to a crystal oscillator 12 (KG). The output of the second block of measurement of time intervals 17 (BIVI2) is connected with the control unit and display 1 BUiI).

Блок управления и индикации 1 (БУиИ) может быть выполнен на микроконтроллере ATMEGA16 и семисегментных индикаторах типа DA56-11SRWA. Блоки формирования временного интервала 10 (БФВИ1) и 16 (БФВИ2) выполнены на стандартной микросхеме К1554ТМ2. Генераторы 2 (Г1) и 3 (Г2) могут быть выполнены по схеме с разрядом накопительной емкости на тиристорах типа КУ104Г. Излучатели 4 (И1) и 5 (И2), приемники 6 (П1) и 13 (П2) могут быть изготовлены из любой пьезокерамики, например ЦТС-19. Усилители 7 (У1) и 14 (У2) могут быть выполнены на операционном усилителе, например К544УД2. В качестве порогового устройства 8 (ПУ1) и 15 (ПУ2) может использоваться компаратор К521СА3. Блоки измерения временного интервала 11 (БИВИ1) и 17 (БИВИ2) могут быть выполнены на стандартных микросхемах, например К1554ИЕ7. Источник опорного напряжения 9 (ИОН) выбран типовым REF 192 фирмы ANALOG DEVICES в стандартном включении. Кварцевый генератор 12 (КГ) может быть выполнен на микросхеме KXO-V97 50.0 фирмы GEYER в стандартном включении.The control and indication unit 1 (BUiI) can be performed on an ATMEGA16 microcontroller and seven-segment indicators of the type DA56-11SRWA. The time interval formation blocks 10 (BFVI1) and 16 (BFVI2) are made on a standard K1554TM2 microcircuit. Generators 2 (G1) and 3 (G2) can be made according to the scheme with the discharge of the storage capacitance on KU104G thyristors. Emitters 4 (I1) and 5 (I2), receivers 6 (P1) and 13 (P2) can be made of any piezoceramics, for example, TsTS-19. Amplifiers 7 (U1) and 14 (U2) can be performed on an operational amplifier, for example K544UD2. As a threshold device 8 (PU1) and 15 (PU2) can be used comparator K521CA3. The time interval measurement blocks 11 (BIVI1) and 17 (BIVI2) can be performed on standard microcircuits, for example, K1554IE7. The reference voltage source 9 (ION) is selected as standard REF 192 from ANALOG DEVICES in a standard connection. A crystal oscillator 12 (KG) can be made on a GEYER chip KXO-V97 50.0 in a standard inclusion.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Блок управления и индикации 1 (БУиИ) вырабатывает импульс запуска для первого генератора 2 (Г1), этим же импульсом первый блок формирования временного интервала 10 (БФВИ1) устанавливается в состояние логической единицы. Первый генератор 2 (Г1) возбуждает первый излучатель 4 (И1). Излученный ультразвуковой импульс распространяется по контролируемой среде и принимается первым приемником 6 (П1), усиливается первым усилителем 7 (У1) и поступает на вход первого порогового устройства 8 (ПУ1). На второй вход первого порогового устройства 8 (ПУ1) подается напряжение U1 от источника опорного напряжения 9 (ИОН). Как только напряжение на выходе первого усилителя 7 (У1) превысит напряжение U1, выход первого порогового устройства 8 (ПУ1) переключится в состояние логической единицы, которая сбрасывает первый блок формирования временного интервала 10 (БФВИ1) в состояние логического нуля (точка t1 фиг. 2). Таким образом, на выходе первого блока формирования временного интервала 10 (БФВИ1) получится импульс, длительность которого равна времени Δ t 1 = t 1 t 0

