RU2599602C1 - Method for compensation of error of measurement of ultrasonic locator - Google Patents
Method for compensation of error of measurement of ultrasonic locator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599602C1 RU2599602C1 RU2015122824/28A RU2015122824A RU2599602C1 RU 2599602 C1 RU2599602 C1 RU 2599602C1 RU 2015122824/28 A RU2015122824/28 A RU 2015122824/28A RU 2015122824 A RU2015122824 A RU 2015122824A RU 2599602 C1 RU2599602 C1 RU 2599602C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time interval
- ultrasonic
- frequency
- measurement
- received
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
Abstract
Description
Изобретение относится к ультразвуковым локационным устройствам, используемым 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.
Известен способ компенсации погрешностей ультразвукового уровнемера (RU 2389982 С1, МПК G01F 23/28 (2006.01), опубл. 20.05.2010), включающий излучение ультразвукового сигнала, его прием, измерение временного интервала между двумя сигналами, его преобразование в цифровой код, измерение не менее трех временных интервалов, в которых мгновенное значение амплитуды принятого ультразвукового сигнала превышает пороговый уровень. По величине порогового значения и изменению длительности этих временных интервалов определяют временную координату начала ответного сигнала и используют ее при расчете расстояния до отражающей поверхности путем умножения скорости распространения ультразвука в контролируемой среде на измеренный временной интервал.A known method of compensating for errors of an ultrasonic level gauge (RU 2389982 C1, IPC G01F 23/28 (2006.01), publ. 05/20/2010), including emitting an ultrasonic signal, receiving it, measuring the time interval between two signals, converting it to a digital code, measuring not less than three time intervals in which the instantaneous value of the amplitude of the received ultrasonic signal exceeds the threshold level. The value of the threshold value and the change in the duration of these time intervals determine the time coordinate of the beginning of the response signal and use it when calculating the distance to the reflecting surface by multiplying the propagation velocity of ultrasound in the controlled medium by the measured time interval.
Недостатком этого способа является низкая точность и стабильность измерения, обусловленная изменением формы принятого ультразвукового сигнала при волноводном распространении, вследствие чего длительность измеренных трех временных интервалов может изменяться немонотонно, 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 method is the low accuracy and stability of the measurement, due to a change in the shape of the received ultrasonic signal during waveguide propagation, as a result of which the duration of the measured three time intervals can vary non-monotonously, 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.
Известен способ компенсации погрешностей акустических локационных уровнемеров (RU 2544310 С1, МПК G01N 29/36, опубл. 20.03.2015), выбранный в качестве прототипа, в котором излучение, прием ультразвуковых сигналов и измерение временных интервалов между излученным и принятым ультразвуковым сигналами производят на двух частотах с разными периодами, затем производят сравнение этих временных интервалов и их коррекцию в соответствии с выражением:A known method of compensating for errors of acoustic location level gauges (RU 2544310 C1, IPC G01N 29/36, published March 20, 2015), selected as a prototype, in which radiation, reception of ultrasonic signals and measurement of time intervals between emitted and received ultrasonic signals are performed on two frequencies with different periods, then compare these time intervals and their correction in accordance with the expression:
, ,
где Т1 - период колебаний ультразвуковой волны первой частоты,where T 1 - the period of oscillation of the ultrasonic wave of the first frequency,
Т2 - период колебаний ультразвуковой волны второй частоты,T 2 - the period of oscillation of the ultrasonic wave of the second frequency,
i - номер коррекции,i is the correction number,
Δt1 - первый измеренный временной интервал,Δt 1 - the first measured time interval,
Δt2 - второй измеренный временной интервал, полученное значение временного интервала (Δt1-i·T1) используют при определении расстояния до отражающей поверхности.Δt 2 - the second measured time interval, the obtained value of the time interval (Δt 1 -i · T 1 ) is used in determining the distance to the reflective surface.
Недостатком известного способа является низкая точность измерения, обусловленная невозможностью определения фазы срабатывания порогового устройства, которое может изменяться от 0 до π/4.The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurement, due to the inability to determine the phase of the threshold device, which can vary from 0 to π / 4.
Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего снижение погрешности измерений при волноводном распространении ультразвуковых сигналов.The objective of the invention is to provide a method for reducing the measurement error during the waveguide propagation of ultrasonic signals.
