SU1592731A1 - Discrete acoustic level indicator - Google Patents

Discrete acoustic level indicator Download PDF

Info

Publication number
SU1592731A1
SU1592731A1 SU853939814A SU3939814A SU1592731A1 SU 1592731 A1 SU1592731 A1 SU 1592731A1 SU 853939814 A SU853939814 A SU 853939814A SU 3939814 A SU3939814 A SU 3939814A SU 1592731 A1 SU1592731 A1 SU 1592731A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
rods
input
switch
control unit
Prior art date
Application number
SU853939814A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Grigorij V Gromov
Elena S Krysanova
Anatolij M Malyarenko
Valerij B Morozov
Vadim N Orlov
Vitalij E Cherednichenko
Igor D Shelaputin
Original Assignee
Gnii Teploene
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 Gnii Teploene filed Critical Gnii Teploene
Priority to SU853939814A priority Critical patent/SU1592731A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1592731A1 publication Critical patent/SU1592731A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2961—Acoustic waves for discrete levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2968—Transducers specially adapted for acoustic level indicators

Description

Изобретение относится к ультразвуковым приборам для дискретного измерения уровня жидких сред. Целью изобретения является повышение точности определения уровня жидкости за счет уменьшения дискретности измерений. Ультразвуковой преобразователь выполняют в виде четырех параллельно расположенных цельнометаллических штанг, каждая из которых имеет выступы, в которых попеременно размещены излучатели и приемники, при этом выступы одних штанг расположены между выступами других штанг. Все излучатели в каждой из штанг соединены параллельно одним кабелем, который подключен через четырехпозиционный коммутатор к формирователю импульсов излучения. Каждый из приемников отдельным кабелем соединен через многопозиционный коммутатор с преобразователем выходного сигнала, а блок управления обеспечивает последовательность возбуждения излучателей и опроса приемников, образующих измерительные позиции. 3 ил.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к ультразвуковым приборам для дискретного измерения уровня жидкости, и может быть использовано для измерения уровня жидких газонасыщенных сред при высоких температурах и давлениях.

Цель изобретения - повышение точности определения уровня жидкости за счет уменьшения дискретности измерений.

На фиг.1 изображена конструкция ультразвукового преобразователя: на фиг.2 - то же, в аксонометрической проекции; на фиг.З - структурная блок-схема предлагаемого уровнемера.

Уровнемер содержит ультразвуковой преобразователь 1, состоящий из четырех параллельно расположенных цельнометаллических штанг 2, каждая из которых имеет выступы 3. внутри которых попеременно размещены пьезоэлементы ультразвуковых излучателей 4 и приемники 5. Выступы одних штанг расположены между выступами других штанг. Излучатели 4 каждой из штанг соединены между собой параллельно одним кабелем 6. а каждый из приемников 5 имеет свой кабель 7. Кабели 6 и 7 проходят внутри штанг 2, при этом число кабелей в каждой штанге одинаково.

Между излучателем 4 и приемником 5

имеется зазор 8. заполняемый контролиоу1592731 А1

3

1592731

4

емой жидкостью. Ультразвуковой импульс проходит к приемному пьезоэлементу только при наличии в зазоре 8 контролируемой жидкости. Излучатель 4, зазор 8 и приемник 5 образуют измерительную позицию. О наличии минимального уровня сигнализирует нижняя измерительная позиция, о максимальном уровне - все залитые жидкостно-измерительные позиции вплоть до последней верхней.

Уровнемер, кроме ультразвукового преобразователя 1, содержит электронное устройство, в состав которого входят генератор 9, содержащий формирователь 10 импульсов излучения, первый коммутатор 11 импульсов излучения и четыре усилителя 12-15 мощности, а также блок 16 управления, формирователь 17 управляющего импульса, второй многопозиционный коммутатор 18 принятых сигналов, преобразователь.19 выходного сигнала и блок 20 регистрации.

Связи между блоками указаны на структурной блок-схеме уровнемера (фиг.З).

