Ультразвуковой сигнализатор уровня

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 250481 Союз Советских Социалистических Республикетельстваависимое от авт. с Заявлено 21.Ч.1968 ( 1250177/1 Кл. 42 е, 34 кирисоединением К 601 иоритет Комитет по делам изобретений и открыти при Совете Министров СССРОпубликовано 12.Ч.1969, Бюллетень26Дата опубликования описания 19.1.1970 ДК 681,128,8 (088.8 Авторизобретени А. А, Поскач Заявител ЛЬТРАЗВУКОВОй СИГНАЛИЗАТОР УРОВ Изобретение относится к области измерения уровня жидкостей, меняющих свои электрические свойства, в том числе апрессивных и криогенных.Известны ультразвуковые сигнализаторы уровня, содержащие двухщуповой ультразвуковой чувствительный элемент (вибратор-приемник), включенный в цепь положительной обратной связи автогенератора.При расположении чувствительного элемента в жидкости положительная обратная связь через чувствительный элемент обеспечиваетгенерацию,Если между вибратором и приемником появляется прослойка газа, коэффициент передачи чувствительного элемента падает и генерация срывается, Момент прохождения зеркалом жидкости уровня, где расположен чувствительный элемент, фиксируется по исчезновению генерации.Однако известные сигнализаторы обладают следующими недостатками:1) Для обеспечения повторяемости выходного сигнала необходима подстройка усили.тельно-преобразовательного устройства под чувствительный элемент, что позволит устранить влияние, разброса отдельных элементов на работу сигнализатора.2) При изменении температуры, плотности и сортности измеряемой жидкости частота, на которой коэффициент передачи максимален, и фазовая характеристика чувствительного элемента меняются.Это приводит за счет явления затягивания 5 к уменьшению напряжения на выходе автогенератора до величины, соизмеримой с величиной напряжения помех.При значительном изменении температуры,плотности и сортности сдвиг фаз между вхо дом и выходом чувствительного элемента может измениться на 180, что приведет к срыву генерации (положительная обратная связь гревратится в отрицательную).На выходе усилительно-преобразовательного 15 устройства формируется ложный сигнал,В описываемом сигнализаторе уровня уменьшение напряжения на выходе автогенератора за счет явления затягивания устранено путем подачи на один из каскадов (если их несколь ко) пульсирующего питания и использования вконтурах нелинейных конденсаторов или нелинейных индуктивностей.Уменьшение напряжения на выходе автогенератора при изменении фазовой характеристи ки чувствительного элемента (ч. э.) и срывколебаний генератора (появление ложного сигнала) при изменении сдвига фазы между выходным и входным напряжениями чувствительного элемента в предлагаемом сигнализа торе устранены, так как пульсирующее напряКоллектор триода Т через обратные связи Ф и Р" трансформатора Тр, подключен через диоды Д, и Д, к стабилитронам Ст, и Ст,. Обмотки Р, и В" включены встречно (В - начало К к триоду Т, конец К к стабилитрону Ст Ит," - начало О - к стабилитрону Ст конец К к триоду Т. Напряжение с обмотки Ф, (Тр,) подается на детекторный мост, нагруженный на параллельно включенные сопротивление Р и конденсатор С.Таким образом, на триод Т напряжение в течение одного полупериода подается через обмотку Ф и в течение второго полупериода через обмотку К", что обеспечивает изменение фазы на 180 в течение периода. Следовательно, при работе чувствительногоэлемента в условиях, меняющих температуры,плотности и сортности при изменении фазымежду входным и выходным напряжениями на180, срыва генерации не произойдет, (В худшем случае произойдет срыв генерации за полпериода питающего напряжения). Так как всигнализаторе уровня происходит дважды запериод питающего напряжения срыв генерации, то явления затягивания генерации отсутствуют, Генерация возникает на частоте наиболее оптимальной при конкретных значенияхплотности, температуры и сортности жидкости,Для обеспечения большой помехоустойчивости режим работы триода может быть выбран таким, чтобы при малом сигнале коэффициент усиления также был незначителен,что повышает соотношение сигнал/помеха.При этом возбуждение обеспечивается засчет импульсного питания.