Поставленная задача решена за счет того, что способ компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора, также как в прототипе, включает излучение, прием ультразвуковых сигналов и измерение временных интервалов между излученным и принятым ультразвуковым сигналами на двух частотах с разными периодами, сравнение этих временных интервалов и их коррекцию в соответствии с выражением:The problem is solved due to the fact that the method of compensating for the measurement error of the ultrasonic locator, as in the prototype, includes radiation, reception of ultrasonic signals and measurement of time intervals between emitted and received ultrasonic signals at two frequencies with different periods, comparison of these time intervals and their correction in accordance with the expression:
, ,
где Т1 - период колебаний ультразвуковой волны первой частоты,where T 1 - the period of oscillation of the ultrasonic wave of the first frequency,
Т2 - период колебаний ультразвуковой волны второй частоты,T 2 - the period of oscillation of the ultrasonic wave of the second frequency,
i - номер коррекции,i is the correction number,
Δt1 - первый измеренный временной интервал,Δt 1 - the first measured time interval,
Δt2 - второй измеренный временной интервал, определение временного интервала
Согласно изобретению после приема ультразвукового сигнала первой частоты проводят измерение временного интервала t, в котором мгновенное значение амплитуды принятого сигнала первой частоты превышает пороговый уровень. Определяют корректирующий временной интервал в соответствии с выражением: According to the invention, after receiving an ultrasonic signal of a first frequency, a time interval t is measured in which the instantaneous value of the amplitude of the received signal of the first frequency exceeds a threshold level. The corrective time interval is determined in accordance with the expression:
где t - временной интервал, в котором мгновенное значение амплитуды принятого сигнала ультразвуковой волны первой частоты превышает пороговый уровень. После получения значения временного интервала
которую используют для определения расстояния до отражающей поверхности.which is used to determine the distance to the reflective surface.
За счет измерения временного интервала, в котором мгновенное значение амплитуды принятого ультразвукового сигнала первой частоты превышает пороговый уровень, появилась возможность определения корректирующего временного интервала и последующего определения временной координаты начала принятого ультразвукового сигнала первой частоты, что позволило компенсировать погрешность измерения ультразвукового локатора.By measuring the time interval in which the instantaneous amplitude of the received ultrasonic signal of the first frequency exceeds the threshold level, it is possible to determine the correcting time interval and then determine the time coordinate of the beginning of the received ultrasonic signal of the first frequency, which made it possible to compensate for the measurement error of the ultrasonic locator.
Предложенный способ позволяет определить расстояние до отражающей поверхности с погрешностью не более λ/8, так как срабатывание порогового устройства (компаратора) происходит на первой четверти периода принятого ультразвукового сигнала первой частоты, максимальное значение которого соответствует λ/4, а учет фазы срабатывания порогового устройства позволяет уменьшить погрешность еще в два раза до λ/8.The proposed method allows to determine the distance to the reflecting surface with an error of not more than λ / 8, since the threshold device (comparator) is triggered on the first quarter of the period of the received ultrasonic signal of the first frequency, the maximum value of which corresponds to λ / 4, and taking into account the phase of the threshold device reduce the error by half to λ / 8.
На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the proposed method.
На фиг. 2 представлена диаграмма, иллюстрирующая предлагаемый способ.In FIG. 2 is a diagram illustrating the proposed method.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит блок управления 1 (БУ), соединенный с первым 2 (Г1) и вторым 3 (Г2) генераторами (фиг.1). 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 измерения временного интервала 10 (БИВИ1) и к входу первого блока формирования временного интервала 11 (БФВИ1), к другому входу которого подключен блок управления 1 (БУ). Выход первого блока формирования временного интервала 11 (БФВИ1) подключен к входу второго блока измерения временного интервала 12 (БИВИ2), выход которого подключен к блоку управления 1 (БУ). Выход первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1) подключен к блоку управления 1 (БУ). Второй приемник 13 (П2) соединен со вторым усилителем 14 (У2), выход которого связан с входом второго порогового устройства 15 (ПУ2), к другому входу которого 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 1 (БУ). Выход второго блока формирования временного интервала 16 (БФВИ2) подключен к входу третьего блока измерения временного интервала 17 (БИВИ3), выход которого подключен к блоку управления 1 (БУ). Блок управления 1 (БУ) подключен к блоку индикации 18 (БИ).A device that implements the proposed method contains a control unit 1 (CU) connected to the first 2 (G1) and second 3 (G2) generators (Fig. 1). 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 measurement unit of the time interval 10 (BIVI1) and to the input of the first block of the formation of the time interval 11 (BFVI1), to the other input of which the control unit 1 (BU) is connected. The output of the first block of the formation of the time interval 11 (BFVI1) is connected to the input of the second block of measurement of the time interval 12 (BIVI2), the output of which is connected to the control unit 1 (BU). The output of the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1) is connected to the control unit 1 (CU). The second receiver 13 (P2) is connected to a second amplifier 14 (U2), the output of which is connected to the input of the second threshold device 15 (PU2), to the other input of which a reference voltage source 9 (ION) is connected. 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 unit 1 (BU) is connected. The output of the second block for the formation of the time interval 16 (BFVI2) is connected to the input of the third block for measuring the time interval 17 (BIVI3), the output of which is connected to the control unit 1 (BU). The control unit 1 (CU) is connected to the display unit 18 (BI).