Figure 00000001
. Этот импульс поступает в первый блок измерения временного интервала 11 (БИВИ1), на второй вход которого поступают импульсы с кварцевого генератора 12 (КГ). Данные о длительности первого временного интервала поступают в блок управления и индикации 1 (БУиИ).The control and display unit 1 (BUiI) generates a start pulse for the first generator 2 (G1), with the same pulse the first block for the formation of the time interval 10 (BFVI1) is set to the state of a logical unit. The first generator 2 (G1) excites the first emitter 4 (I1). The emitted ultrasonic pulse propagates through the controlled environment and is received by the first receiver 6 (P1), amplified by the first amplifier 7 (U1) and fed to the input of the first threshold device 8 (PU1). The second input of the first threshold device 8 (PU1) is supplied with voltage U1 from the reference voltage source 9 (ION). As soon as the voltage at the output of the first amplifier 7 (U1) exceeds the voltage U1, the output of the first threshold device 8 (PU1) switches to the state of the logical unit, which resets the first block of the formation of the time interval 10 (BFVI1) to the state of logical zero (point t 1 of FIG. 2). Thus, the output of the first block of the formation of the time interval 10 (BFVI1) will receive a pulse whose duration is equal to time Δ t one = t one - t 0
Figure 00000001
. This pulse enters the first block of measurement of the time interval 11 (BIVI1), the second input of which receives pulses from the crystal oscillator 12 (KG). Data on the duration of the first time interval is received in the control unit and display 1 (BUiI).

Затем блок управления и индикации 1 (БУиИ) вырабатывает импульс запуска для второго генератора 3 (Г2), этим же импульсом второй блок формирования временного интервала 15 (БФВИ2) устанавливается в состояние логической единицы. Второй генератор 3 (Г2) возбуждает второй излучатель 5 (И2). Излученный ультразвуковой импульс распространяется по той же контролируемой среде и принимается вторым приемником 13 (П2), усиливается вторым усилителем 14 (У2) и поступает на вход второго порогового устройства 15 (ПУ2). На второй вход второго порогового устройства 15 (ПУ2) подается напряжение U1 с источника опорного напряжения 9 (ИОН). Как только напряжение на выходе второго усилителя 14 (У2) превысит напряжение U1, выход второго порогового устройства 15 (ПУ2) переключится в состояние логической единицы, которая сбрасывает второй блок формирования временного интервала 16 (БФВИ2) в состояние логического нуля (точка t2 фиг. 1). Таким образом, на выходе второго блока формирования временного интервала 16 (БФВИ2) получится импульс, длительность которого равна времени Δ t 2 = t 2 t 0

Figure 00000002
. Этот импульс поступает во второй блок измерения временного интервала 17 (БИВИ2), на второй вход которого поступают импульсы с кварцевого генератора 12 (КГ). Данные о длительности второго временного интервала поступают в блок управления и индикации 1 (БУиИ). Блок управления и индикации 1 (БУиИ) осуществляет коррекцию обоих временных интервалов в соответствии с выражением:Then, the control and indication unit 1 (BUiI) generates a start pulse for the second generator 3 (G2), with the same pulse the second block for the formation of the time interval 15 (BFVI2) is set to the state of a logical unit. The second generator 3 (G2) excites the second emitter 5 (I2). The emitted ultrasonic pulse propagates through the same controlled medium and is received by the second receiver 13 (P2), amplified by the second amplifier 14 (U2) and fed to the input of the second threshold device 15 (PU2). The second input of the second threshold device 15 (PU2) is supplied with voltage U1 from the reference voltage source 9 (ION). As soon as the voltage at the output of the second amplifier 14 (U2) exceeds the voltage U1, the output of the second threshold device 15 (PU2) switches to the state of the logical unit, which resets the second block of the formation of the time interval 16 (BFVI2) to the state of logical zero (point t 2 of FIG. one). Thus, at the output of the second block of the formation of the time interval 16 (BFVI2) you get a pulse whose duration is equal to time Δ t 2 = t 2 - t 0
Figure 00000002
. This pulse enters the second block of measurement of the time interval 17 (BIVI2), the second input of which receives pulses from the crystal oscillator 12 (KG). Data on the duration of the second time interval is received in the control unit and display 1 (BUiI). The control and display unit 1 (BUiI) corrects both time intervals in accordance with the expression:

{ Δ t 1 = Δ t 1 i T 1 Δ t 2 = Δ t 2 i T 2

Figure 00000003
, (1) { Δ t one = Δ t one - i T one Δ t 2 = Δ t 2 - i T 2
Figure 00000003
, (one)

где T 1

Figure 00000004
- период колебаний первой ультразвуковой волны,Where T one
Figure 00000004
- the period of oscillation of the first ultrasonic wave,

T 2

Figure 00000005
- период колебаний второй ультразвуковой волны, T 2
Figure 00000005
- the period of oscillation of the second ultrasonic wave,

i- номер коррекции,i- correction number,

Δ t 1

Figure 00000006
- первый скорректированный временной интервал, Δ t one
Figure 00000006
- the first adjusted time interval,

Δ t 2

Figure 00000007
- второй скорректированный временной интервал. Δ t 2
Figure 00000007
- the second adjusted time interval.