Необходимый режим работы триода Т обеспечивается с помощью сопротивлений Р и Рьподключаемых через диоды Ди Д 6 к стабилитронам Ст, и Ст 55 60 65 жение на триод подается попеременно через встречно-включенные обмотки обратной связи.Благодаря переключению обмоток ликвидировано влияние разброса параметров на работу сигнализатора и устранена необходимость подстройки усилительно-преобразовательного устройства под ч. э.На чертеже приведена схема предложенного однокаскадного сигнализатора,Сигнализатор состоит из двухщупового чувствительного элемента (ч. э.), включенного в цепь обратной связи. Напряжение на вибратор ч. э. подается с обмотки У 7 з выходного трансформатора Тр, Напряжение на трансформатор Тр подается с приемника ч. э. Питается сигнализатор уровня от сети У . через сетевой трансформатор Тр;. Напряжения со вторичных обмоток К, и У трансформатора Тр сдвинутые относительно друг друга на 180, преобразуются в однополярные, близкие к прямоугольным импульсам с помощью диодов Д Д., сопротивлений Р Я и стабилитронов Ст, и Ст 5 10 15 20 25 30 35 40 454Сигнализатор (выход У =) при расположении чувствительного элемента в жидкости может формировать два вида сигналов:1) Постоянное напряжение.При этом постоянная времени РС должнабыть такой, чтобы сгладить пульсацию за счеткратковременного срыва генерации (в моментпереключения обмоток),2) Импульсы напряжения со скважностью2 - 5.Для этого на обмотки Ф и Р" трансформатора Тр., подаются импульсы с шириной,меньшей половины периода питающего напря.жения.Для этого в схему ставят два стабилитрона Стз и Ст 4 (показаны пунктиром). Постоянная времени РС используется для фильтрации частоты генерации,Напряжение на выходе сигнализатора1.1=изменяется в меньших пределах, чем в сигнализаторе с питанием триода постоянным током. Срыв колебаний при такой схеме (прирасположении чувствительного элемента вжидкости) исключен,В упрощенном варианте обмотки К, Ф," ицепь питания базы триода могут быть черездиоды Д, Д, Д; и Д 6 подсоединены непосредственно к обмоткам К и ФТрз. (При этомнапряжение с обмоток У и Ф" Трг должнобыть уменьшено), При этом амплитуда напряжения на выходе сигнализатора У=меньше,чем в описанном выше варианте.Если частота сетевого питающего напряжения мала и за время, равное половине периода питающего напряжения, параметры жидкости меняются значительно, то на выходе генератора напряжение также будет меняться (засчет явления затягивания).Для уменьшения изменения выходного напряжения в сигнализатор добавляется дополнительный резонансный усилитель, в контурекоторого используется нелинейный конденсатор (варикапы или вариконды) или нелинейная индуктивность. При этом напряжение, генерируемое генератором, кроме основной частоты, содержит большое количество гармоник, что обеспечивает переход генерации на частоту, наиболее оптимальную для конкретного значения параметров жидкости. 50 В однокаскадном сигнализаторе такой режим может быть получен при малой длине кабеля, соединяющего сигнализатор с чувствительным элементом, и при подключении параллельно одной из обмоток трансформатора Тр, вариконда или варикапа, При применении многокаскадного усилителя в сигнализаторе поочередная подача пульсирующего напряжения на триод через две встречно включенные обмотки связи осуществляется только в одном каскаде. Остальные каскады включаются по обычной схеме,250481 Составитель Ж. Е. Теслекред А. А. Камышникова Корректор Т. А. Абрамова ктор С, И Заказ 3559/15 Тираж 480ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытийМосква )К, Раушская наб., д ПодписпоСоветс Министров ССС5 пография, пр. Сапунова, 2 Предмет изобретения 1. Ультразвуковой сигнализатор уровня, содержащий двухщуповой чувствительный элемент (вибратор-приемник), включенный в цепь положительной обратной связи усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и исключения индивидуальной подстройки, коллектор транзистора одного из каскадов усилителя через две встречно включенные обмотки и ограничители соединен с вторичной обмоткой сетевого трансформатора, средняя 5 точка которой соединена с эмиттером триода.2. Сигнализатор по п, 1, отличающийся тем,что один из контуров усилителя снабжен нелинейным реактивным сопротивлением.