Первый выход блока 16 управления соединен с входом формирователя 10 импульсов излучения, второй выход блока 16 управления соединен с входом формирователя 17 управляющего импульса, третий выход блока 16 управления подключен к управляющему входу первого коммутатора 11 импульсов излучения, а его четвертый выход - к управляющему входу второго коммутатора 18 принятых сигналов. Выход формирователя 10 импульсов излучения соединен с сигнальным входом первого коммутатора 11 импульсов излучения, к первому, второму, третьему и четвертому входам которого через усилители 12-15 мощности подключены кабели 6 первой, второй, третьей и четвертой штанг 2 соответственно. К сигнальным входам второго коммутатора 18 принятых сигналов подключены отдельные кабели 7, а выход второго коммутатора 18 принятых сигналов соединен с сигнальным входом преобразователя 19 выходного сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 17 управляющего импульса, а его выход, являющийся информационным выходом дискретного акустического уровнемера, подключен к блоку 20 регистрации. На вход блока 20 регистрации подается сигнал, пропорциональный уровню жидкости на данной измерительной позиции, номер которой определяется выходным сигналом, снимаемым с дополнительного выхода блока 16 управления. 3 качестве такого сигнала может быть использован сигнал, представленный з двоичной форме, характеризующий

вид управляющих сигналов,поступающих на управляющие входы первого коммутатора 11 импульсов излучения и второго коммутатора 18 принятых сигналов.

Уровнемер работает следующим образом.

Алгоритм работы уровнемера состоит в следующем. Первым импульсом генератора 9 возбуждаются все излучатели 4 первой из четырех штанг 2, в которой расположен излучатель 4 верхней измерительной позиции, при этом к преобразователю 19 подключается приемник 5 верхней измерительной позиции, расположенный во второй штанге, вторым импульсом генератора 9 возбуждаются все излучатели 4 третьей штанги, в которой расположен излучатель 4 второй сверху измерительной позиции, при этом к преобразователю 19 подключается приемник 5 второй сверху измерительной позиции, расположенный в четвертой штанге, третьим генераторным импульсом возбуждаются все излучатели 4 второй штанги, в которой расположен излучатель 4 третьей сверху измерительной позиции, при этом к преобразователю 19 подключается приемник 5 третьей сверху измерительной позиции, расположенный в первой штанге, затем четвертый импульс генератора 9 возбуждает все излучатели 4 четвертой штанги, в которой расположен излучатель 4 четвертой сверху измерительной позиции, при этом к преобразователю 19 подключается приемник 5 четвертой сверху измерительной позиции, расположенный в третьей штанге, и т.д. вплоть до нижней измерительной позиции. Затем цикл опроса измерительных позиций повторяется.

Кварцевая стабилизация синхронизирующих импульсов блока 16 управления позволяет получить импульсе высокостабильными фронтами, что обеспечивает четкое разделение выходных сигналов преобразователя 19 от сигналов помех.

В результате опроса всех измерительных позиций на выходе преобразователя 19 в течение такта работы вырабатывается последовательность нулей и единиц, при этом единицы получаются при наличии жидкости а зазоре 8 измерительной позиции. С помощью блока 20 регистрации формируется выходной унифицированный дискретноаналоговый сигнал, пропорциональный уровню контролируемой жидкости. Шаг дискретности измерения выходного сигнала соответствует процентному отношению расстояния между соседними измерительными позициями к базе измерения.

Увеличение числа измерительных позиций в конструкции ультразвукового пре1592731

образователя 1 позволяет повысить точность определения уровня жидкости без изменения поперечного сечения преобразователя и увеличения габаритов электронного устройства.

The invention relates to ultrasonic devices for discrete measurement of the level of liquid media. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the level of the liquid by reducing the measurement resolution. The ultrasonic transducer is made in the form of four parallel all-metal rods, each of which has protrusions in which radiators and receivers are alternately arranged, with the protrusions of some rods located between the protrusions of the other rods. All emitters in each of the rods are connected in parallel by one cable, which is connected via a four-position switch to the shaper of radiation pulses. Each of the receivers is connected by a separate cable through a multi-position switch with an output signal converter, and the control unit provides a sequence of excitation of the emitters and interrogation of the receivers forming the measuring positions. 3 il.