После того как разность между скорректированными первым и вторым временными интервалами будет меньше чем четверть периода ультразвуковых колебаний:After the difference between the adjusted first and second time intervals is less than a quarter of the period of ultrasonic vibrations:

| Δ t 1 Δ t 2 | < T 1 4

Figure 00000008
, (2) | Δ t one - Δ t 2 | < T one four
Figure 00000008
, (2)

процесс коррекции прекращается и полученный первый временной интервал Δ t 1

Figure 00000009
считается временной координатой начала ответного сигнала. Используя эту координату, блок управления и индикации 1 (БУиИ) определяет расстояние до отражающей поверхности и производит индикацию этого расстояния.the correction process stops and the first time interval obtained Δ t one
Figure 00000009
It is considered the time coordinate of the beginning of the response signal. Using this coordinate, the control and display unit 1 (BUiI) determines the distance to the reflective surface and displays this distance.

В качестве примера рассмотрим определение расстояния в трубе длиной 250 см, заполненной водой, в которой были установлены излучатели 4 (И1) и 5 (И2) и приемники 6 (П1) и 13 (П2). Частота ультразвуковых колебаний первого излучателя 4 (И1) и первого приемника 6 (П1) составляла 600 кГц, соответственно длина волны λ 1

Figure 00000010
равнялась 2,5 мм, а период колебаний T 1
Figure 00000011
равнялся 1,67 мкс. Частота ультразвуковых колебаний второго излучателя 5 (И2) и второго приемника 13 (П2) составляла 900 кГц, соответственно длина волны λ 2
Figure 00000012
равнялась 1,67 мм, а период колебаний T 2
Figure 00000013
равнялся 1,11 мкс. Временные интервалы между излученным и принятым импульсами, измеренные блоками измерения временных интервалов 11 (БИВИ1) и 17 (БИВИ2), имели длительностиAs an example, we consider the determination of the distance in a pipe 250 cm long filled with water, in which emitters 4 (I1) and 5 (I2) and receivers 6 (P1) and 13 (P2) were installed. The frequency of ultrasonic vibrations of the first emitter 4 (I1) and the first receiver 6 (P1) was 600 kHz, respectively, the wavelength λ one
Figure 00000010
equal to 2.5 mm, and the period of oscillation T one
Figure 00000011
equaled 1.67 μs. The frequency of ultrasonic vibrations of the second emitter 5 (I2) and the second receiver 13 (P2) was 900 kHz, respectively, the wavelength λ 2
Figure 00000012
equal to 1.67 mm, and the oscillation period T 2
Figure 00000013
equaled 1.11 μs. The time intervals between the emitted and received pulses, measured by the time interval measurement units 11 (BIVI1) and 17 (BIVI2), had durations

Δt1=328,7 мкс, Δt2=326,8 мкс.Δt 1 = 328.7 μs, Δt 2 = 326.8 μs.

Временные интервалы между излученными и отраженными ультразвуковыми импульсами, измеренные блоками измерения временных интервалов 11 (БИВИ1) и 17 (БИВИ2), имели длительностиThe time intervals between the emitted and reflected ultrasonic pulses measured by the measurement units of the time intervals 11 (BIVI1) and 17 (BIVI2) had durations

Δt1=328,7 мкс,Δt 1 = 328.7 μs,

Δt2=326,8 мкс.Δt 2 = 326.8 μs.

При коррекции по формулам 1 и 2 получили следующий набор значений:When corrected according to formulas 1 and 2, we obtained the following set of values:

1) { Δ t 1 = 338 , 7 1 * 1 , 67 = 337 , 03 м к с Δ t 2 = 336 , 8 1 * 1 , 11 = 335 , 69 м к с

Figure 00000014
one) { Δ t one = 338 , 7 - one * one , 67 = 337 , 03 m to from Δ t 2 = 336 , 8 - one * one , eleven = 335 , 69 m to from
Figure 00000014

| Δ t 1 Δ t 2 | = 1 , 3 м к с > 1 , 67 4

Figure 00000015
. | Δ t one - Δ t 2 | = one , 3 m to from > one , 67 four
Figure 00000015
.

