Ультразвуковой уровнемерёf jn г ” • -ч -. г. i: c «_ecvfox; . -t., -: г; -: ; , гещао. • -гм

О П И С А Н И Е 32834ИЗОБРЕТЕНИЯ Спев Советских Социалистических РеспуоликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства9 ( 1358159118-10 1. Кл. б 011 23/ Заявлено 09.1 Х. исоединением заявкиПриоритет Комитет по делам аобретений и открыти при Совете Мииистро СССРК 681.128.82(088 1.1972, Бюллетеньубликовано 0 Дата опубликования описания 29.111.19 Авторыизобретения Е. Михалев, В, М. Клячко и П. К. Дрожжин аявител УЛЬТРАЗВУКОВОИ УРОВНЕМЕР Изобретение касается измерительной техники в частности приборов для измерения уровня жидкости и может найти применение, например, в судостроении для определения высоты уровня жидкости в цистернах, а также в криогенной технике.Известны уровнемеры, содержащие датчик, генератор, усилитель и выходное показывающее устройство. Однако они характеризуются нестабильностью уровня принятого сигнала от формы уровня жидкости (волнение, наклоны). При значительном наклоне жидкости сигнал, отраженный от границы раздела газ - жидкость, может не попасть на приемник. Они не могут быть использованы для измерения уровня при давлениях в несколько сотен атмосфер.Предлагаемый уровцемер отличается от известного тем, что в нем датчик выполнен в виде возбуждающего и приемного электроакустических преобразователей, соединенных ленточным волноводом, а генератор непрерывных колебаний подключен через ключевой каскад, управляемый хронизатором ко входу усилителя мощности, выход усилителя мощности подключен к передающему преобразователю, приемный преобразователь датчика соединен со Входом усилителя, Выход которого подключен к одному из входов фа ометра, второй вход фазометра подключен к выходу генератора непрерывных колебаний, выход фазометра соединен с регистрирующим устройством. Это повышает надежность ц точность измерения.5 На фпг. 1 изображена блок. схема предлагаемого уровнемера; на фцг. 2 - конструкция преобразователя; на фиг, 3 - диаграмма напряжений.Описываемый уровнемер состоит из гецера тора 1 тактовых импульсов (хронизатора),генератора модул црующего напряжения кипп-реле 2, ключевого каскада 3, генератора 4 непрерывных колебаний ультразвуковой частоты, усилителя б мощности, соединенного с 15 датчиком б, Выход датчика подключен к приемному усилителю 7, выход усилителя соединяется с фазометром 8, роль которого выполняет суммирующий каскад. Второй вход фазометра подключен к генератору 4 непре рывных колебаний, выход фазометра подключен к детекторно-ключевому устройству 9, второй вход которого соединен с генератором 10 стробирующего напряжения. Выход фазометра нагружен на индикаторное уст ройство 11, по которому ведется отсчет измеряемого уровня. Датчик б имеет корпус перфорированную трубу 12 (см. фиг. 2), в которой на опорных крышках И закреплен ленточный волновод 14. Длина Н волновода (см. Зо фиг. 1) выбирается из требований к макси 3283413мальной высоте измеряемого уровня 11, ширина - из конструктивных соображений, а толщина а определяется из соотношения2 1 1О 3 В 5 2 4 Е аВ= - ; р=ра; ф=2-1 -2 - ,Ягде 1 - частота геператорд непрерывных цколебаний;р - плотность гкидкости;р - плотность материала волцоводд;Е - модуль Юпгс Мдгсрцдлд волповода; 15о - коэффициент Пуассона матс риалаволцовода,Эта формула пригодна для случая использования .фазометров со шкалой от 0 до л.При использовании фазометров со шкалой от г 00 до 2 л, в левой части уравцеш 1 я следует писать 2 д.Передающий электромехдццческцц преобразователь, содергка 1 цц 1 пакет цьезокердмцческих пластин 15, концентратор 1 б, кдбельцыц 25гермовывод 17 ц корпус с флапцем 18, крспится прц помощи флаццевого соединения вгорловине датчика 19, расположенной цд высоте верхнего измеряемого уровня. Длина пакета пьезокерамических пластин. выбирается 30примерно равной половине длины волны ультразвука в материале цьезокерамцкц; ширинапластин и его толщина примерно равны ширине ленточного волцовода, Пластш 1 ы соединены электрически последовательно, а мехаццчески параллельно п приклеены эпоксиднойсмолой к торцу концентратора. Концентраторвваривается в районе узловой линии в корпуспреобразователя; в противоположном концекорпуса имеется гермопереход, обеспечивающий герметизацию внутреннего объема преобразователя от внешней среды, В гермопереходе производится разделка кабеля 20, соединенного с электронным блоком. Приемныйпреобразователь устроен аналогичным образом ц крепится к ко 1 гпусу датчика в горловине на высоте нижней отметки измеряемогоуровня,Тактовый генератор 1 вырабатывает последовательность коротких (несколько микросекуцд) импульсов, Период