SU1364889A1

SU1364889A1 - Ультразвуковой уровнемер

Info

Publication number: SU1364889A1
Application number: SU853964658A
Authority: SU
Inventors: Акил Адылович Азимов; Сергей Димитриевич Зусман
Original assignee: Среднеазиатский Научно-Исследовательский Институт Ирригации Им.В.Д.Журина
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1988-01-07

Abstract

Изобретение относитс к технике измерени уровн с помощью ультразвука . Цель изобретени - повышение точности и упрощение конструкции. Длительность формировани логического нул на выходе схеьы 6 запирани приемника фиксирована и обратно пропорциональна максимально возможной скорости распространени ультразвука в диапазоне рабочих температур и акустической плотности контролируемой среды. Лоба импульснг1 помеха, возникающа из-за наличи акустических шумов в измер емой среде, в интервалах между импульсами возбуждени , формируемыми генератором 2, принимаема злектроакустическим преобразователем 3, не нарушает работоспособность устр-ва и достоверность измерительной информации. 2 ил. (Л

Description

со W

41 00 00

со

Изобретение относитс к технике измерени уровн с помощью ультразвука и может быть применено, в частности , дл измерени уровн потока воды в каналах гидромелиоративных систем.

Цель изобретени - повышение точности и упрощение конструкции.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временна диаграмма работы устройства.

Устройство размещено в резервуаре 1 с исследуемой жидкостью и содержит генератор 2 импульсов возбуждени , обратимый электроакустический преобразователь 3, отражатель А кольцеобразной формы, компенсационный канал , первую схему 5 запрета, схему 6 запирани приемника, элемент ИЛИ 7, измерительный канал, состо щий из приемного пьезоэлеь ента 8, приемного устройства 9, второй схемы 10 запрета , первого триггера 11 формировани строба и первого счетчика 12 импульсов. Кроме того, устройство содержит второй триггер 13 формировани строба, соединенный с разрещаю- щим входом второго счетчика 14 им-

положение, разреша таким образом работу третьего счетчика 16, и, пройд через элемент ИЛИ 7, запускает генератор 2 импульсов возбуждени , причем импульсы по вл ющиес на выходе элемента ИЛИ 7 начинают подсчитыватьс счетчиком 14.

Импульс генератора 2 преобразуетс пьезоэлементом 3 в акустический, излучаетс , частично отражаетс от отражател 4 кольцеобразной формы, принимаетс также пьезоэлементом 3 и, пройд через схему 5 запрета и элемент ИЛИ, осуществл ет запуск генератора 2. Освобождение от случайных импульсных помех, амплитуда ко торых превышает уровень срабатывани генератора 2 осуществл етс с помощью

устройства 6 определени импульсной помехи. При этом первый импульс, по вившийс на выходе схемы 5 запрета , установит на выходе третьего триггера 15 формировани стробы О

и запретит дальнейший подсчет импульсов от генератора 23 стабильной частоты третьим счетчиком 16, тем самым завершив измерение времени, необходимого дл прохождени ультразвуком

пульсов, третий триггер 15 формирова- 30 удвоенного рассто ни от пьезоэлеменни -строба, третий счетчик 16 импульсов , вычислитель 17, индикатор 18, генератор 19 тактовых импульсов, элемент 20 задержки, триггер 21 управлени , формирователь 22 и генератор 23 стабильной частоты. I

При включении уровнемера на выходе триггера 21 управлени устанавливаетс логический О, который запрещает работу генератора 2 импульсов возбуждени с помощью схемы 5 запрета. Первый короткий импульс, по вившийс на выходе генератора 19 тактовых импульсов, обнулит содержимое счетчиков 12, 14 и 16, установит на вЕ11ходе триггера 21 управлени логическую единицу, котора разрешает работу первой 5 и второй 10 схем запрета по соответствующим входам. Одновременно импульс от генератора 19 тактовых импульсов установит на выходе второго триггера 13 формировани строба логическую единицу , подготовив тем самым второй счет- 55 ш Д чий через Измерительный канал.

чик 14 к счету импульсов, а пройд Усиленный приемным устройством 9 сигнал , пройд вторую схему 10 запрета, установит на выходе второго триггера 13 формировани строба О, запретит

через элемент 20 задержки, одновременно устанавливает третий триггер 15 формировани строба в единичное

та 3 до отражател 4, которое может быть выбранным, в частности, равным 2 см.

Таким образом, в дополнительном

канале осуществл етс циркул ци освобожденных от помех импульсов, период следовани которых обратно пропорционален скорости распространени ультразвука в контролируемой среде и

равен

6

2h6

с

(1)

где h.

. - рассто ние от пьезодатчика 3 до отражател 4;

С - скорость ультразвука в измер емой среде.

Причем одновременно осуществл ет- 5Q с подсчет количества циркулирующих импульсов N счетчиком 14. Подсчет импульсов осуществл етс до тех пор, пока на приемный элемент 8 не поступит первый импульс возбуждени , про31364889

самым счет импульсов возбуждени

та вр g ка щи

вторым счетчиком 14.

