Уровнемер

о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Проектно-конструкторский и технологический институт цВодоавтоматика и метрология"(57) Изобретение относится к измерению и контролю уровня жидких и сыпучих сред акустическим способом, Уровнемер позволяет повысить точностьизмерения за счет более полной компенсации температурной погрешностипутем усреднения и учета температурыпо всей длине волновода, а также расширить область применения путем авИзобретение относится к измерениям акустическими методами и может быть использовано при дистанционном контроле и измерении уровня жидких или сыпучих сред, например, в емкостях для хранения или перевозки продуктов.Цель иэобретецич - расширение области применения и повышение точности измерения за счет снижения температурной погрешности.На чертеже представлена схема структуры уровцемера. гтоматизации процесса измерения. Уровнемер содержит автоциркуляционный измерительный канал с волноводом, частотный датчик температуры, триггер и счетчик. Новым в уровнемере является блок задания уставки, два клапана, пропускающие импульсы на вход сложения или вычитания счетчика, и триггер управления ими. Кроме того, с целью повышения точности измерения частотный датчик температуры выполнен в виде излучающего и приемного злектроаккустических преобразователей нормальных волн, установленных на стенке волновода и сое-. диненных соответственно с выходом генератора импульсов и через усилитель с первым входом триггера, второй вход которого связан с выходом генератора импульсов, а выход - с первым входом схемы И, соединенной вторым входам с выходом генератора стабильной частоты, а выходом - с выходом датчика.Выход счетчика подключен через дешифратор с памятью к индикатору. 1 Уровнемер содержит автоциркуляцисн ный измерительный канал(фиг,1) с волноводом 2 (выполненцым в виде трубки), выходом 3 соединенный с вх дом триггера 4 формирования строба и первым входом триггера 5 управления первым и вторым клапанами 6 и 7,вторые входы которых подключены к выходу частотного датчика 8 температуры, выходы - к входам сложения и вычитания соответственно счетчика 9, первый выход которого подключен к первому1530927 40 входу дешифратора 10, соединенного выходом с входом индикатора 11, блок 12 задания уставки (выполненный, например, на Я галетных переключателях на десять положений, где Н - число цифр числа уставки, при этом выходы каждого галетного переключателя через соответствующий дешифратор подключены к соответствующим вьжодам блока), выходы которого соединены с входами 13 предварительной установки счетчика 9 (выполненного, например, на микросхемах типа К 155 ИЕ 6), второй выход которого соединен с вторым входом триггера 5 управления, при этом первый выход триггера 4 формирования строба подключен к первому входу счетчика 9, а второй выход - к второму входу дешифратора 10.20Частотный датчик 8 температуры с целью повышения точности может быть выполнен в виде излучающего и приемного электроакустических преобразователей 14 и 15 нсрмальных волн, уста новленных на стенке волновода 2, генератора 16 импульсов, усилителя 17, вход которого соединен с выходом приемного электроакустического преобразователя 15 нормальных волн, а выход с первым входом триггера 18, соединенного вторым входом с первым выходом генератора 16 импульсов, соединенного вторым выходом с входом излучающего электроакустического преобразователя 14 нормальных волн, генератора 19 стабильной частоты, соединенного выходом с первым входом схемы И 20, второй вход которой подключен к выходу триггера 18, а выход - к вторым входам клапанов 6 и 7.Уровнемер работает следующим образом.Перед началом работы с помощью блока 12 задания уставки на входах 13 счетчика 9 задается значение Н С этого значения счетчик 9 начинает счет импульсов. При включении питания автоциркуляционный измерительный канал 1 автоматически запускается и начинает генерировать импульсы с частотой следования, зависящей от расстояния до уровня жидкости Н. Первый импульс с его выхода 3 устанавливает триггеры 4 и 5 в единичное состояние. При этом счетчик 9 устанавливается в режим счета (начиная со значения Н установленного на входах 13),клапан 6 закрывается, а клапан 7 открывается (т,е. на первом выходе триггера 5присутствует "О", а на втором "1").Импульсы с выхода частотного датчика8 температуры (заполняющие периодвремени между импульсами с выхода 3,так как их частота следования выбирается во много раз превышающей частоту следования последних) поступаютчерез открытый клапан 7 на вход вычитания счетчика 9, Последний ведетих счет и вычитает их количество иэзначения Н 4. Счетчик 9 ведет счет импульсов до момента поступления с выхода 3 второго импульса, при которомтриггер 4 формирования строба, работающий в счетном режиме, перебрасывается в нулевое состояние, а сигналс его выхода устанавливает дешифратор 110 в режим индикации, при котором наего выходе сохраняется результат счета до следующего импульса с выхода 3,при котором процесс повторяется.