Ультразвуковой уровнемер

(5 01 Р 2 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР НОМИТЕТОТНРЫТИЯМ г )1 т) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ цическии "Теплоп р ц( ез ство ССС 28, 1976 но ССС /28, 198ВН Есс Рится к це ехпьпплеццости,изм ИЯ жеццых газов, шецие быстроця цефтепролуктон и с Цел изобретеция - по цтеля 9 с и еле.ция, из и к ф 1 и(тмЦЫй ПР(СД1иэ КВ-триг с.р( 11пкд 1ре тгтрперсис цт;1 кэ -гелер;(п т г 1 ремецць ерит ель остия цеф тель 10, сос элемецтд И 12 14 и целителя Фициецтом цел гоящии в частноститепродуктов и ию урог зме жеццых азо ие быст 1 тот 1 б т, ь17, 8 -9,це-еия ост сов, це злемецт товых им цижеци ы Ирующ ющий 21 сум е -окики. Излучдте. ески связа,т; гитг:1, - б ткэт дт т,о - у (Вы,.3 х,содержит и луч; измерительцый пр блок 2 опорный бт. ск 3, опорный состоящий э КВ д И 6 лвоиццгс трд 8 и упрне Урони льтраз силител м ь 1 с прие2 и 3.в орьг ем кдми чц к ей ч ми блопод клюзовате емц цья цья ре услите выхо 1 брд т и 10,оцу пре разовательрд 5, элемец.цика 7, регис тригг к пер Треть сч вхоцы преосрдэ в ого деА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(ч 6) 15.02.91, Бюл. ) о (71) Рязанский ралиотех ститут и Ряздцский эаво бор"(54) УЛЬТРЛЗВУКОВ(11, УР (57) Изобретение отцос мическои и газовой про чдстцости к процессам эобретецие отцосится к це 11 техиеской и газовой промыялец Цель изобретения - повые рдействия и дицдмически точ измерения при одновременном с ппдратурцых затрд г. Нд чертеже представлена 1 стния и дицамической тттцости мереция при одцовремеццом сцижецидппардтурцых затрат, Уроццемср с(. -держит излучатель 1 ут,трдэу;.,мерительцый приемно - усили гельц йблок 2, опорцый приемцо-усилитепьцыйблок 3, опорцый преобрдзов; гельсостоящий иэ 8 - триггера 5,:лем.ц,И 6, двоичцого счетчика 7, рс ггр:18 и управляемого дслителя 9 с перовмеццым коэФфициентом Л цс цп, ис",т 1 тепьцый преобразователь 10 с остл :из К 8-трггерд 11, элс мецтд И 12,сте чкд 13, ре трд 1 и дсси г-. 11 5 с пер емец ц ым к о эфтти ц( цт с 1 л е ц с ил я,Уровцемер также содержитец р,тор 1 бхтактовых импулъсон, дстц 1 тс17,григгер 18, элементы И 19,20, вы тид -ющий и суммируюыий счс тцкп 21, 22.1 О соединены с выходом генератора 16 тактовых импульсов, к которому также подключен вход делителя 17 частоты, выход которого подсоединен к четвертым входам преобразователей 4 и 10. Первый выход преобразователя 4 соединен с Б-входом КБ-триггера 18 и первым входом элемента И 19, второй вход элемента И 19 подключен к прямому выходу триггера 18, установочным входам вычитающего счетчика 21, нулевым установочным входам счетчика 22 и первому входу элемента И 20, второй вход которого подсоединен к первому выходу преобразователя 10, а выход элемента И 20 соединен со счетным входом счетчика 22, выход которого подключен к выходу уровнемера.Выход элемента 19 соединен со счетным входом вычитающего счетчика 21, выход сигна:а заема которого подключен к К-входу триггера 18В преобразователе 4 Б-вход и К- вход триггера 5 соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя 4, прямой выход триггера 5 подключен к входу элемента И 6и нулевому установочному входу счетчика 7, выходы которого соединены синформационными входами регистра 8,вход синхронизации которого подключен к обратному выходу триггера 5,Выходы регистра 8 соединены с управляющими входами делителя 9 с п, -ременным коэффициентом деления, частотньп вход которого подсоединен кчетвертому входу преобразователя 4,выход переполнения счетчика делителяподключен к второму выходу преобразогдтеля 4,Измерительный преобразователь Овыполнен аналогично опорному преобразователю 4 за исключением того,что в нем отсутствует второй выход.