Ультразвуковой дискретный уровнемер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т йих ю Ютта Р фт-Яб бл .т .е МБАф пц 54015 Союз Советских Социалистических Республик.2 6 01 Г 23/2 с единением заявкиосуаарствеииын комитет Приоритет Совета Министров ССС по делам изооретеиий убликовано 25,12.76, Бюллетень4(088.8) и открыт бликования описания 07.02.77 2) Авторы изобретени(54) УЛЪТРАЗВУКОВОЙ ДИСКРЕТНЫЙ УРО Е Изобретение относится к измерительной технике и может быть применен для измеренияуровня различных жидкостей, в том числе агрессивных и криогенных,Известны ультразвуковые дискретные уровнемеры, в которых чувствительные элементыпредставляют собой двухщуповую систему, состоящую из излучателя и приемника 1.Недостатком таких систем является наличиесигнала помехи, поступающего от излучателяна приемник по металлу корпуса.Устранение указанного недостатка шло попути усложнения конструкции, а именно: выполнением на боковых поверхностях корпуса,соединяющего излучатель и приемник резонансных ребер, выполнением ультразвуковогопреобразователя в виде акустической линиизадержки помех, образованной цельнометаллической конструкцией, соединяющей излучательи приемник 12, 3,Другим недостатком двухщуповых системявляется требование идентичности характеристик излучателя и приемника, что усложняетих изготовление, так как требует тщательногоотбора пьезоэлементов.Из известных конструкций ультразвуковыхдискретных уровнемеров наиболее близким потехнической сущности к предложенному является ультразвуковой дискретный уровнемер,содержащий датчик с чувствительными эле. Б. Горбаткин и А. А. Свицын ментами, генератор тактопульсный генератор и п а14.Каждый из чувствительных элементов датчика выполнен в виде одного пьезопреобразователя с двусторонним излучением, при котором импульс, излучаемый первым пьезопреобразователем, при наличии жидкости, возбуждает второй, а второй - третий льезопреобра 10 зователь и т. д.Однако принцип последовательности срабатывания чувствительных элементов от первого к последнему ненадежен, так как нарушение акустического контакта хотя бы одной из 15 лучающей поверхности чувствительного элемента соответствует по показаниям уровнемера состоянию отсутствия жидкости, начиная суровня расположения дефектного элемента,Такой уровнемер не пригоден для работы в20 агрессивных жидкостях, так как его трудновыполнить герметичным и в то же время надежным. Двустороннее крепление пьезоэлемента к защитным донышкам корпуса, при котором пьезоэлемент оказывается зажатым, мо 25 жет вызвать при температурных перепадах, атакже вследствие того, что сам пьезоэлементпредставляет собой колебательную систему,нарушение акустического контакта,Недостатком такого уровнемера являются30 также специальные требования к конструкции5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3в части отбора пьезоэлементов и настройки, так как принцип последовательного возбуждения чувствительных элементов накладывает требование к их идентичности.Цель изобретения - повышение надежности устройства.Для этого в предлагаемом устройстве чувствительные элементы датчика выполнены в виде пьезопреобразователей с расположенными на фиксированном расстоянии от них отражателями, входы импульсных генераторов, установленных по количеству чувствительных элементов, соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а их выходы - с соответствующими пьезопреобразователями и приемными устройствами.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из датчика 1, приемно- возбуждающего устройства 2 и вторичного прибора 3. Датчик представляет собой штангу-трубу 4, на которой через держатели 5 на фиксированных расстояниях смонтировано И чувствительных элементов 6, выполненных в виде пьезопреобразователя 7 с отражателем 8, Провода от пьезопреобразователей протягивают внутри штанги-трубы 4.Приемно-возбуждающее устройство 2 содержит тактовый генератор 9 и для каждого чувствительного элемента свой импульсный генератор 10 и приемное устройство 11, Командой с тактового генератора 9 импульсные генераторы 10 одновременно возбуждают каждый свой пьезопреобразователь 7. Если пьезопреобразователь находится в жидкости, то он излучает в жидкость ультразвуковой импульс, который, пройдя расстояние до отражателя 8 и обратно, преобразуется пьезопреобразователь в электрический импульс.Приемное устройство 11 формирует временной сигнал, соответствующий временному интервалу от момента возбуждения пьезопреобразователя до момента получения отраженного импульса. Временной сигнал фиксируется вторичным прибором как наличие жидкости между пьезопреобразователем и отражателем. При сливе, в момент отрыва жидкости от излучающей поверхности пьезопреобразователя, происходит исчезновение отраженного импульса. Момент исчезновения отраженного импульса и-ой чувствительной точки фиксируется вторичным прибором как момент перемещения положения уровня ниже излучающей поверхности этой точки,Выбор расстояния от отражателя производится исходя из условия обеспечения надежного срабатывания уровнемера при наличии колебаний пьезопреобразователя после возбуждения. Характер этих колебаний затухающий, а так как длительность колебаний пьезопреобразователя в сухом состоянии больше, чем у пьезопреобразователя, находящегося в жидкости, при выборе расстояния до отражателя принимается во внимание характер колебаний сухого пьезопреобразователя. При этом время прохождения ультразвукового импульса до отражателя и обратно (1) выбирается большим длительности колебаний сухого пьезопреобразователя на уровне амплитуды, равной амплитуде приемного импульса. Выбор величины 1 должен производиться с учетом чувствительности приемного устройства и установки отражателя на возможно близком расстоянии от излучающей, поверхности пьезопреобразователя. Величина 1 - расстояние от отражателя при установленной величине 1 ИМ - находится из выражения 1=/С 1, где С - скорость ультразвука в контролируемой жидкости.Предлагаемый ультразвуковой дискретный уровнемер надежен в работе, так как чувствительные элементы срабатывают независимо один от другого. Кроме того, выполнение пьезопреобразователем роли излучателя-приемника не требует тщательного подбора излучателю идентичного приемника, как принято при изготовлении, всех известных дискретных уровнемеров, что значительно упрощает конструкцию в части изготовления и настройки уровнемера. Формула изобретения Ультразвуковой дискретный уровнемер, содержащий датчик с чувствительными элементами, генератор тактовых импульсов, импульсный генератор и приемные устройства, отлич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, чувствительные элементы датчикавыполнены в виде,пьезопреобразователей срасположенйь 1 ми на фиКсированном расстоянии от них отражателями, входы импульсныхгенераторов, устайовленных по количеству чувствительных элементов, соединены с выходомгенератора тактовых импульсов, а их выходы - с соответствующими пьезопреобразователями и приемными устройствами,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Бабйков О. И., Контроль уровня с помощью ультразвука, Энергия, 1971,стр. 50 - 51.2, Авт. св. СССР306353, М, Кл. 6 01 Р23/28, 71.3. Авт. св. СССР301180, М. Кл. В 06 В1/06, 71.4. Авт. св. СССР373541, М. Кл. 6 01 Г23/28, 73.