Блок управления 1 (БУ) может быть выполнен на микроконтроллере ATMEGA16. 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 операционных усилителях, например К544УД2. В качестве пороговых устройств 8 (ПУ1) и 15 (ПУ2) можно использовать компараторы К521СА3. Блоки формирования временного интервала 11 (БФВИ1) и 16 (БФВИ2) могут быть выполнены на стандартных микросхемах К1554ТМ2. Блоки измерения временного интервала 10 (БИВИ1), 12 (БИВИ2) и 17 (БИВИ3) могут быть выполнены на стандартных микросхемах, например К1554ИЕ7. Источник опорного напряжения 9 (ИОН) выбран типовым REF 192 фирмы ANALOG DEVICES в стандартном включении. Блок индикации 18 (БИ) выполнен на семисегментных индикаторах типа DA56-11SRWA.The control unit 1 (CU) can be performed on the ATMEGA16 microcontroller. 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 operational amplifiers, for example K544UD2. As threshold devices 8 (PU1) and 15 (PU2), K521CA3 comparators can be used. The blocks for the formation of the time interval 11 (BFVI1) and 16 (BFVI2) can be performed on standard K1554TM2 microcircuits. The time interval measuring units 10 (BIVI1), 12 (BIVI2) and 17 (BIVI3) 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. The display unit 18 (BI) is made on seven-segment indicators of the type DA56-11SRWA.
В качестве примера рассмотрим определение расстояния предлагаемым способом. В трубе длиной 250 см, заполненной водой, были установлены излучатели 4 (И1) и 5 (И2), а также приемники 6 (П1) и 13 (П2). На противоположном конце трубы был закреплен отражатель. Частота ультразвуковых сигналов первого излучателя 4 (И1) и первого приемника 6 (П1) составляла 600 кГц, соответственно длина волны λ1=2,5 мм, а период колебаний Т1=1,67 мкс. Частота ультразвуковых сигналов второго излучателя 5 (И2) и второго приемника 13 (П2) составляла 900 кГц, соответственно длина волны λ2=1,67 мм, а период колебаний Т2=1,11 мкс.As an example, consider the determination of distance by the proposed method. In a 250-cm-long pipe filled with water, emitters 4 (I1) and 5 (I2) were installed, as well as receivers 6 (P1) and 13 (P2). A reflector was mounted at the opposite end of the pipe. The frequency of the ultrasonic signals of the first emitter 4 (I1) and the first receiver 6 (P1) was 600 kHz, respectively, the wavelength λ 1 = 2.5 mm, and the oscillation period T 1 = 1.67 μs. The frequency of the ultrasonic signals of the second emitter 5 (I2) and the second receiver 13 (P2) was 900 kHz, respectively, the wavelength λ 2 = 1.67 mm, and the oscillation period T 2 = 1.11 μs.
