SU972238A1 - Acoustic level indicator - Google Patents

Acoustic level indicator Download PDF

Info

Publication number
SU972238A1
SU972238A1 SU813286837A SU3286837A SU972238A1 SU 972238 A1 SU972238 A1 SU 972238A1 SU 813286837 A SU813286837 A SU 813286837A SU 3286837 A SU3286837 A SU 3286837A SU 972238 A1 SU972238 A1 SU 972238A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
pulse
input
comparator
voltage
Prior art date
Application number
SU813286837A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лазарь Исаакович Чесаков
Михаил Наумович Шафрановский
Валерий Борисович Морозов
Игорь Дмитриевич Шелапутин
Александр Иванович Немых
Мирон Гаврилович Шерман
Original Assignee
Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения
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 Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения filed Critical Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения
Priority to SU813286837A priority Critical patent/SU972238A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU972238A1 publication Critical patent/SU972238A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

(54) АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР(54) ACOUSTIC LEVEL

1one

Изобретение относитс  к ультразвуковым измерени м.This invention relates to ultrasound measurements.

Известен ультразвуковой индикатор уровн , содержащий обратимый электроакустический преобразователь, генератор зондирующих импульсов, усилитель с детектором и триггер с интегрирующей цепочкой 1.A known ultrasonic level indicator containing a reversible electroacoustic transducer, a probe pulse generator, an amplifier with a detector, and a trigger with an integrating chain 1.

Недостатком указанного устройства  вл етс  низка  точность измерени .The disadvantage of this device is low measurement accuracy.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  ультразвуковой индикатор уровн , содержащий генератор зондирующих импульсов и усилитель, подключенные к обратимому электроакустическому преобразователю, триггер, элемент сравнени , элемент обратной св зи и зар дно-разр дное устройство 2.Closest to the proposed technical entity is an ultrasonic level indicator comprising a probe pulse generator and an amplifier connected to a reversible electroacoustic transducer, trigger, reference element, feedback element, and charge-discharge device 2.

В элементе сравнени  этого уровнемера происходит сравнение импульса с триггера, длительность которого несет информацию об уровне, и импульса с одного из выходов элемента обратной св зи. Если длительность импульса из цепи обратной св зи не равна длительности импульса триггера, то возникает сигнал разбаланса, который при помощи зар дно-разр дного устройства повышает или понижает выходное напр жение, что, в свою очередь, измен ет длительность импульса на выходе элемента обратной св зи таким образом, что сигнал разбаланса уменьшаетс  и стремитс  к нулю.The comparison element of this level gauge compares the pulse from the trigger, the duration of which carries information about the level, and the pulse from one of the outputs of the feedback element. If the pulse duration from the feedback circuit is not equal to the trigger pulse duration, an imbalance signal arises, which, using a charge-discharge device, increases or decreases the output voltage, which in turn changes the pulse width at the output of the feedback element In such a way that the imbalance signal decreases and tends to zero.

Другой выход элемента обратной св зи (с которого снимаетс  пр моугольный импульс с длительностью, несколько меньшей длительности импульса, сравниваемого с триггером) подключен к входу усилител  так, 10 что запирает его на врем  действи  этого импульса, тем самым ограничива  воздействие импульсных помех на вход прибора и улучша  его помехоустойчивость.Another output of the feedback element (from which a rectangular pulse is removed with a duration slightly less than the duration of the pulse compared with a trigger) is connected to the input of the amplifier, 10 which locks it for the duration of this pulse, thereby limiting the effect of pulse noise on the device input and improving its noise immunity.

,2 Обычно стробирующее «окно (т. е. интервал времени Т, когда усилитель открыт до по влени  эхо-сигнала) в известном уровнемере выбираетс  из соотношени  Т (0,02-0,5) tfnax. где tmax максимальное врем  задержки отраженного сигнала, 2 Usually, the gating window (i.e., the time interval T when the amplifier is open before the appearance of the echo signal) in a known level gauge is selected from the ratio T (0.02-0.5) tfnax. where tmax is the maximum delay time of the reflected signal

20 (предел измерени ).20 (measurement limit).