Устройство работает следующмобразомИзлучатель 1 ультра. вука периодически возбуждается на собственнойрезонансной частоте импульсами, поступающими с второго выхода преобразователя 4, образующимися в результатеделения чдстоты Р генератора 16 такотовых импульсов делителем 17 и счетчиком-делителем делителя 9.Возбужденные ультразвуковые колебания достигают приемно-усилительныхблоков 2 и 3, где преобразуются вэпектрические сигналы, которые после усиления воздействуют ца преоГразовдтели 4 и 10, Момент прихода ультразвуковой волны цд измерительный приемо-усилителььй блок 2 определяется значением измеряемого уровня, а на приемно-усилительный блок 3 - базовым расс гояцием, Зцачение уровня измеряется относительно места положения опорного приемно-усилительного блока 3.Рассмотрим работу преобразователя 4.Триггер 5 каждый цик 1 посылки зондирующего импульса устанавливаетсяодновременно с возбуждением излучателя 1 ультразвука импульсом с второго выхода преобразователя 4 в сос -тояние "1".При достижении ультразвуковой волной опорного приемно в усипцтельцоблока 3 триггер 5 опрокидывается цсостояние "О" сигналом с выхода блока 3. Импульсы с выхода триггера 5 25 оступают ца вход элемента И 6, навторой вход которого поступают импульсы генератора 16 тактовых импульсов, Выход элемента И 6 подсоединен к суммирующему счетчику 7,каждый цикл которого устдцавливдется в нулевое состояние передцимфронтом импульса с триггерд 5.Таким образом, ца суммирующемсчетчике 7 каждую посыпку зондирующего импульса регистрируется число,пропорциональное базовому расстоянию1 я = 0 Тю(1)где Гр - частота генератора. тдкто вых импульсов,Т - время прохождения ультрд -звуковой волны от излучателя 1 до опорного приемноусилительного блока 3.45 Это число по окончании счета пере;носится в регистр 8 и хранится в цемдо конца следующего цикла, определяязначение переменного коэффициетдделения управляемого делителя 9 час - 50 тоты.На частотный вход управляемогоделителя 9 поступают импульсы частоты Ро, поделенной делителем 17 в2 раз. Таким образом, на первом выи55 ходе преобразователя 4 обра зуютс яимпульсы частотыЕо Х Ро Тц1627850 6 образуется строб, длительность кгторого равна 1Тн(3) выбирают исходя из конструктивныхособенностей блоков 1, 2 и 3 и рас -стояния между ними пугем подбора числа разрядов в делителя 17,Поскольку частота Г совпадаетс частотой, снимаемой с младшего разряда счетчика пелителя управляемогочастотного делителя 9, исключаетсяошибка от неравномерности распредепения импульсов при преобразованиичисла он н частоту Гц. Погрешностьот неравномерности распределения импульсон можно также уменыпить, последовательно включив между выходомделителя 9 и выходом 1 преобразователя 4 дополнительный делитель частоты на 1 - 3 разряда,Преобразователь 10 работает аналогично преобразователю 4. На еговыходе формируется частотаГ = -о Т(6) где Т 1 - время прохождения ультразвуковой нонны от измерительного приемно-усилительного блока 2 до опорногоблока 3, которое пропорционально измеряемому уровню.