Ультразвуковой сигнализатор уровня и раздела двух несмешивающихся жидкостей

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик956997по делам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Г. А. Балакишие н, цр д у в, В. А. Колчин, Р. и Г. И; Гусейнов М И;1, 1 7,КтФ 99.юмплексной .;:ромы "шЛЫйбсти "БИ.11;,:, в1 Научно-исследовательский и проектный инс автоматизации нефтяной и химической п ФМ =агсяпС 050 Изобретение относится к ультразвуковому приборостроению и предназначено для контроля уровня и раздела двух несмешивающихся жидкостей в резервуарах хранения нефтепродуктов различных нефтебаз, в нефтяной и нефтехимической промышленности.Известен индикатор границы раздела, содержащий акустический датчик, состоящий из излучающего и приемного пьезоэлементов, генератор и схему регистрации 1,Однако в данном устройстве падающий на границу раздела ультразвуковой сигнал претерпевает однократное отражение, так как, если не выполняется условие полного внутреннего отражения, то преломленный луч частично попадает на приемный пьезоэлемент, что снижает динамический диапазон чувствительности и надежность сигнализатора.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой сигнализатор границы раздела двух сред, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде излучающего и приемного электроакустических преобразователей, стакан, заполненный рабочей жидкостью, блок питания, приемник, выполненный в виде широкополосного усилителя и детектора, и блок сигнализации 2Недостатком известного устройства является недостаточная точность и надежность измерений., Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что чувствительный элемент снабжен отражателем, погруженным в стакан, излучающий и приемный электроакустические преобразователи включены в цепь обратной связи широкополосного усилителя, а угол наклона чувствительного элемента к границе раздела,где д. - угол ориентации излучающего и приемного электроакустических преобразователей относительно перпендикуляра к плоскости отражателя;8 -угол падения ультразвукового луча на контролируемый.956997 51 О ного на сигнальн 9 е реле.Излучающий и приемный преобразователи ориентированы симметрично относительно перпендикуляра, проведенного к середине плоского рефлектора и наклонены к не му под одинаковым углом ы, обеспечивающим полное отражение от него ультразвукового луча. Плоскость чувствительного элемента наклонена по отношению к границе раздела под углом Ы . который связан с углом ы,и углом падения ультра О звукового луча на контролируемый разделВ соотношением Формула изобретения а = агсз 1 п созе Сна(.40 45 На фиг. 1 представлена функциональная схема ультразвукового сигнализатора уровня; на фиг, 2 - схема чувствительного элемснта.Устройство состоит из излучающего 1 и приемного 2 электроакустических преобразователей, плоского рефлектора 3, помещенного в стакан 4, заполненный контролируемой жидкостью, широкополосного усилителя 5, детектора 6 и блока сигнализации 7, состоящего из электронного ключа, нагруженСигнализатор работает следующим образом. Когда ультразвуковые лучи (падающий и отраженный от плоского рефлектора) не пересекает контролируемая граница раздела, коэффициент передачи увеличивается, что влечет за собой за счет положительной обратной связи резкое возрастание коэффициента усиления широкополосного усилителя, который при соблюдении условия баланса фаз переходит в режим генерациисщусилителя, с частотои 1 = и - -щ - зп,4, находящейся в полосе частот, равной + 100 кГц относительно резонансной частоты пьезоэлементов, включенных на входе и выходе широкополосного усилителя (д - расстояние между центрами пьезоэлементов, и = 1,2, 3). Генерация широкополосного усилителя при помощи детектора и электронного луча по срабатыванию сигнального реле фиксируется как момент появления нижней жидкости в зоне действия чувствительного элемента сигнализатора. Когда граница раздела пересекает ультразвуковые лучи чувствительного элемента, его коэффициент передачи практически уменьшается до нуля, так как в этом случае ультразвук вой луч, идущий от излуча 25 зо 35 ющего пьезоэлемента, падает на контролируемую границу раздела под углом близким или больше критического угла полного внутреннего отражения для жидкостей, образующих контролируемый раздел.Даже в том случае, когда не соблюдается полное внутреннее отражение, ультразвуковой луч за счет двукратного отражения от границы раздела меняет свое направление и не попадает на приемный пьезоэлемент, что влечет за собой уменьшение положительной обратной связи широкополосюго усилителя и срыв генерации, что призодит к обесточиванию реле и к сигнализации о том, что в зоне действия чувствительного элемента появилась верхняя жид-, кость,Предложенное устройство позволяет простыми средствами с большой точностью измерять положение уровня и границы раздела двух несмешивающихся жидкостей. Ультразвуковой сигнализатор уровня и раздела двух несмешивающихся жидкостей, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде излучающего и приемного электроакустических преобразователей, стакан, заполненный рабочей жидкостью, широкополосный усилитель, детектор и блок сигнализации, отличающийся пем, что, с целью увеличения точности, чувствительный элемент снабжен отражателем, гогруженным в стакан, излучающий и приемный электроакустические преобразователи включены в цепь обратной связи широкоголосного усилителя, а угол наклона чувствительного элемента к границе раздела где ас - угол ориентации излучающего и приемного электроакустических преобразователей относительно перпендикуляра к плоскости отражателя;8 - угол падения ультразвукового луча на контролируемый раздел. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3520181, кл. 73 в 2,1971.2. Авторское свидетельство СССРМ 2104 1 0, кл. б 01 Г 23/28, 1966.956997 фиг 1 фиг. сСоставитель Н. Бурбело Редактор П. Коссей Техред А. Бойкас Корректор А. Дзятко Заказ 6580/27 Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4