Уменьшение стробирующего «окна т дл  повышени  помехоустойчивости недопустимо, так как приводит к ухудшению динамических свойств прибора.Reducing the gating window t to improve noise immunity is unacceptable, as it leads to a deterioration of the dynamic properties of the device.

H;i акустические импульсные уровнемеры помимо импульсной (аддитивной) помехи воздействует мультипликативна  помеха, котора  выражаетс  в том, что полезный отраженный сигнал модулирован по амплитуде случайным процессом (имеет место флуктуаци  сигнала).H; i acoustic pulse level gauges, in addition to the pulse (additive) noise, are affected by a multiplicative noise, which is expressed in that the useful reflected signal is amplitude modulated by a random process (the signal fluctuates).

Кроме того, в известном уровнемере элемепг обратной св зи выполнен в виде преобразовател  напр жени  во временной интервал одновибратора и сумматора, в св зи с чем в погрешность прибора нар ду с погрсмнностью преобразовател  напр жени  во временной интервал входит также нестабильность одновибратора.In addition, in a known level sensor, the feedback element is made in the form of a voltage converter in the time interval of a single vibrator and adder, and therefore the error of the device in addition to the accuracy of the voltage converter in the time interval also affects the voltage of the single vibrator.

Цель изобретени  - повышение надежности и точности измерени  акустического уровнемера.The purpose of the invention is to increase the reliability and accuracy of measurement of an acoustic level gauge.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что акустический уровнемер снабжен двум  схемами совпадени  и фильтром нижних частот, а элемент обратной св зи вынолнен в виде генератора пилообразного напр жени , ограничител  и двух компараторов, причем выход усилител  через первую схему совпадени , триггер, фильтр нижних частот и вторую схему совпадени  подключен к входу зар дно-разр дного устройства, выход которого подключен к первым входа.м первогч ) и второго компараторов, вход генератора пилообразного напр жени  подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, его выход подключен к второму входу первого ко.мпаратора и через ограничитель к второму входу второго компаратора, выход которого подключен к третьему входу элеAieirra сравнени , выход первого компаратора подключен к вторым входам элемента сравнени , первой схемы совпадени  и тригч;ра , при это.м второй вход второй схемы совпадени  и первый вход элемента сравнени  подключены к выходу усилител , а выход элемента сравнени  подключен к второму входу зар дно-разр дного устройства.The goal is achieved by the fact that the acoustic level gauge is equipped with two coincidence circuits and a low-pass filter, and the feedback element is implemented as a saw-tooth voltage generator, a limiter and two comparators, the output of the amplifier through the first coincidence circuit, trigger, low-pass filter and the second the coincidence circuit is connected to the input of a charge-discharge device, the output of which is connected to the first input m of the primary) and the second comparators, the input of the sawtooth voltage generator is connected to the output of the generator probe pulses, its output is connected to the second input of the first co.parator and through the terminator to the second input of the second comparator, the output of which is connected to the third input of the Aieirra comparison module, the output of the first comparator is connected to the second inputs of the comparison element, the first coincidence circuit and trigch; This is the second input of the second matching circuit and the first input of the comparison element is connected to the output of the amplifier, and the output of the comparison element is connected to the second input of the charge-discharge device.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2 - эпюры напр жений .FIG. 1 shows the block diagram of the proposed level gauge; in fig. 2 - stress diagrams.