Блок управления 1 (БУ) вырабатывал сигнал запуска для первого генератора 2 (Г1), этим же сигналом первый блок формирования временного интервала 11 (БФВИ1) устанавливался в состояние логической единицы. Первый генератор 2 (Г1) возбуждал первый излучатель 4 (И1), который излучал ультразвуковые сигналы с периодом Т1. Излученный ультразвуковой сигнал распространялся по контролируемой среде и принимался первым приемником 6 (П1), усиливался первым усилителем 7 (У1) и поступал на вход первого порогового устройства 8 (ПУ1). На второй вход первого порогового устройства 8 (ПУ1) подавалось напряжение U1 от источника опорного напряжения 9 (ИОН). Как только напряжение на выходе первого усилителя 7 (У1) превысило напряжение U1, выход первого порогового устройства 8 (ПУ1) переключился в состояние логической 1, которая сбросила первый блок формирования временного интервала 11 (БФВИ1) в состояние логического нуля (точка t1 на фиг.2). Таким образом, на выходе первого блока формирования временного интервала 11 (БФВИ1) получился сигнал, длительность которого равна времениThe control unit 1 (BU) generated a start signal for the first generator 2 (G1), with the same signal, the first block of the formation of the time interval 11 (BFVI1) was set to the state of a logical unit. The first generator 2 (G1) excited the first emitter 4 (I1), which emitted ultrasonic signals with a period of T 1 . The emitted ultrasonic signal propagated through the controlled medium and was 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) was 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) exceeded the voltage U1, the output of the first threshold device 8 (PU1) switched to logical 1, which reset the first block of the formation of time interval 11 (BFVI1) to a logical zero state (point t 1 in FIG. .2). Thus, at the output of the first block of the formation of the time interval 11 (BFVI1), a signal is obtained whose duration is equal to time
Δt1=t1-t0,Δt 1 = t 1 -t 0 ,
где t0 - начальный момент времени излучения ультразвукового сигнала.where t 0 - the initial time of the radiation of the ultrasonic signal.
Этот сигнал поступил во второй блок измерения временного интервала 12 (БИВИ2). Данные о длительности второго временного интервала поступили в блок управления 1 (БУ). Кроме того, логическая 1 на выходе первого порогового устройства 8 (ПУ1) разрешила работу первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1) (точка t1 на фиг. 2). Как только напряжение на выходе первого усилителя 7 (У1) стало меньше напряжения U1 (точка t3 на фиг. 2), выход первого порогового устройства 8 (ПУ1) переключился в состояние логического 0, который остановил работу первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1). Данные с первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1) поступили в блок управления 1 (БУ), который вычислил корректирующее значение:This signal was received in the second measurement unit of the time interval 12 (BIVI2). Data on the duration of the second time interval was received in the control unit 1 (CU). In addition, the logical 1 at the output of the first threshold device 8 (PU1) allowed the operation of the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1) (point t 1 in Fig. 2). As soon as the voltage at the output of the first amplifier 7 (U1) became less than the voltage U1 (point t 3 in Fig. 2), the output of the first threshold device 8 (PU1) switched to the logical 0 state, which stopped the operation of the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1 ) Data from the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1) was received in the control unit 1 (BU), which calculated the correction value:
где T1 - период колебаний ультразвуковой волны первой частоты,where T 1 is the period of oscillation of the ultrasonic wave of the first frequency,
t - временной интервал, в котором мгновенное значение амплитуды принятого ультразвукового сигнала первой частоты превышает пороговый уровень.t is the time interval in which the instantaneous value of the amplitude of the received ultrasonic signal of the first frequency exceeds the threshold level.
Затем блок управления 1 (БУ) выработал сигнал запуска для второго генератора 3 (Г2), этим же сигналом второй блок формирования временного интервала 16 (БФВИ2) установился в состояние логической 1. Второй генератор 3 (Г2) возбудил второй излучатель 5 (И2), который излучил ультразвуковые сигналы с периодом Т2. Излученный ультразвуковой сигнал распространился по той же контролируемой среде и был принят вторым приемником 13 (П2), усилился вторым усилителем 14 (У2) и поступил на вход второго порогового устройства 15 (ПУ2). На второй вход второго порогового устройства 15 (ПУ2) подавалось напряжение U1 от источника опорного напряжения 9 (ИОН). Как только напряжение на выходе второго усилителя 14 (У2) превысило напряжение U1, выход второго порогового устройства 15 (ПУ2) переключился в состояние логической 1, которая сбросила второй блок формирования временного интервала 16 (БФВИ2) в состояние логического 0 (точка t2 на фиг. 2). Таким образом, на выходе второго блока формирования временного интервала 16 (БФВИ2) получился сигнал, длительность которого равна времениThen the control unit 1 (BU) generated a start signal for the second generator 3 (G2), with the same signal the second block for the formation of the time interval 16 (BFVI2) was set to logical 1. The second generator 3 (G2) excited the second emitter 5 (I2), which emitted ultrasonic signals with a period of T 2 . The emitted ultrasonic signal propagated through the same controlled medium and was received by the second receiver 13 (P2), amplified by the second amplifier 14 (U2) and entered the input of the second threshold device 15 (PU2). The second input of the second threshold device 15 (PU2) was 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) exceeded the voltage U1, the output of the second threshold device 15 (PU2) switched to the logical 1 state, which reset the second block of the formation of the time interval 16 (BFVI2) to the logical 0 state (point t 2 in FIG. . 2). Thus, at the output of the second block for the formation of time interval 16 (BFVI2), a signal is obtained whose duration is equal to time
Δt2=t2-t0,Δt 2 = t 2 -t 0 ,
Этот сигнал поступил в третий блок измерения временного интервала 17 (БИВИ2). Данные о длительности третьего временного интервала поступили в блок управления 1 (БУ).This signal entered the third block of measurement of the time interval 17 (BIVI2). Data on the duration of the third time interval was received in the control unit 1 (CU).