После первой коррекции (i=1) получили значение, превышающее четверть периода ультразвуковых колебаний. Провели вторую коррекцию:After the first correction (i = 1), a value exceeding a quarter of the period of ultrasonic vibrations was obtained. Conducted a second correction:

2) { Δ t 1 = 338 , 7 2 * 1 , 67 = 335 , 36 м к с Δ t 2 = 336 , 8 2 * 1 , 11 = 334 , 58 м к с

Figure 00000016
2) { Δ t one = 338 , 7 - 2 * one , 67 = 335 , 36 m to from Δ t 2 = 336 , 8 - 2 * one , eleven = 334 , 58 m to from
Figure 00000016

| Δ t 1 Δ t 2 | = 0 , 78 м к с > 1 , 67 4

Figure 00000017
. | Δ t one - Δ t 2 | = 0 , 78 m to from > one , 67 four
Figure 00000017
.

После второй коррекции (i=2) получили значение, превышающее четверть периода ультразвуковых колебаний. Провели третью коррекцию:After the second correction (i = 2), a value exceeding a quarter of the period of ultrasonic vibrations was obtained. Conducted a third correction:

3) { Δ t 1 = 338 , 7 3 * 1 , 67 = 333 , 69 м к с Δ t 2 = 336 , 8 3 * 1 , 11 = 333 , 47 м к с

Figure 00000018
3) { Δ t one = 338 , 7 - 3 * one , 67 = 333 , 69 m to from Δ t 2 = 336 , 8 - 3 * one , eleven = 333 , 47 m to from
Figure 00000018

| Δ t 1 Δ t 2 | = 0 , 22 м к с < 1 , 67 4

Figure 00000019
. | Δ t one - Δ t 2 | = 0 , 22 m to from < one , 67 four
Figure 00000019
.

После третьей коррекции (i=3) получили разность времен первого и второго интервала меньше четверти периода ультразвуковых колебаний.After the third correction (i = 3), the time difference between the first and second interval was less than a quarter of the period of ultrasonic vibrations.

В результате расчета, блок управления и индикации 1 (БУиИ) получил следующее значение временного интервала:As a result of the calculation, the control unit and indication 1 (BUiI) received the following value of the time interval:

Δ t 1 = 333 , 69 м к

Figure 00000020
. Δ t one = 333 , 69 m to
Figure 00000020
.

Используя это значение временного интервала, блок управления и индикации 1 (БУиИ) определил расстояние до отражающей поверхности и произвел индикацию этого расстояния.Using this value of the time interval, the control and indication unit 1 (BUiI) determined the distance to the reflecting surface and produced an indication of this distance.

h = C * Δ t 1 = 1500 * 333 , 69 * 10 6 / 2 = 250 , 28 с м

Figure 00000021
, h = C * Δ t one = 1500 * 333 , 69 * 10 - 6 / 2 = 250 , 28 from m
Figure 00000021
,

где С - скорость распространения ультразвука в воде.where C is the speed of propagation of ultrasound in water.

Ошибка измерения уровня ∆h составила:The error in measuring the level ∆h amounted to:

∆h=250-250,28=0,28 мм.∆h = 250-250.28 = 0.28 mm.

Таким образом, экспериментально установлено, что погрешность измерения уровня составила λ/6.Thus, it was experimentally established that the level measurement error was λ / 6.

Claims (1)

Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора, содержащее генератор ультразвуковых импульсов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала и блок управления и индикации, выход которого связан с генератором и входом блока формирования временного интервала, источник опорного напряжения, подключенный к входу порогового устройства, кварцевый генератор, подключенный к блоку измерения временных интервалов, отличающееся тем, что второй генератор ультразвуковых импульсов подключен к второму излучателю, последовательно соединены второй приемник, второй усилитель, второе пороговое устройство, второй блок формирования временного интервала и второй блок измерения временного интервала, причем источник опорного напряжения подключен к второму входу второго порогового устройства, вход второго блока измерения временного интервала связан с кварцевым генератором, а выход второго блока измерения временного интервала подключен к блоку управления и индикации, выходы которого подключены ко второму генератору и второму блоку формирования временного интервала. An ultrasonic locator measurement error compensation device comprising an ultrasonic pulse generator connected to an emitter and a receiver, amplifier, threshold device, a time interval formation unit, a time interval measurement unit, and a control and indication unit, the output of which is connected to a generator and an input of the formation unit time interval, a reference voltage source connected to the input of the threshold device, a crystal oscillator connected to the unit is measured I time intervals, characterized in that the second ultrasonic pulse generator is connected to the second emitter, the second receiver, the second amplifier, the second threshold device, the second time interval formation unit and the second time interval measurement unit are connected in series, the voltage reference being connected to the second input of the second threshold device, the input of the second time interval measurement unit is connected to the crystal oscillator, and the output of the second time interval measurement unit is connected It is accessible to the control and indication unit, the outputs of which are connected to the second generator and the second time interval formation unit.
RU2013146215/28A 2013-10-17 2013-10-17 Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge RU2544311C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013146215/28A RU2544311C1 (en) 2013-10-17 2013-10-17 Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013146215/28A RU2544311C1 (en) 2013-10-17 2013-10-17 Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2544311C1 true RU2544311C1 (en) 2015-03-20