Уровнемер содержит генератор 1 зондируюп1их и.м пульсов, электроакустический преобразователь 2, усилитель 3 и компенсационный преобразователь 4, который, в свою очередь, содержит элемент 5 сравнени , первую схему 6 совпадени , триггер 7, фильтр 8 нижних частот, вторую схему 9 совпадени , зар дно-разр дное устройство 10 и эле.ментThe level gauge contains a generator 1 of probe and m pulses, an electro-acoustic transducer 2, an amplifier 3 and a compensation transducer 4, which in turn contains a comparison element 5, a first matching circuit 6, a trigger 7, a low pass filter 8, a second matching circuit 9, charge-discharge device 10 and the element

11обратной св зи, состо щий из генератора11 feedback, consisting of generator

12пилообразного напр жени , компараторов 13 и 14 и ограничительного элемента 15. Электроакустический преобразователь 2 расположен на резервуаре 16 с контролируемым .материалом. Выход зар дно-разр дного устройства 10  вл етс  выхо.аом уровнемера .12 saw voltage, comparators 13 and 14 and limiting element 15. Electro-acoustic transducer 2 is located on tank 16 with controlled material. The output of the charge-discharge device 10 is the output of the level gauge.

Генератор 1 вырабатывает зондирующие импульсы 17 (фиг. 2) с определенной частоТОЙ повторени , поступающие на электроакустический преобразователь 2. Отраженные от уровн  контролируемого материала импульсы 18 и импульсна  помеха 19, имеюща с  в акустическом тракте, поступают через усилитель 3 на схему 6 совпадени  компенсационного преобразовател  4. На второй вход схемы б подаетс  запирающий импульс 20 из цепи обратной св зи с длительностью tof При неизменной величине уровн  длительность tot равна времени t задержки отраженного импульса. Компенсационный преобразователь 4 вырабатывает выходной сигнал в виде напр жени  посто нного тока, пропорциональный времени задержки отраженного сигнала. С выхода схемы б совпадени  отраженные импульсы подаютс  на вход триггера 7, который был предварительно поставлен в рабочее состо ние задним фронтом импульса 20 из цепи 11 обратной св зи.The generator 1 generates probing pulses 17 (Fig. 2) with a certain repetition frequency, arriving at the electroacoustic transducer 2. The pulses 18 and impulse noise 19 reflected in the acoustic path are reflected from the level of the monitored material and are fed through the amplifier 3 to the coincidence circuit 6 of the compensating transducer 4. To the second input of circuit b, a locking pulse 20 is fed from the feedback circuit with a duration tof. At a constant level, the duration tot is equal to the time t of the delay of the reflected pulse. Compensation converter 4 generates an output signal in the form of a DC voltage proportional to the delay time of the reflected signal. From the output of the coincidence circuit b, the reflected pulses are fed to the input of the trigger 7, which was previously set to the working state by the falling edge 20 of the feedback circuit 11.

При неизменном уровне, когда длительность импульса 20 равна времени t задержки отраженного импульса, длительность импульса 21 на выходе триггера 7 практически равна нулю.At a constant level, when the duration of the pulse 20 is equal to the time t of the delay of the reflected pulse, the duration of the pulse 21 at the output of the trigger 7 is almost zero.

При изменении уровн  таким образом, что отраженный импульс зан л положение импульса 22, На выходе триггера 7 по вл етс  пр моугольный импульс 21 (сигнал разбаланса) с соответствующей длительностью , пропорциональной из.менению уровн . Этот импульс поступает на фильтр 8 нижних частот, который преобразует его в импульс 23. Импульс 23 с выхода фильтра 8 нижних частот поступает на один из входов схемы 9 совпадени , другой вход схемы 9 совпадени  подключен к выходу усилител  3 (однако может быть подключен и к выходу схемы б совпадени ).When the level changes in such a way that the reflected pulse sets the position of the pulse 22, At the output of trigger 7, a rectangular pulse 21 (imbalance signal) appears with a corresponding duration proportional to the level change. This pulse arrives at the low-pass filter 8, which converts it into a pulse 23. The pulse 23 from the output of the low-pass filter 8 goes to one of the inputs of the matching circuit 9, the other input of the matching circuit 9 is connected to the output of amplifier 3 (however it can be connected to the output of scheme b is a match).