Импульсы с первого выхода преобразователя 4 поступают ця Б-выход триггера 18, переводя его н единичное состояние, Одновременно эти же импульсы поступают ца элемент И, на второй нход которого подается разрешающий строб с триггера 18. Передний фронт этого стробя записывает в вычитающцй счетчик 21 число К, равное базовому расстояшпо Н, например, в миллиметрах. Это число устанавливается при паспортизации каждого уроннемера с помощью специальных переключателей или перемычек, Импульсы с выходя элемента И 19 подаются на вычитяющий счетчик 21 до тех пор, пока оц це перейдет в нулевое состояние. Импульс заема, вырабатываемый при этом, поступает ня К-вход триггера 18, пе - ренодя его в нулевое состояние. Таким образом, на ныхопе триггера 18 где и, т - числя 1 яэряпон делителей 9 и 17 соответственно. Частоту импульсов зондирования Этот строб поступает на элемент И 20,причем передний фронт строба вызываетобнуление счетчика 22, На второй вход10элемента И 20 подаются импульсы частоты Г 1, с преобразователя 10, которЫеза интервал То подсчитываются суммирующим счетчиком 22,Таким образом, по окончании стробав счетчике 22 формируется число2" " 3 Т 1,ИВы о Ь Кд Тц нп 1о И 20Это число по заднему фронту стробапередается на выход уровцемеря,Очевидно, что если К-коэффициент,заносимый в счетчик 21 н начале очередного цикла счета, - будет численноравен базовому расстоянию, например,в миллиметрах, то И ь, будет равноизмеряемому зцячеццю уровня также нмиллиметрах. Так как значение уровнявычисляется через отношение Г 1,/Г то,как видно иэ формулы (1), ца точностипредлагаемого уровцемера це будутсказываться дестабилизирующие воздействия, например, изменение скорости ультразвука, изменение нцсшцсйсреды, уход генератора тактовой частоты. формула изобретения 40Ультразвуковой уронцемер, содержащий излучатепь ультразвука, измерительный и опорный приемно в усилительные блоки, акустически сняэяццые с 45 излучателем ультразвука Генератортактовых импульсов, делитель чясто -ты, вход которого подключен к ныходугенератора тактовых импульсов, первый и второй К 8-триггеры, 8-входыкоторых соединены с вхопом ц.лучяте -ля ультразвука и выходом измерительного приемцо-усилитепьцого блокасоответственно, а К-входы свя заны свыходом опорного приемно-усилительного блока первый и второй элементы И,Эодни входы которых подсоединены квыходу генератора тактовых импульсов, а другие входы соогветстнеццоподключены к прямым выходам перногс1 к 1 3 Б 1 Н Поцписнлеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРдушская наб., д, 4/5 су; геь.ки комбицд "1 атент", г, Ужгород, уг. Г:гарина, 101 11 и я. с т н е и ; и нтлрл К",-триггерг, третин ичс. Гнртый . 1(мень 1 гСр ЫЙ 1 то рлй ц )и цыг ики, входы которых и нл(.цыцеые цхс;ы плцк.ючецыцрм( ных(:м ц рглг( илр( л КС -гри гр г(с ццл и цд рс - И.Т Р 1, И Н(РМ 1 Н 1( Ц НЬ 1( 1 Х(11 К лРЬХ ЦЛЛ,КЦНс Ц С(ТГЕТС ГЦЦЛ 1 ЫХ(Ц " ц( ллГ р ( сстчиклг(,т 1 и -д к ц и Й с ле тс) ( Рным плньпкени (стрест" л и цицд яСс )Й тон;ст;1 пэмереция, н це ягзецецы лнд управляемых цечитсл чдстлп, третии КЯ - триг гер и гр 1 егер (,Г т цк(1, цри(и " -лцы ы ц( л лцрлг(рднл 51 гхгиГелен сслТ 1 цл; ецы (. Лх ,у,:( ;г,чдс готы, ци(1 р )с цх ь с ,ицоцы с(гг(с НСЦЦ ( ЦХ Ч, Ц( Рл(. И ГРГ)Р 1 И,)НХ , ,1;( И К, ЛЬХ Вв зань солтнетств( ццо с инверсцывыходами цернги второго КЯ-г: гГЕРОВ, ВЫХОДЫ ПСРвлГЛ И ВТОРОГО УПр ацлемых цегит с.сЙ чд(тлты подклю с цы сллтнетстнсццл к пенным нхл;дмтреьегл и че гнер глглемец лв И,"л р 11хо 11 к лл рых льецин сцы и снлч;цы с црг 1 л ыхлдлм третьегоКС-тр герд и цуонкг устдцс)вочныкц входами трет.егл и четзер гого счстчиклц, (ьчитдю(1 ц сумгирующий счетные входы которых поцсоецинецы соответственно к вых)цдм третего г четвертого эгемецтл И, ньгхлц мгац - шего разряда первого упрдвляемого це)итечл частоть подключен к Б-входу ерн(.о Я - риг гердьхлц синдлд здсмд третс гл счетчика цочключен тс К-входу исрнлгл К - тпиггерд, Б-нхоц клторлгл снлздц с выходом перлгс угрд В чя смлл слит л 51 ч Г т оты д гы -хлц сигнала эд га етвсртогл счет -чика явллетсл ых:;ом ур ццемерд