Временные интервалы между излученными и принятыми ультразвуковыми сигналами, измеренные блоками измерения временных интервалов 12 (БИВИ2) и 17 (БИВИ3), имели длительностиThe time intervals between the emitted and received ultrasonic signals, measured by time interval measurement units 12 (BIVI2) and 17 (BIVI3), had durations
Δt1=328,7 мкс,Δt 1 = 328.7 μs,
Δt2=326,8 мкс.Δt 2 = 326.8 μs.
Блок управления 1 (БУ) осуществил первую коррекцию этих временных интервалов в соответствии с выражением:The control unit 1 (BU) made the first correction of these time intervals in accordance with the expression:
где T1 - период колебаний ультразвуковой волны первой частоты,where T 1 is the period of oscillation of the ultrasonic wave of the first frequency,
Т2 - период колебаний ультразвуковой волны второй частоты,T 2 - the period of oscillation of the ultrasonic wave of the second frequency,
i - номер коррекции,i is the correction number,
- первый скорректированный временной интервал, - the first adjusted time interval,
- второй скорректированный временной интервал. - the second adjusted time interval.
После этого блок управления 1 (БУ) осуществил сравнение результатов коррекции:After that, the control unit 1 (BU) has compared the results of the correction:
После коррекции по формулам (1) и (2) получили следующий набор значений:After correction according to formulas (1) and (2), we obtained the following set of values:
. .
В результате получили значение, превышающее четверть периода ультразвуковых колебаний.As a result, a value exceeding a quarter of the period of ultrasonic vibrations was obtained.
Блок управления 1 (БУ) осуществил вторую коррекцию этих временных интервалов:The control unit 1 (BU) carried out the second correction of these time intervals:
После второй коррекции (i=2) получили значение, превышающее четверть периода ультразвуковых колебаний.After the second correction (i = 2), a value exceeding a quarter of the period of ultrasonic vibrations was obtained.
Блок управления 1 (БУ) осуществил третью коррекцию этих временных интервалов:The control unit 1 (BU) carried out the third correction of these time intervals:
. .
После третьей коррекции (i=3) получили разность времен первого и второго интервала, которая меньше четверти периода ультразвуковых сигналов первой частоты.After the third correction (i = 3), we obtained the time difference of the first and second interval, which is less than a quarter of the period of ultrasonic signals of the first frequency.
Временной интервал, в котором мгновенное значение амплитуды принятого ультразвукового сигнала первой частоты превышает пороговый уровень, измеренный блоком измерения временного интервала 11 (БИВИ1), имел длительность:The time interval in which the instantaneous value of the amplitude of the received ultrasonic signal of the first frequency exceeds the threshold level measured by the measuring unit of the time interval 11 (BIVI1), had the duration:
t=0,4 мкс.t = 0.4 μs.
Затем блок управления и индикации 1 (БУ) определил длительность корректирующего временного интервала в соответствии с выражением:Then the control unit and display 1 (BU) determined the duration of the corrective time interval in accordance with the expression:
. .
После этого блок управления 1 (БУ) определил временную координату начала принятого сигнала ультразвуковой волны первой частоты:After that, the control unit 1 (BU) determined the time coordinate of the beginning of the received signal of the ultrasonic wave of the first frequency:
Используя эту временную координату, блок управления 1 (БУ) определил расстояние до отражателя h и передал данные в блок индикации 18 (БИ) для отображения.Using this time coordinate, the control unit 1 (BU) determined the distance to the reflector h and transmitted the data to the display unit 18 (BI) for display.
h=С·t0/2=1500·333,48*10-6/2=250,11 см,h = C 0 · t / 2 = 1500 · 333.48 * 10 -6 / 2 = 250.11 cm
где С - скорость распространения ультразвука в воде.where C is the speed of propagation of ultrasound in water.