The invention relates to instrumentation, namely, ultrasonic devices for discrete measurement of the liquid level, and can be used to measure the level of liquid gas-saturated media at high temperatures and pressures.

The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the liquid level by reducing the measurement resolution.

Figure 1 shows the design of the ultrasonic transducer: figure 2 is the same, in axonometric projection; on fig.Z - structural block diagram of the proposed level gauge.

The level gauge contains an ultrasonic transducer 1 consisting of four parallel all-metal rods 2, each of which has projections 3. Inside which piezoelectric elements of ultrasonic emitters 4 and receivers 5 are alternately arranged. Projections of one rods are located between the projections of the other rods. The emitters 4 of each of the rods are interconnected in parallel by one cable 6. And each of the receivers 5 has its own cable 7. The cables 6 and 7 pass inside the rods 2, while the number of cables in each rod is the same.

Between radiator 4 and receiver 5

there is a gap 8. fill control u 1592731 A1

3

1592731

four

liquid. The ultrasonic pulse passes to the receiving piezoelectric element only if there is a controlled fluid in the gap 8. The emitter 4, the gap 8 and the receiver 5 form a measuring position. The presence of the minimum level is indicated by the lower measuring position, the maximum level - all filled liquid-measuring positions up to the last upper one.

The level meter, in addition to the ultrasonic transducer 1, contains an electronic device, which includes a generator 9, containing a driver 10 radiation pulses, the first switch 11 radiation pulses and four amplifiers 12-15 power, as well as the control unit 16, the driver 17 of the control pulse, the second multi-position the switch 18 of the received signals, the output signal converter 19 and the registration unit 20.

The connections between the blocks are indicated on the structural block diagram of the level gauge (FIG. 3).

The first output of the control unit 16 is connected to the input of the radiation pulse shaper 10, the second output of the control unit 16 is connected to the input of the control pulse shaper 17, the third output of the control unit 16 is connected to the control input of the first radiation pulse switch 11, and its fourth output is connected to the second control input switch 18 received signals. The output of the shaper 10 radiation pulses connected to the signal input of the first switch 11 of the radiation pulses, to the first, second, third and fourth inputs of which through the power amplifiers 12-15 are connected cables 6 of the first, second, third and fourth rods 2, respectively. Separate cables 7 are connected to the signal inputs of the second switch 18 of the received signals, and the output of the second switch 18 of the received signals is connected to the signal input of the output signal converter 19, the control input of which is connected to the output of the control pulse generator 17, and its output, which is an information output of the discrete acoustic level gauge Connected to block 20 registration. A signal proportional to the liquid level at a given measuring position is fed to the input of the registration unit 20, the number of which is determined by the output signal taken from the auxiliary output of the control unit 16. 3 the quality of such a signal can be used a signal represented by the binary form, which characterizes

the type of control signals received at the control inputs of the first switch 11 of the radiation pulses and the second switch 18 of the received signals.

The gauge works as follows.

The algorithm of the level gauge is as follows. The first pulse of the generator 9 excites all emitters 4 of the first of four rods 2, in which the emitter 4 of the upper measuring position is located, while the receiver 5 of the upper measuring position located in the second rod is connected to the converter 19, all the emitters 4 of the third rod are excited by the second pulse of the generator 9 in which the emitter 4 is located second to the top of the measuring position, while the receiver 5 connects the receiver 5 to the second from the top of the measuring position located in the fourth rod, the third they emit a generator impulse all emitters 4 of the second rod, in which the emitter 4 is located third from the top of the measuring position, while the receiver 5 connects the receiver 5 to the third top of the measuring position located in the first rod, then the fourth pulse of the generator 9 excites all emitters 4 of the fourth rod, in which is located the emitter 4 of the fourth above the measuring position, while the transmitter 5 is connected to the receiver 5 of the fourth above the measuring position located in the third piece nge, etc. down to the bottom measurement position. Then the survey cycle of the measurement positions is repeated.