На выходе схемы 9 совпадени  будет импульс 24 только в том случае, если на другой вход схемы 9 поступает отраженный сигнал 22 с выхода усилител  3, несущий информацию об уровне. В этом случае импульс 24 со схемы 9 совпадени  поступает на вход зар дно-разр дного устройства 10 и воздействует на него таким образом, что понижает на его выходе напр жение 25. Это выходное напр жение подаетс  на элемент 11 обратной св зи, а именно на основной компаратор 13, где оно сравниваетс  с линейнопадающим пилообразным напр жением 26, поступающим от генератора 12 пилообразного напр жени . В св зи с этим длительность импульса 20 на выходе компаратора 13 увеличиваетс , а длительность импульса 21 с триггера 7 уменьшаетс  и стремитс  к нулю .At the output of the coincidence circuit 9, there will be a pulse 24 only if another input of the circuit 9 receives the reflected signal 22 from the output of the amplifier 3, which carries the level information. In this case, the pulse 24 from the coincidence circuit 9 enters the input of the charge-discharge device 10 and acts on it in such a way that the voltage 25 drops at its output. This output voltage is supplied to the feedback element 11, namely a main comparator 13, where it is compared with a linearly falling saw-tooth voltage 26 supplied from the saw-tooth voltage generator 12. In this connection, the duration of the pulse 20 at the output of the comparator 13 increases, and the duration of the pulse 21 from the trigger 7 decreases and tends to zero.

При длительности импульса 21, близкой к нулю, длительность импульса 24 с выхода схемы 9 совпадени  также близка к нулю и изменение (уменьшение) выходного напр жени  прекращаетс .When the pulse duration 21 is close to zero, the pulse duration 24 from the output of circuit 9 is also close to zero and the change (decrease) in the output voltage stops.

Claims (2)