Ошибка измерения уровня Δh составила:The error in measuring the level Δh was:
Δh=250-250,11=0,11 мм.Δh = 250-250.11 = 0.11 mm.
Таким образом, экспериментально установлено, что погрешность измерения расстояния до отражателя составила λ/22.Thus, it was experimentally established that the error in measuring the distance to the reflector was λ / 22.
Claims (1)
,
где T1 - период колебаний ультразвуковой волны первой частоты,
Т2 - период колебаний ультразвуковой волны второй частоты,
i - номер коррекции,
Δti - первый измеренный временной интервал,
Δt2 - второй измеренный временной интервал, определяют значение временного интервала
где t - временной интервал, в котором мгновенное значение амплитуды принятого сигнала ультразвуковой волны первой частоты превышает пороговый уровень, а после получения значения временного интервала
которую используют для определения расстояния до отражающей поверхности. A method of compensating for the measurement error of an ultrasonic locator, in which the radiation, the reception of ultrasonic signals and the measurement of time intervals between the emitted and received ultrasonic signals are performed at two frequencies with different periods, these time intervals are compared and corrected in accordance with the expression:
,
where T 1 is the period of oscillation of the ultrasonic wave of the first frequency,
T 2 - the period of oscillation of the ultrasonic wave of the second frequency,
i is the correction number,
Δt i is the first measured time interval,
Δt 2 - the second measured time interval, determine the value of the time interval
where t is the time interval in which the instantaneous amplitude of the received signal of the ultrasonic wave of the first frequency exceeds the threshold level, and after receiving the value of the time interval
which is used to determine the distance to the reflective surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015122824/28A RU2599602C1 (en) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Method for compensation of error of measurement of ultrasonic locator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015122824/28A RU2599602C1 (en) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Method for compensation of error of measurement of ultrasonic locator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2599602C1 true RU2599602C1 (en) | 2016-10-10 |
Family
ID=57127546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015122824/28A RU2599602C1 (en) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Method for compensation of error of measurement of ultrasonic locator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2599602C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748137C1 (en) * | 2020-11-20 | 2021-05-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Method of compensation of the measurement inaccuracy of the ultrasonic locator |
Citations (6)
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 |
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 |
RU2544310C1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method to compensate for error of measurement of ultrasonic locator |
-
2015
- 2015-06-15 RU RU2015122824/28A patent/RU2599602C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
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 |
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 |
RU2544310C1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method to compensate for error of measurement of ultrasonic locator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748137C1 (en) * | 2020-11-20 | 2021-05-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Method of compensation of the measurement inaccuracy of the ultrasonic locator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107576371B (en) | A kind of Ultrasonic Liquid Level Measurement and ultrasonic wave liquid level measuring apparatus | |
JPS5812548B2 (en) | Gas bubble measurement device in liquid | |
RU2544310C1 (en) | Method to compensate for error of measurement of ultrasonic locator | |
RU2389982C1 (en) | Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements | |
RU2389981C1 (en) | Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements | |
RU2599602C1 (en) | Method for compensation of error of measurement of ultrasonic locator | |
RU2703836C1 (en) | Ultrasonic locator measurement error compensation device | |
RU2703834C1 (en) | Method of compensation for measurement error of ultrasonic locator | |
RU2596907C1 (en) | Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator | |
RU2544311C1 (en) | Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge | |
Shulgina et al. | Mathematical analysis of the echo-impulse position detection by the dual-frequency sensing method | |
RU2545065C2 (en) | Method to measure acoustic speed in water | |
Shulgina et al. | The echo-impulse position detection by the dual-frequency sensing method | |
RU2436050C1 (en) | Method of defining sound velocity in fluids | |
JPH1123704A (en) | Method and instrument for underwater measurement | |
EP1785701A1 (en) | Apparatus and method for determining a temperature of a volume of gas | |
RU2470267C1 (en) | Device to compensate for error in measurement by ultrasonic level metre | |
CN207232088U (en) | A kind of container corrosion detection device | |
RU2406979C2 (en) | Device for compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements | |
RU2256158C1 (en) | Level gage | |
US11346694B2 (en) | Method for measuring the velocity of a fluid using ultrasound | |
RU2525472C1 (en) | Acoustic range-finder | |
RU2540942C1 (en) | Method to monitor dynamics of variation of controlled object wall thickness | |
JP2000171232A (en) | Ultrasonic wave measuring instrument | |
WO2016086827A1 (en) | Spectral scanning-based distributed physical quantity detection method and device thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180616 |