SU775626A1

SU775626A1 - Sensor of aggressive medium level ultrasonic indicator

Info

Publication number: SU775626A1
Application number: SU782702562A
Authority: SU
Inventors: Адольф Иванович Трофимов; Владимир Владимирович Мищук; Юрий Тимофеевич Федоров; Валерий Витальевич Попов
Priority date: 1978-11-28
Filing date: 1978-11-28
Publication date: 1980-10-30

Description

Изобретение относится к иэмерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых сигнализаторах уровня жидкостей, в частности для контроля уровня агрессивных жидкостей.The invention relates to measuring technique and can be used in ultrasonic liquid level detectors, in particular for monitoring the level of aggressive liquids.

Известен датчик ультразвукового сигнализатора уровня жидкостей, содержащий пьезоэлектрический преобразователь, жестко закрепленный на дне тонкостенного стакана и возбуждав-: мый генератором на резонансной частоте [1].A known sensor of an ultrasonic liquid level signaling device containing a piezoelectric transducer rigidly fixed to the bottom of a thin-walled glass and excited by: a generator at a resonant frequency [1].

Уровень определяется по изменению величины излучаемой в среду энергии ультразвуковых колебаний.The level is determined by the change in the value of the energy of ultrasonic vibrations radiated into the medium.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является датчик ультразвукового сигнализатора уровня агрессивных жидкостей,содержащий металлический стакан и закрепленные внутри стакана два пьезоэлектрических преобразователя, причем пьезопреобразователи выполнены в виде дисков и жестко закреплены на дне стакана, взаимодействующего с агрессивной средой [2].The closest in technical essence to the proposed one is an ultrasonic level transmitter of aggressive liquids, containing a metal cup and two piezoelectric transducers fixed inside the cup, and the piezoelectric transducers are made in the form of disks and are rigidly fixed to the bottom of the cup interacting with an aggressive medium [2].

В известном датчике при касании дна стакана с контролируемой жидкостью резко увеличиваются потери ультразвуковых колебаний в жидкость и соответственно резко уменьшается напряжение на электродах пьеэопреобразователя, соединенного с блоком сигнализации. Применение двух пьезопреобразователей позволяет увеличить чувствительность, так как между пьезопреобразователями включается участок дна стакана, через который передается энергия ультразвуковых колебаний. Создается возможность изготавливать стакан из стали.In the known sensor, when touching the bottom of the glass with a controlled liquid, the loss of ultrasonic vibrations into the liquid sharply increases and, accordingly, the voltage at the electrodes of the piezoelectric transducer connected to the alarm unit sharply decreases. The use of two piezoelectric transducers allows to increase the sensitivity, since between the piezoelectric transducers a section of the bottom of the glass is switched on, through which the energy of ultrasonic vibrations is transmitted. It creates the opportunity to make a glass of steel.

К недостаткам известных датчиков ультразвуковых сигнализаторов относятся их малая чувствительность и нестабильность характеристик, так как создать надежный акустический контакт пьезопреобразователя с дном стакана можно только с помощью клея, чтобы поперечные колебания излучающего пьезопреобразователя эффективно передавались к воспринимающему пьезопреобразователю. Однако все клеи ме-* няют свои характеристики от внешних воздействий, особенно от действия температуры и радиации. Кроме того, в известных датчиках сигнализаторов излучающая ' и воспринимающая поверхности имеют небольшую величину, так как пьезоэлектрические преобразова3 тели приклеены к дну стакана торцовой частью.The disadvantages of the known sensors of ultrasonic signaling devices include their low sensitivity and instability of characteristics, since it is possible to create reliable acoustic contact of the piezoelectric transducer with the bottom of the glass only with glue so that the transverse vibrations of the radiating piezoelectric transducer are effectively transmitted to the receiving piezoelectric transducer. However, all adhesives * change their characteristics from external influences, especially from the action of temperature and radiation. In addition, in the known sensors of signaling devices, the emitting and receiving surfaces are small, since the piezoelectric transducers3 are glued to the bottom of the glass by the end part.

Недостатком известных датчиков сигнализаторов является также то, что под дном стакана могут скапливаться пузырьки воздуха, которые приводят к ложным срабатываниям.A disadvantage of the known sensor sensors is that under the bottom of the glass can accumulate air bubbles, which lead to false alarms.