Если на уровнемер воздействует мультипликативна  помеха и амплитуда отраженного сигнала уменьшитс  до порога ограничени , то на выходе схемы 9 совпадени  не будет импульса 24, и, следовательно, выходное напр жение прибора не изменитс . Воздействие аддитивной помехи (по вление импульса 19 перед импульсом 22) не приводит к погрешности измерени , а вызывает лишь незначительное увеличение посто нной времени прибора. Выходное напр жение прибора подаетс  также на вспомогательный компаратор 14, где оно сравниваетс  с пилообразным напр жением 27 (поступаюш,им с выхода ограничительного элемента 15), амплитуда которого несколько меньше амплитуды напр жени  26 за счет ограничительного элемента 15 (например, цепочки диодов). Поэтому на выходе вспомогательного компаратора 14 имеет место пр моугольный импульс 28 длительностью ioc несколько меньше длительности toe импульса 20 с выхода компаратора 13. Импульсы 20 и 28 с выходов элемента 11 обратной св зи (с выходов компараторов 13 и 14) подаютс  на входы элемента 5 сравнени , тем самым ограничива  врем  пропускани  сигнала с выхода усилител  на вход зар дно-разр дного устройства 10. Врем  пропускани  акустического сигнала т (стробирующее «окно) выбираетс  из конкретных условий эксплуатации прибора и обычно лежит в пределах (0,02-0,05) tmax , где tmax - максимальное врем  задержки отраженного сигнала, т. е. предел измерени , так как стробирующее «окно формируетс  при помощи вспомогательного компаратора , импульс которого не участвует в формировании выходного сигнала, то нестабильность его, вызванна , например, нестабильностью ограничительного элемента, не вли ет на погрешность прибора. Если уровень изменилс  таким образом, что отраженный импульс зан л положение импульса 20, то этот импульс, попада  в стробирующее «окно, с выхода элемента 5 сравнени  поступает на вход зар дно-разр дного устройства 10 и воздействует на него таким образом, что повышает на его выходе напр жение 25. Повышение напр жени  25 на выходе прибора вызовет уменьшение длительности импульса 20 (и соответственно длительности импульса 28) в цепи элемента 11 обратной св зи. Уменьшение длительности импульса 20 будет происходить до тех пор, пока задний фронт импульса 20 не сравн етс  с передним фронтом отраженного импульса 29, т. е. до тех пор, пока не наступит динамическое равновесие след щей системы. Воздействие мультипликативной помехи на уровнемер (в случае уменьшени  амплитуды отраженного сигнала до порога ограничени ) не приведет к погрешности прибора, так как на выходе элемента 5 сравнени  импульса 29 не будет и, следовательно, напр жение на выходе зар дно-разр дного устройства останетс  без изменений. Воздействие аддитивной помехи (по вление импульсов 19 в стробирующем «окне) приведет в предлагаемом уровнемере к некоторой погрешности измерени , однако она на несколько ПОРЯДКОВ меньше, чем в известных . Таким образом, предлагаема  схема позвол ет повысить надежность предлагаемо|-о устройства и точность измерени  уровн . Формула изобретени  Акустический уровнемер, содержащий генератор зондирующих импульсов и усилитель , подключенные к обратимому электроакустическому преобразователю, триггер, элемент сравнени , элемент обратной св зи и зар дно-разр дное устройство, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и точности измерени , он снабжен двум  схемами совпадени  и фильтром нижних частот , а элемент обратной св зи выполнен в виде генератора пилообразного напр жени , ограничител  и двух компараторов, причем выход усилител  через первую схему совпадени , триггер, фильтр нижних частот и вторую схему совпадени  подключен к входу зар дно-разр дного устройства, выход которого подключен к первым входам первого и второго компараторов, вход генератора пилообразного напр жени  подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, его выход подключен к второму входу первого компаратора и через ограничитель к второму входу второго компаратора, выход которого подключен к третьему входу элемепта сравнени , выход первого компаратора подключен к вторым входам элемента сравнени , первой схемы совпадени  и триггера, при этом второй вход второй схемы совпадени  и первый вход элемента сравнени  подключены к выходу усилител , а выход элемента сравнени  подключен к второму входу зар дно-разр дного устройства. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 262420, кл. G 01 F 23/28, 1968. If the gauge is affected by a multiplicative interference and the amplitude of the reflected signal decreases to the limit threshold, then the output of circuit 9 does not have a pulse 24, and therefore, the output voltage of the device will not change. The impact of additive noise (the occurrence of pulse 19 before pulse 22) does not lead to measurement error, but causes only a slight increase in the time constant of the instrument. The output voltage of the device is also fed to auxiliary comparator 14, where it is compared with ramp voltage 27 (coming from the output of the limiting element 15), the amplitude of which is somewhat less than the voltage amplitude 26 due to the limiting element 15 (for example, a chain of diodes). Therefore, at the output of the auxiliary comparator 14, a rectangular pulse 28 of ioc duration is slightly less than the duration of the toe pulse 20 from the output of the comparator 13. Pulses 20 and 28 from the outputs of feedback element 11 (from the outputs of comparators 13 and 14) are fed to the inputs of comparison element 5 thus limiting the transmission time of the signal from the amplifier output to the input of the charge-discharge device 10. The acoustic signal transit time t (gate window) is selected from the specific conditions of operation of the device and usually lies within (0.02-0.05) tmax, where tmax is the maximum delay time of the reflected signal, i.e., the measurement limit, since the gate window is formed using an auxiliary comparator, the pulse of which does not participate in the formation of the output signal, then its instability caused, for example, by instability of the restrictive element, does not affect the error of the instrument. If the level is changed in such a way that the reflected pulse sets the position of the pulse 20, then this pulse, falling into the gating window, from the output of the comparison element 5 enters the input of the charge-discharge device 10 and acts on it in a way that increases by its output voltage is 25. An increase in voltage 25 at the output of the device will cause a decrease in pulse duration 20 (and, accordingly, pulse duration 28) in the circuit of feedback element 11. A decrease in the pulse duration 20 will occur until the leading edge of the pulse 20 is comparable to the leading edge of the reflected pulse 29, i.e., until the dynamic equilibrium of the tracking system occurs. Impact of multiplicative interference on the level gauge (in the case of a decrease in the amplitude of the reflected signal to the limiting threshold) will not lead to an error of the device, since there will be no pulse 29 at the output of the comparison element 5 and, therefore, the output voltage of the charge-discharge device will remain unchanged . The effect of additive noise (the appearance of pulses 19 in the gating window) will lead to a certain measurement error in the proposed level gauge, however, it is several ORDERS less than in the known ones. Thus, the proposed scheme makes it possible to increase the reliability of the proposed | -o device and the level measurement accuracy. An acoustic transducer comprising a probe pulse generator and an amplifier connected to a reversible electroacoustic transducer, a trigger, a reference element, a feedback element, and a charge-discharge device, characterized in that, in order to improve the reliability and accuracy of measurement, it is equipped two matching schemes and a low-pass filter, and the feedback element is designed as a saw-tooth voltage generator, a limiter and two comparators, with the output of the amplifier through the first circuit in coincidence, a trigger, a low-pass filter, and a second coincidence circuit are connected to the input of a charge-discharge device, the output of which is connected to the first inputs of the first and second comparators, the input of the sawtooth voltage generator is connected to the output of the probe pulse generator, its output is connected to the second the input of the first comparator and through the limiter to the second input of the second comparator, the output of which is connected to the third input of the comparison element, the output of the first comparator is connected to the second inputs of the comparison element, ervoy coincidence circuit and the flip-flop, the second input of the second coincidence circuit and the first input of the amplifier element connected to the comparator output, and an output of comparator is connected to a second input of the bottom charge-discharge device. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 262420, cl. G 01 F 23/28, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 396562, кл. G 01 F 23/28, 1971 (прототип ) .2. USSR author's certificate number 396562, cl. G 01 F 23/28, 1971 (prototype). В - 7 - AT 7 - IfIf FliFli vi %vi% ViVAl /-/ViVAl / - / Ji IIJi ii - /( - / ( rr
SU813286837A 1981-05-04 1981-05-04 Acoustic level indicator SU972238A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813286837A SU972238A1 (en) 1981-05-04 1981-05-04 Acoustic level indicator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813286837A SU972238A1 (en) 1981-05-04 1981-05-04 Acoustic level indicator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU972238A1 true SU972238A1 (en) 1982-11-07