The quartz stabilization of the synchronizing pulses of the control unit 16 makes it possible to obtain a pulse with highly stable edges, which ensures a clear separation of the output signals of the converter 19 from the interference signals.

As a result of a survey of all measuring positions at the output of the transducer 19 during a work cycle, a sequence of zeros and ones is produced, and the units are obtained when there is liquid and the gap 8 is at the measuring position. With the help of the registration unit 20, an output unified discrete-analog signal is formed that is proportional to the level of the monitored fluid. The discreteness step of measuring the output signal corresponds to the percentage of the distance between adjacent measuring positions to the measurement base.

Increase in the number of measuring positions in the design of ultrasonic equipment

The former 1 allows to increase the accuracy of determining the liquid level without changing the cross section of the converter and increasing the dimensions of the electronic device.

Claims (3)

Формула изобретения Дискретный акустический уровнемер, содержащий ультразвуковой преобразователь, выполненный в виде двух параллельно расположенных цельнометаллических штанг, в полости которых установлены друг против друга излучатели и приемники, образующие измерительные позиции, а также блок управления, первый выход которого соединено входом формирователя импуль- 15 сов излучения, и параллельно соединенные формирователь управляющего импульса, вход которого соединен с вторым выходом блока управления, и преобразователь выходного сигнала, выход которого является информационным выходом дискретного акустического уровнемера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения уровня жидкости за счетClaims of the Invention A discrete acoustic level gauge containing an ultrasonic transducer made in the form of two parallel all-metal rods, in the cavity of which emitters and receivers are installed opposite each other, forming measuring positions, as well as a control unit, the first output of which is connected to the input of the pulse shaper-15 and parallel connected driver control pulse, the input of which is connected to the second output of the control unit, and output converter s drove, the output of which is an information output of a discrete acoustic level gauge, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the liquid level due to уменьшения дискретности измерений, ультразвуковой преобразователь снабжен второй парой штанг, аналогичных первым, а также первым и вторым коммутаторами, при 5 этом каждая из штанг выполнена с выступами, в которых попеременно размещены излучатели и приемники, выступы второй пары штанг расположены между выступами первой пары штанг, все излучатели в каждой из 10 штанг соединены между собой параллельно одним кабелем и подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам первого коммутатора, сигнальныйи управляющий входы которого соединены С выходом формирователя импульсов излучения и третьим выходом блока управления соответственно, четвертый выход которого соединен с управляющим входом второго коммутатора, сигнальные 20 входы которого отдельными кабелями соединены с выходами соответствующих приемников, а выход второго коммутатора подключен к сигнальному входу преобразователя выходного сигнала. .decreasing the measurement discreteness, the ultrasonic transducer is equipped with a second pair of rods, similar to the first, as well as the first and second switches, with 5 each of the rods made with projections in which radiators and receivers are alternately arranged, the projections of the second pair of rods are located between the projections of the first pair of rods All emitters in each of the 10 rods are interconnected in parallel with one cable and connected respectively to the first, second, third and fourth outputs of the first switch, signal and control input rows are connected to the output of the radiation pulses and the third output of the control unit, respectively, a fourth output is connected to the control input of the second switch, signal 20 whose inputs are connected to separate cables to the outputs of the respective receivers, and the second switch output is connected to the signal input of the output transducer. . Фиг. /FIG. / ПерваяFirst штангаbarbell Четвертая штанга/Л/'’'Fourth bar / L / '’' ВтораяThe second Третья штангаThird rod 22 фиг. 2FIG. 2 ΎΓί—1ΎΓί — 1 15927311592731 Г'G ' 2 *2 * 4444 4four \4\four ί7ζ ί7 ζ . <Н 7/ И. <H 7 / AND Г"·G "· 7х 7 x >Н'> N ' нn нn 1*4 н 1*> н1 * 4 n 1 *> n нn 2 * 2 * В’AT' /-Ч н/ -Ч н <ч н н><h n n> <ч н<h n ς4 н 7*1 1*4 V"7 иς4 n 7 * 1 1 * 4 V " 7 and Γ”ΊΓ ”Ί 1212 ГR 1313 жwell ϋϋ 16sixteen 1_.one_. II .4.four 33 22 ^13^ 13 яI г>g> г>g> <э<u лl яI г>g> && яI ** && яI г*g * к*to* 11eleven * 19->* 19-> фиг.Зfig.Z
SU853939814A 1985-08-05 1985-08-05 Discrete acoustic level indicator SU1592731A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853939814A SU1592731A1 (en) 1985-08-05 1985-08-05 Discrete acoustic level indicator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853939814A SU1592731A1 (en) 1985-08-05 1985-08-05 Discrete acoustic level indicator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1592731A1 true SU1592731A1 (en) 1990-09-15