Family

ID=53290508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013146215/28A RU2544311C1 (en) 2013-10-17 2013-10-17 Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544311C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2596907C1 (en) * 2015-06-09 2016-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4467653A (en) * 1982-03-26 1984-08-28 Matix Industries S.A. Method and apparatus for ultrasonic analysis
RU2129703C1 (en) * 1995-12-07 1999-04-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "Центр внедрения систем промышленного назначения" Process of compensation of errors of acoustic location level indicators and device for its implementation
RU2358243C1 (en) * 2007-12-24 2009-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method of compensating measurement errors of ultrasonic level gauge
RU2389982C1 (en) * 2009-04-06 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements
RU2389981C1 (en) * 2009-01-11 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements
US20120310093A1 (en) * 2011-06-06 2012-12-06 Fujifilm Corporation Ultrasound image producing method and ultrasound image diagnostic apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4467653A (en) * 1982-03-26 1984-08-28 Matix Industries S.A. Method and apparatus for ultrasonic analysis
RU2129703C1 (en) * 1995-12-07 1999-04-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "Центр внедрения систем промышленного назначения" Process of compensation of errors of acoustic location level indicators and device for its implementation
RU2358243C1 (en) * 2007-12-24 2009-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method of compensating measurement errors of ultrasonic level gauge
RU2389981C1 (en) * 2009-01-11 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements
RU2389982C1 (en) * 2009-04-06 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements
US20120310093A1 (en) * 2011-06-06 2012-12-06 Fujifilm Corporation Ultrasound image producing method and ultrasound image diagnostic apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2596907C1 (en) * 2015-06-09 2016-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107576371B (en) A kind of Ultrasonic Liquid Level Measurement and ultrasonic wave liquid level measuring apparatus
RU2544310C1 (en) Method to compensate for error of measurement of ultrasonic locator
JPH0525045B2 (en)
CN103674181A (en) Dynamic liquid level ultrasonic detection device and method
CN104345319B (en) A kind of error calibration method of incoherent Doppler lidar wind speed
RU2389982C1 (en) Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements
RU2544311C1 (en) Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge
RU2389981C1 (en) Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements
RU2703836C1 (en) Ultrasonic locator measurement error compensation device
RU2599602C1 (en) Method for compensation of error of measurement of ultrasonic locator
RU2703834C1 (en) Method of compensation for measurement error of ultrasonic locator
RU2596907C1 (en) Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator
CN103777202A (en) Ultrasonic distance measuring method based on damping free vibration
US2416367A (en) Pulse generating system
CN115290175A (en) Sea water sound velocity measuring device and method and ocean distance measuring system
RU2436050C1 (en) Method of defining sound velocity in fluids
RU2754716C1 (en) Ultrasonic locator measurement error compensation device
CN104880512A (en) Temperature-compensation ultrasonic surface wave-based lithosphere state real-time detection system
RU2748137C1 (en) Method of compensation of the measurement inaccuracy of the ultrasonic locator
RU2470267C1 (en) Device to compensate for error in measurement by ultrasonic level metre
JP2020046257A (en) Wireless temperature measuring system
RU2256158C1 (en) Level gage
RU2396521C1 (en) Device for compensating for ultrasonic level gauge measurement errors
RU2517982C1 (en) Method for determining damaged point of power transmission and communication lines
Konovalov et al. On the optimization of the shapes of short-duration acoustic pulses for solving probing problems in immersion tests

Legal Events

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

Effective date: 20151018