Family

ID=20957517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813286837A SU972238A1 (en) 1981-05-04 1981-05-04 Acoustic level indicator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU972238A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5123286A (en) Electric measuring device for measuring the propagation delay of an electrical signal
US4079315A (en) Method and apparatus for measuring time interval between two pulse signals
US5877997A (en) Pulse echo distance measurement
US4570486A (en) Ultrasonic thickness gauge circuit with transit path correction
US4567766A (en) Piezoelectric ultrasonic apparatus and method for determining the distance from a predetermined point to a target
US3953823A (en) Velocity measurement apparatus using pulsed ultrasonic waves
US5201225A (en) Instrument for measuring thickness of coated plate and method thereof
US3423992A (en) Ultrasonic apparatus for measuring thickness or distances
JPS5856085B2 (en) Method and device for measuring thickness or depth of abnormal area using ultrasonic pulses
SU972238A1 (en) Acoustic level indicator
US3783679A (en) Time base measurement circuit
US4838086A (en) Method for measuring the wall thickness of a workpiece by ultra-sound
SU396562A1 (en) ULTRASONIC LEVEL INDICATOR
SU894552A1 (en) Method of ultrasound speed determination
SU1307325A1 (en) Meter of ultrasound velocity
US4183245A (en) Synchronous frequency-to-voltage converter for doppler apparatus
SU1188665A1 (en) Method of measuring peak power
RU1820230C (en) Device for measuring speed of propagation of ultrasonic oscillations
SU954820A1 (en) Device for ultrasonic checking of threaded joint tightening force
JPS6262299B2 (en)
SU1525568A1 (en) Ultrasonic mirror-through transmission flaw detector
RU2292529C2 (en) Ultrasonic level meter
JPS6394184A (en) Ultrasonic wave displacement detecting device
SU1527577A1 (en) Method of detecting proparating cracks
SU690310A1 (en) Acoustical dicital level meter