Claims

Формула измерени уровн имеет вид

(T5-t)/2, (2) где N - целое число временных интервалов Тд, формируемых калиброванным каналом, длительность которых определ етс акустической плотностью измер емой среды, укладывающихс во врем измерени ; t - врем между прин тым эхо сигналом и последующим импульсом возбуждени (фиг.2). Выразив скорость ультразвука в (2) из соотношени (1), подстановки получим

после

(N+l)- 5

Из (3) видно, что дл реализации алгоритма измерени уровн необходимо измерить врем t. Аппаратурное измерение времени t осуществл етс с помощью триггера 11 формировани строба. Сигнал с выхода второй схемы 10 запрета устанавливает триггер 1 формировани строба в единичное состо ние , разреша тем самым счет импульсов от генератора 23 стабильной частоты первым счетчиком 12 до момента по влени на запрещающем входе триггера 11 формировани строба очередного импульса запуска генератора 2 возбуждени , приход щего с выхода элемента ИЛИ 7. Таким образом осуществл етс измерение времени t. Подключение счетного входа второго счетчика 14 к выходу элемента ИЛИ 7 обеспечивает измерение величины (N+1 а измерение времени Т 5 осуществл етс третьим счетчиком 16. Обработка результатов измерени по формуле (3) осуществл етс вычислителем J7, результат вычислени которого индици- руетс индикатором 18.

При переходе триггера 11 формировани строба из состо ни 1 в О формирователь 22 вырабатывает им- пульс, поступающий на запрещающий вход триггера 21 управлени , О на выходце которого запрещает работу первой и второй схем запрета. На этом процесс измерени заканчиваетс .

,

Счетчик 14 предназначен дл счета величины N+1 где N - целое число временных интервалов, формируемых g калиброванным каналом, укладывающихс во врем измерени .

Дл измерени величины временного интервала Т , формируемого третьим RS-триггером 15 формировани строба,

10 предназначен счетчик 16. На S-вход третьего RS-триггера 15 формировани строба поступает сигнал от генератора 19 тактовых импульсов, прошедший через элемент 20 задержки, предназна15 ченньШ дл устранени эффекта гонок и сост заний, который может возникнуть при одновременной подаче импульса установки в нулевое состо ние с импульсом разрещени счета сигналов, поступающих на счетчик 16 с генератора 23 стабильной частоты. Таким образом , элемент 20 задержки предназначен дл разнесени во времени импульса обнулени содержимого счетчика I6 и начала импульса разрешени счета

20

25

счетчиком 16, формируемого третьим RS-триггером 15 формировани строба. Формирование интервала Т третьим RS-триггером 15 формировани строба

завершаетс с по влением на выходе первой схемы 5 запрета импульса прин того эхо-сигнала, прошедшего калиброванный канал.

Схема 5 запрета представл ет со-

бой трехвходовый элемент И, на один из входов которого поступает импульс со cxeNbi 6 определени импульсной помехи, представл ющей собой ждущий одновибратор. По вление логического

нул на выходе последнего совпадает с началом формировани импульса возбуждени , формируемого генератором 2 импульсов возбуждени . Длительность формировани логического нул

на выходе схеьы 6 запирани приемника фиксирована и обратно пропорциональна максймальноЪозможной скорости распространени ультразвука в диапазоне рабочих температур и акустической плот-

ности контролируемой среды. Таким образом, люба импульсна помеха, возникающа из-за наличи акустических шумов в измер емой среде, в интервалах между импульсами возбуждени ,

формируемыми генератором 2, принимаема пьезоэлементом 3, не нарушит работоспособность предлагаемого устройства и достоверность измерительной , информации.

ормула из

5 о б

1364889

р е т

н и

со с ро до ст уп и хо му ро то вы к пр по ще ва вт а кл с ди т 25 б ч вы с вх т с г в л и

Ультразвуковой уровнемер, содержащий измерительный канал, выполненный в виде излучател , приемника акустических колебаний, соединенного последовательно с приемным блоком и второй схемой запрета, дополнительный компенсационный канал, содержащий генератор, соединенный с излуча- телам и блоком запирани приемника, подключенного к первой схеме запрета , второй вход которой соединен с приемником, а также триггер формировани строба, первый и второй счетчик и индикатор, отличающий- с тем, что, с целью повышени точности и упрощени конструкции, в него введены дополнительно кольцевой отражатель, элемент ИЛИ, элемент задержки, генератор тактовых иМпуль- сов, второй и третий триггеры формировани строба, формирователь, триггер управлени , третий счетчик, генератор стабильной частоты и вычислитель , при этом кольцевой отражатель установлен соосно на фиксированном рассто нии излучателем измерительного канала, а последний совмещен с излучателем и приемником дополнительного компенсационного канала , причем первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу первой схеьы запрета и второй вход к выходу элемента задержки, нход последнего подключен к выходу генератора тактовых импуль-

в

5

сов, а выход элемента ИЛИ соединен с генератором, со счетным входом второго счетчика и с запрещающим входом первого триггера формировани строба, выход последнего подключен к управл ющему входу первого счетчика и одновременно к формирователю, выход которого подключен к запрещающе- му входу триггера управлени , а второй вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, причем выход триггера управлени подключен к первой и второй схемам запрета, при этом выход второй схемы з апрета подсоединен одновременно к разрешающему входу первого триггера формировани строба и к запрещающему входу второго триггера формировани строба, а разрешающий вход последнего подключен к генератору тактовых импульсов , выход первой схемы запрета сое- динен также с запрещающим входом третьего триггера формировани стро- 5 ба, разрешающий вход которого подключен к выходу элемента задержки, а выход третьего триггера формировани строба присоединен к управл ющему входу третьего счетчика, выход генератора тактовых импульсов соединен / также с обнул ющими входами всех счетчиков, а к счетным входам первого и третьего подключен генератор стабильной частоты, при этом выходы всех счетчиков .соединены с вычис лителем, выход которого подключен к индикатору.

0

0

5

Фаз. 2