В случае установки уровнемера вколодце (емкости, канале) вычитаниеимпульсов счетчиком 9 происходит втечение всего цикла измерения (т.е. втечение длительности периода автоциркуляции канала 1), так как второйвход триггера 5 управления подключенк выходу "1" счетчика 9 и посколькув колодце всегда Н ) Н , то сигнална этом выходе не появляется и триггер 5 постоянно находится в единичном состоянии, клапан 7 всегда открыт,а клапан 6, пропускающий импульсы навход сложения, всегда закрыт.При поступлении с выхода автоциркуляционного измерительного канала 1на счетный вход триггера 4 формирования строба второго (упомянутого выше)импульса триггер 4 перебрасывается всостояние нОн и с его второго выходана стробирующий вход дешифратора Оподается импульс. Дешифратор 10 запоминает код на выходе счетчика 9,дешифрирует его и выдает на индикатор11. Таким образом, ведется счет и индикация результата по формулеН, Н,Н,При установке уровнемера в скважине при Н ( Нц и в момент, когдаН= Н 4, триггер 5 управления устанавливается сигналом со счетчика 9в нулевое состояние, открывает клапан 6 и закрывает клапан 7, импульсы начинают поступать на вход сложения счетчика 9. К моменту прихода строб- импульса на дешифратор О их число0927 Формулад 5 153 соответствует значению НА, за вычетом Н , т.е. уровнемер производит по счет числа импульсов и их индикацию по формуле Н, = Н - Нр м.оТаким образом, уровнемер автоматически беэ участия оператора производит счет по нужной формуле и не требует перенастройки при изменении объекта измерения, т.е. достигается расширение области применения предлагаемого уровнемера и его универсализация при одновременной автоматизации технологического процесса измерения (исключен этап ручного расчета уровня жидкости и выбора требуемой формулы расчета).Частотный датчик 8 температуры работает следующим образом.Генератор 1 Ь импульсов вырабатывает импульсы с постоянной частотой и длительностью и подает их на излучающий электроакустический преобразователь 14 и на вход установки в единичное состояние триггера 18. Последний перебрасывается в противоположное состояние усиленным усилителем 17 сигналом с выхода приемного электро- акустического преобразователя 15, т.е. триггер 18 находится в единичном состоянии в течение времени прохождения акустического сигнала по стенке волновода 2, а это время при фиксированном положении преобразователей 14 и 15 является функцией температуры, Таким образом, триггер 18 с помощью схемы И 20 производит модуляцию сигнала генератора 19 стабильной частоты в функции температуры волновода 2, причем учитывается изменение температуры по всей длине волновода 2, так как акустический сигнал проходит по всей длине волновода и производит интегрирование его температуры. Такое выполнение частотного датчи" ка 8 температуры позволяет повысить точность измерения уровнемера за счет снижения температурной погрешности путем интегрирования температуры по всей длине волновода 2. 6изобретения Уровнемер, содержащий автоциркуляционный измерительный канал с волноводом, подключенный к входу триггера формирования строба, один выходкоторого соединен с первым входомсчетчика, и частотный датчик температуры, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения области применения и повышения точности, в неговведены блок задания уставки, дешифратор, индикатор, два клапана и триггер управления, первый вход которогоподключен к выходу автоциркуляционного измерительного канала, первый выход - к первому входу первого клапана, а второй выход - к первому входу 20 второго клапана, вторые входы которыхсоединены с выходом частотного датчика температуры, выход первого иэних - с вторым входом счетчика, а выход второго - с третьим входом счет чика, четвертый вход которого подключен к выходу блока задания уставки,первый выход - к первому входу дешифратора, а второй выход - к второмувходу триггера управления, при этом З 0 второй выход триггера формированиястроба связан с вторым входом дешифратора, выход которого подключен квходу индикатора, при этом частотныйдатчик температуры выполнен в виде 35излучающего и приемного электроакустических преобразователей нормальныхволн, установленных на стенке волновода, генератора импульсов, усилителя, триггера, схемы И и генераторастабильной частоты, соединенного выходом с первым входом схемы И, выходкоторой подключен к вторым входамклапанов, а второй вход - к выходутриггера, первый вход которого связан с выходом усилителя, соединенноговходом с выходом приемного электроакустического преобразователя нормальных волн, второй вход - с первым выходом генератора импульсов, второйвыход которого подключен к входу излучающего электроакустического преобразователя нормальных волн.Т, Мале Реда роизводст нат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ии к иэда Заказ 7943/42 Тираж 660 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5