следования определяется условиями прекращения реверберациив датчике ц выбйрается равным 2500 ли(/секО. Эти цмпульсы подаются цд генератор 1модуляционного цапряжешгя ц кцгп 1-реле, выдающего прямоугольные импульсы длительностью, определяемой временем прохождениясигнала цо волцоводу от цереддтчшса до приемника и равного нескольким сотням л 1 к/секУ 2, Эти импульсы открывшот ключевой кдскад, ца второй вход которого подается высокочастотное напряжение от геце 1 гатора 4 непрерывных колебаний (/з. На выходе кл 1 очевого каскада получаются П-образные импульсыс радиозаполнением У 4. Они усцлцва 1 отся ц 65 4подаются на передающий преобразователь датчика б, Пьезокерамическце пластины преобразуют электрический сигнал в ультразвуковой, который возбуждает концентратор, конец концентратора совершает продольные колебания, возбуждающие в ленточном волноводс деформацшо изгиба, Изгибцая ультразвуковая волна достигает приемного преобразователя ц преобразуется в электрический сигнал, фаза которого зависит от длины волновода, скорости распространения волны в волноводе, т, е. в конечном итоге от высоты уровня жидкости. Прццятьш сцг 11 ал усиливается и подастся ца вход фазометра с 15. Фазометр выполняется, цаирцмср, в виде сумматора, на один цз входов которого подается сигнал, а ца другой опорное напряжение от генератора 4 непрерывных колебаний, Амплитуда сигналов с выхода прцемшка и опорного напряжения выбирается равной, что обеспечивается автоматической регулировкой усиления в усилителе ц применением ограничивающих элементов ца выходе. На выходе суммирующего каскада в момент действия приемного сигнала получается напряжение У, амплитуда которого будет функцией от соотношения фаз сигналов (опорного и принятого). При совпадении фаз амплитуда равна двойной амплитуде; при разнице фаз, равной гт (180), - равна нулю. (1 здш 1 мает промежуточное значение по законуЛ - 2lвх сов ( -2/при разности фаз равной ср.Со стробирующего каскдда подается П-образцьш импульс, сдвинутый ца время, равное среднему времени прохождения импульса по волцоводу, ц длительности несколько короче модулцруюшего импульса (для исключения переходных процессов в тракте ц уходе импульса прц изменении уровня) с/7, Последний подается на детекторно-ключевое устройство 9, преобразующее амплитуду суммарного сигнала в разрешенном интервале времени в постоянный ток, величина которого измеряется, ц(пример, мцкродмперметром, При исполнении фазометрической схемы с использованием триггера допускается изменение фазы от 0 до 2 гт, что вдвое увеличивает высоту измеряемого уровня црц той же частоте ц толщине волцоводд,Предмет изобретения1. Ультразвуковой у ров нем ер, содержащий датчик, генератор, усилитель ц выходное показывающее устройство, Отличиои 1 ийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения в нем, ддтчцк выполнен в виде возбуждающего и приемного электроаку. стцческцх преобразователей, соединенных лен точным волцоводом с толщиной, выбранной цз условия, обеспечивающего отсутствие излучс 1 шя ультразвуковых колебаний из волно.вода в жидкость и изменение фазы принятого328341 иг. 1 сигнала при изменении уровня от нуля до максимума не более 2 л, а генератор непрерывных колебаний подключен через ключевой каскад, управляемый хронизатором, ко входу усилителя мощности, выход усилителя мощности подключен к передающему преобразователю дмчпка, приемный преобразователь датчика соединен со входом усилителя, выход которого подключен к одному из входов фазометра, второй вход фазометра .подключен к выходу генератора непрерывных колебаний; выход фазометра соединен с регистрирующим устройством,2. Уровнемер по и. 1, отличиющийся тем, что в приемном и передающем преобразователях пьезоэлементы выполнены в виде прямоугольных пластин, длина которых выбирается равной половине длины волны продольных колебаний в пьезокерамике; при этом пластины соединены электрически последовательно, механически параллельно и склеены эпоксидной смолой в единый пакет, который приклеен к торцу концентратора ноже вого типа, закрепленного в узловой линии в корпусе преобразователя, потенциальный 10 электрод от пьезоэлементов выведен черезизоляционный гермопроход высокого давления; рабочий конец концентратора прижат к ленточному волноводу, закрепленному в крышках перфорированной трубы, являющейся 15 корпусом датчика, к которому через боковыефланцы крепятся преобразователи.328341 оставитель 3, Гиндин ехред Т. Усков Реда кто орректоры: С. Сатагулова и Т. Гревцовааго ипография, пр. Сапунова, 2 аказ 670/15 Изд.179 Тираж 448 ПодписноеНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 475