Ультразвуковой способ измерения уровня в резервуаре с плоскими стенками

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК У(5 6 01 Г 23/28 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Х =а де а расстояложениямсов;время илученияв одномразницамоментаема в дника из ие ежду двумя поточника импуль- йе жду моментами и и приема импуль из положений; во времени межд и излучения и и ух положениях и учения. в ристоч 3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОЧЯРЫТ(72) Л.В.Иозонене и С,Й.Саяускас (71) Каунасский политехнический институт им, Антанаса Снечкуса(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9.342067, кл, С 01 Р 23/28, 1972,2Авторское свидетельство СССР В 495544, кл. С 01 Р 23/28, 1976,3. Бабиков О,И. Контроль уровня с помощью ультразвука. Л., ффЭнергияфф, 1971, с.4.(54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ В РЕЗЕРВУАРЕ С ПЛОСКИМИ ПАРАЛЛЕЛЬНЬ)МИ СТЕНКАМИ, включакщий излучение ультразвуковых импульсов под углрм к поверхности раздела сред, прием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, излучения ультразвуковых импульсов производят через стенку резервуара в направлении к противоположнойстенке, изменяют место ввода и приема ультразвуковых импульсов вдольвертикали до момента появления от"раженных от поверхности раздела импульсов в двух последовательных положениях, измеряют разницу во времениприхода отраженных сигналов в первоми во втором положениях источника ирасстояние между ними, а высоту уровня определяют по формулеИзобретение относится к ультраэвугковым измерениям в частности к средствам контроля уровня среды, например,;идкостей,14 звестен ультразвуковой способ измерения уроня; основанный на использовании однозначной зависимост 1 лсобственной частоты от уровня жидкости В котором измеряют частотуволнового движения на поверхностижидкости, по которой судят об Уровне 10ж 11 дк Ос т т,уПедостатком данного способа является Отсутствие возможности измерения при большой высоте столба жидкости, а также низкая точность измерения,. обусловленная жесткими тре бованиями к плоскопараллельности поВЕРХНОС.".ЕЙ СЛОЯ ЖИДКОСТИ.П:.Вестен способ измерения уровня,:а: л 1 с 1 ающ 1 л 1 лся в том, что направляютпод острггм углом на стенку резерВу.-ра ультразвуковые волны, создают В неи Волны Лзмба, распространя -ющи я 11 ерпендикулярно поверхностиконтролируемой среды, регулируютчастоту заданных колебаний до Восстановления амплитуды принятых ко.11 ебаний и по результатам измеренныхлстот :",":ят о контролируемом уровс сОд,- 1 2 1Недостатком данного способа является тс, что при измерении должнобыть извест:-1 о из какого материала.1 зготовлены стенки резервуара,: что11 ЕОбхОДИ.д.О Для ВОзбужде 11 иЯ БОлнЛэмба опоеделенной моды В стенках зьезервуара, Причем амплитуда создаВаем 1 лх волн Лзмба а также чувстви-.ельпость спОсоба сильно зависятОт толщины стенки резервуара,Кроме топор измерения Возможны лдтолько В случае, если уровень средынаходится между двумя преобразователями т,е з заранее установленнойзоне что резко ОграничиВает об--асть его 1 в .риме 1:ения,. Необход:1 мость 4 адвух позобразозатслей Делает способсложным и неудобньм,Наиболес близким к изобретениюпо технической сущности являетсяультразвукОвой способ измерения5 Оуровня В резервуаре с плоскими параллельными тенками, Вклю 1 аю 111 ий излучение ультразвуковых импульсовпод углом к поверхности разделасред, г 1 рием отраженных волн и измерение Времени между моментами излучения и приема 3 3. Однако известный способ недостаточ но точен,. Поскольку он основан на абсолютных измерениях времени про хождения импульса от излучателя до приемника, зависящем от скорости распространения звука в среде.Целью изОбретениЯ ЯвляетсЯ пОВышение точности измерений уровня. 65 Поставленная цель достигается тем,что согласно ультразвуковому способу измерения уровня в резервуаре с плос. кими стенками, включающему излучение ультразвуковых импульсов под углом к поверхности раздела сред, прием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема, излучения ультразвуковых импульсов производят через стенку резер. вуара в направлении к противоположной стенке, изменяют место ввода и приема ультразвуковых импульсов Вдоль вертикали до момента появления отраженных от поверхности раздела импульсов в двух последовательных положениях, измеряют разницу во времени прихода отраженных сигналов в первом и во втором положениях источника и расстояние между ними, а высоту уровня определяют,по формуле Х =хдг.где Ьх - расстояние между двумя положениями источника импульсов;+ - время между моментами излучения и приема импульсовв одном из положений;ь - разница во Времени междумоментами излучения и приема в двух положениях источника излучения.На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ, и ход ультразвуковых импульсов в разных положениях истОчника импульсОВ и при емника; на фиг.2 - расположение ультразвуковых импульсных сигналов по оси ВРЕМЕНИ.Устройство содержит приемно-излучающий пьезопреобразователь 1, расположенный на треугольной призме 2 с острым углом о. и прямым углом, совпадающим с точкой ввода ультразвуковых волн пьезопреобразователя 1 В резервуар 3, в котором находится контролируемая среда 4.При измерении уровня среды 4 под угломк стенке резервуара 3 вводят ультразвуковые импульсы, часть которых отражается от прямого угла призмы 2, другая часть преломляется на границе раздела стенки резервуара 3 - контролируемая среда 4 и распространяется внутри среды 4. При измерении передвигают призму 2 с приемно-Излучающим пьезопреобразователем 1 вдоль стенки резервуара 3 и фиксируют ее положение, в котором пьезопреобразователь 1 принимает ультразвуковые эхоимпульсы (фиг.2, сплошная линия), претерпевшие ряд отражений от противоположных стенок резервуара 3 и отразившихся в обратном направлении от одного из двугранных углов, образованных поверхностьюЗаказ 5192/42 Тираж б 43 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП 1 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 контролируемой среды 4 и стенкой резервуара 3, В этом положении призмы 2 измеряют время 1 двойного про" хода расстояния между точкой ввода пьезопреобразователя 1 и двухгранного угла, после чего перемещают призму 2 с пьеэопреобраэователем 1 вдоль этой стенки в направлении образующей до положения (фиг.1, пунктирные ли" нии), в котором принимают ультразвуковые эхоимпульсы (фиг.2, пунктирная 10 линия), отраженные от другого прямого угла, образованного поверхностью среды 4 и другой стенкой резервуара 3.Измеряют расстояние ьх между этими положениями призмы 2 и пьезопреобра зователем 1 и соответствующую разницу времен прохода ультразвукового эхоимпульса. Тогда высоту уровня Х контролируемой среды 4 определяют по формуле Х = дх . - 20Ь 1 Важным достоинСтвом предлагаемоГо способа является простота измерений, что обеспечивается применением одного пьезопреобраэователя.Кроме того, измерения уровня возможны в .резервуарах из неизвестного материала и сечения, причем измерения осуществимы на произвольном расстоянии от измеряемого раздела двух сред, Чувствительность способа практически зависит только от затухания ультразвука в контролируемой среде,и при измерениях уровней жидкостей является настолько высокой, что возможны измерения при количестве промежуточных отражений, достигающих несколько десятков.В результате использования предлагаемого способа нет необходимости затрат на приспособление контролирующего устройства, связанное с доработкой конструкции резервуара.