Family

ID=21192726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853939814A SU1592731A1 (en) 1985-08-05 1985-08-05 Discrete acoustic level indicator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1592731A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0465878A2 (en) * 1990-07-13 1992-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Piezoceramic ultrasonic transducer
FR2676810A1 (en) * 1991-05-22 1992-11-27 Peugeot LIQUID LEVEL MEASURING DEVICE.
EP0745833A3 (en) * 1991-07-25 1998-09-23 The Whitaker Corporation Liquid level sensor
CN105387910A (en) * 2014-08-29 2016-03-09 气体产品与化学公司 Ultrasonic liquid level sensing system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0465878A2 (en) * 1990-07-13 1992-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Piezoceramic ultrasonic transducer
EP0465878A3 (en) * 1990-07-13 1993-02-24 Siemens Aktiengesellschaft Piezoceramic ultrasonic transducer
FR2676810A1 (en) * 1991-05-22 1992-11-27 Peugeot LIQUID LEVEL MEASURING DEVICE.
EP0745833A3 (en) * 1991-07-25 1998-09-23 The Whitaker Corporation Liquid level sensor
US10151618B2 (en) 2014-01-24 2018-12-11 Versum Materials Us, Llc Ultrasonic liquid level sensing systems
CN105387910A (en) * 2014-08-29 2016-03-09 气体产品与化学公司 Ultrasonic liquid level sensing system
EP2990770A3 (en) * 2014-08-29 2016-07-20 Air Products And Chemicals, Inc. Ultrasonic liquid level sensing system
EP4151959A1 (en) * 2014-08-29 2023-03-22 Versum Materials US, LLC Ultrasonic liquid level sensing systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5050430A (en) Magnetostrictive linear position detector with temperature sensors
SU1592731A1 (en) Discrete acoustic level indicator
US3835704A (en) Fluid flow meters
US3638488A (en) Fluid velocity measuring device and method
JPH0955233A (en) Measurement device for specific gravity, level height and temperature of liquid
SU587339A1 (en) Digital ultrasonic level indicator
US3204455A (en) Ultrasonic flowmeter
RU2060472C1 (en) Level gauge
SU881542A1 (en) Device for measuring temperature
SU1437772A1 (en) Method and apparatus for determining concentration of free gas in gas-liquid medium
SU1044995A1 (en) Ultrasonic device for measuring boundary of two non-mixing liquid separation
SU811137A1 (en) Method of determining ultrasound propagation speed
SU821939A1 (en) Acoustic level meter
SU802800A1 (en) Ultrasonic device for determining interface of multiphase medium
SU434276A1 (en) RESONANT LEVEL
SU657263A1 (en) Ultrasonic level gauge
SU896544A2 (en) Device for determining concentration of free gas in liquid
SU1046614A1 (en) Hydrostatic level
SU1616603A1 (en) Device for determining head orientation
SU877326A1 (en) Device for measuring water surface wave oscillations
SU1479833A1 (en) Ultrasound velocity meter
SU926590A1 (en) Ultrasonic device for checking liquid parameters
SU924516A1 (en) Float-type level indicator
SU640128A1 (en) Digital depth level meter
SU1350495A1 (en) Ultrasonic echo-pulse thickness gauge