Цель изобретения - повышение чув- , ствительности и стабильности характеристик датчика.The purpose of the invention is to increase the sensitivity, sensitivity and stability of the characteristics of the sensor.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрические преобразователи выполнены в виде идентичных по размерам полых цилиндров, установлены на одной оси с обеспечением контакта с металлическим стаканом по внешним поверхностям и зафиксированны втулками из звукопоглощающего материала.This goal is achieved by the fact that the piezoelectric transducers are made in the form of hollow cylinders identical in size, mounted on the same axis to ensure contact with the metal cup on external surfaces and fixed with bushings made of sound-absorbing material.

На чертеже показана конструктивная схема предлагаемого сигнализатора.The drawing shows a structural diagram of the proposed signaling device.

Устройство содержит металлический стакан 1, внутри.которого вставлены по плотной посадке цилиндрические пьезопреобразователи 2 и 3, один из которых подключен к генератору, другой - к блоку сигнализации. Пьезопреобразователи 2 и 3 зафиксированы в стакане 1 втулками 4, выполненными из звукопоглощающего материала, н-апример из эбонита.The device contains a metal cup 1, inside of which the cylindrical piezoelectric transducers 2 and 3 are inserted in a tight fit, one of which is connected to the generator, the other to the signaling unit. Piezoelectric transducers 2 and 3 are fixed in the glass 1 by bushings 4 made of sound-absorbing material, for example, from ebonite.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Один из пьезопреобразователей возбуждается -на резонансной частоте радиальной моды колебаний. Стенки стакана 1 так же колеблются по радиусу. Энергия механических колебаний по цилиндрической стенке стакана передается к другому ггьезопреобразователю, который также начинает колебаться на резонансной частоте радиальной моды колебаний.One of the piezoelectric transducers is excited at the resonant frequency of the radial oscillation mode. The walls of the glass 1 also vary in radius. The energy of mechanical vibrations along the cylindrical wall of the glass is transferred to another transducer, which also begins to oscillate at the resonant frequency of the radial mode of vibrations.

Когда уровень жидкости достигает участка цилиндрической поверхности между преобразователями, увеличиваются потери ультразвуковой энергии и резко падает амплитуда колебаний при· емного пьезопреобразователя и соответственно выдается сигнал с приемного пьеэопреобразователя в блок сигнализации.When the liquid level reaches a portion of the cylindrical surface between the transducers, the loss of ultrasonic energy increases and the amplitude of the oscillations of the receiving piezoelectric transducer drops sharply and, accordingly, a signal is sent from the receiving piezoelectric transducer to the alarm unit.

Конструкция предлагаемого датчи$ ка сигнализатора имеет максимальную простоту и надежность.The design of the proposed alarm sensor has maximum simplicity and reliability.

В данном случае пьезопреобразователи контактируют со стаканом боковой цилиндрической поверхностью и имеют максимальную излучающую и воспринимающую поверхности, что определяет повышенную чувствительность сигнализатора. Отсутствие клеевых соединений повышает стабильность харак15 теристик датчика.In this case, the piezoelectric transducers contact the glass with a cylindrical lateral surface and have a maximum emitting and perceiving surface, which determines the increased sensitivity of the signaling device. The absence of adhesive joints increases the stability of the sensor characteristics.

Кроме того, датчик исключает скапливание газовых пузырьков и других включений вдоль акустического тракта между излучающим и принимающим пьезо20 преобразователями, что предотвращает ложные срабатывания сигнализатора.In addition, the sensor eliminates the accumulation of gas bubbles and other inclusions along the acoustic path between the emitting and receiving piezoelectric transducers, which prevents false alarms.

Claims

Claim

An ultrasonic liquid level sensor of aggressive liquids containing a metal glass and two piezoelectric transducers fixed inside the glass, 30 characterized in that, in order to increase the sensitivity and stability of the characteristics, the piezoelectric transducers are made in the form of 35 hollow cylinders identical in size, mounted on the same axis with the possibility 'contact with a metal cup on external surfaces and fixed with bushings made of sound-absorbing material.' 40 Sources of information taken into account in the examination

1. USSR copyright certificate No. 613213, cl. G 01 F 23/28, 1977.

2. Copyright certificate of the USSR ._. At the application of "2604573/10, cl. G 01 F 23/28, 1978 (prototype).

ВНИИПИ Order 7716/57 Circulation 801 Subscription

Branch of the PPP ’'Patent' ', Uzhgorod, Project 4,