Ультразвуковой дискретный уровнемер с импульсным возбуждением

57800 Соки Советских Социалистических Республик) 2106863,/1 О.з с Е 23/2 с присоединением заявки Л тосудэрстеенный коинте Совета Министров СССР ао дела изобретенийи крытий 23) Приоритет убликовано 15,06(53) УДК 534.232(0 юллетень 1 хо М от та опубликования писания 08.07,7(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР С ИМПУЛЬСНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМИзобретение относится к технической акустике и может найти применение для измерения уровня жидкостей в нефтяной, химической и других отраслях промышленности.Известен ультразвуковой дискретный уровнемер с импульсным возбуждением (1), содержащий датчик с приемо-излучающими пьезоэлементами ц установленными на фцксированных расстояниях от цих отражателями ультразвуковых колеоапсй, приемо-возоуясдаоцее устройство.Однако это устройство це позволяет быстро контролировать исправность самих элементов уровнемера, что может приве:ти к ошибочным показаниям, не допустимым цри раооте с агрессивными средами,Известны также ультразвуковые дискретные уровнемеры с импуль ным ьозбуждением, в которых применены датчики и отражатели (2, 3). Однако они це обеспечивают высокоэффективный контроль уровня, что особенно необходимо при контроле агрессивных сред.Для обеспечения комплексной проверки исправности уровпемера и сокращения времени проверки в предлагаемый уровнемер введены два ждущих мультивибратора, распределитель импульсов и соответ"твенно по числу приемо- излучающих пьезоэлементов трехвходовая схема совпадения, две двувходовых схемы совпадения и двувходовая схема суммирования, при этом входы ждущих мультивибраторов соединены с выходом тактового генератора, а выходы - соответственно с первыми и вторыми входамп трехьходовых схем совпа дения, третьи входы которых соединены с выходами приемцх усилителей, а выходы - с первыми входамп первых двувходовых схем совпадения, вторые входы которых соединены с выходамц распределителя импульсов, допол ццтельный в ход которого соединен вторымц входамц вторы.; двувходовых схем совпадения, первые входы которых соединены с выходами схем выделешгя эхо -сцгцаза, а выходы - с вторыми входамц двувходовых схем 15 суммирования, первые входы которых соединены с выходами первых двувходовых схем совпадения, а выходы - с входами вторичного прибора.На фиг. 1 изображена функциональная схе ма описываемого хровнемера; на фиг, 2 и 3представлены эпюры выходных напряженийуз,тов уровнемера.Уровнемер содержит ультразвуковой датчик1, состоящий из приемо-излучающих пьезоэле ментов 2 ц установленных на фиксированныхрасстояниях от них отражателей 3 ультразвуовых колебаний, приемо-возбуждающее усгройство 4, состоящее из тактового генератора 5, генераторов 6 импульсов возбуждения, при емных у илителей 7 и схем 8 выделения это5101520 3сигналов, два ждущих мультивибратора 9 и 10, трехвходовые схемы совпадения 11, двувходовые схемы совпадения 12 и 13, распределитель импульсов 14, двувходовые схемы 15 суммирования и вторичный прибор 16.Вторичный прибор обычно содержит световое табло для визуального контроля уровня жидкости и регистратор. Свеговое табло представляет набор индикаторных лампочек по числу приемо-излучающих пьезоэлементов.Устройство работает следующим образом.Тактовый генератор 5 запускает генераторы 6 (фиг. 2 а), выходные импульсы которых поступают на приемо-излучающие пьезоэлементы 2, которые преобразуют их в ультразвуковые. После воздействия импульсов возбуждения на пьезоэлементы 2 (независимо от того, находятся пьезоэлементы 2 в жидкости или нет) они продолжают колебаться. Эти колебания носят затухающий характер (фиг.2 б), Время этих колебаний до определенной амплитуды в первом приближении зависит от амплитуды импульса возбуждения и параметров преобразователя.Если между приемо-излучающим пьезоэлементом 2 и отражателем 3 находится жидкость, то ультразвуковой импульс поступит в нее и, пройдя расстояние до отражателя 3 и обратно, вернется на пьезоэлемент 2. Принятый ультразвуковой эхо-сигнал преобразуется пьезоэлементом 2 в электрический и поступает на вход приемного усилителя 7.С выхода приемного усилителя 7 затухающие колебания пьезоэлемента и эхо-сигнал (фиг. 2 в) поступают на вход схемы 8 выделения эхо-сигнала и на третий вход трехвходовой схемы совпадения 11,Выделенный эхо-сигнал (фиг. 2 г) поступает через схему совпадения 13 (на вторых входах схем совпадения 13 при этом присутствует сигнал с дополнительного выхода распределителя импульсов 14, который позволяет эхосигналу пройти схему совпадения 13) и схему суммирования 15 на вход вторичного прибора 16.Трехвходовые схемы совпадения 11 производят выделение импульсов исправности, полученных от затухающих колебаний пьезопреобразователей 2 (фиг. 2 д, е, ж), которые через схемы совпадения 12 и схемы суммирования 15 поступают на входы вторичного прибора 16 только в том случае, если на вторых входах двувходовых схем совпадения 12 присутствуют сигналы с выхода распределителя импульсов 14, пропускающие импульсы исправности (на вторых входах схем совпадения 13 при этом присутсгвует сигнал с дополнительного выхода распределителя импульсов 14, который препятствует прохождению эхо-сигналов через схемы совпадения 13).Таким образом, распределитель импульсов 14 позволяет пропускать через схему суммирования 15 на вход вторичного прибора 16 либо эхо-сигналы (в режиме измерения), либо импульсы исправности ( в режиме контроля). 25 30 35 40 45 50 55 60 Распредельгель импульсов 14 работает в ждущем режиме и запускается оператором. В случае выхода из строя в уровнемере хотя бы одного из узлов (кроме схемы выделения эхосигнала) или обрыва кабельной линии, соединяющий датчик с узлами уровнемера или узлы между собой, импульс исправности не выделится схемой совпадения 11, или, если неисправен вторичный прибор, то импульс исправности, выделенный схемой совпадения 11, поступит иа его вход, но на световом табло в этом случае соответствующая индикаторная лампочка не загорится, и на регистраторе также будет отсутствовать сигнал, характеризующий исправность уровнемера.Таким образом, осуществляется комплексная проверка исправности всего уровнемера без расстыковки кабелей, соединяющих отдельные конструктивные олоки уровнемера, без использования дополнительной аппаратуры и независимо от того, залит датчик жидкостью или нет. Формула изобретенияУльтразвуковой дискретный уровнемер с импуль:ным возбуждением, содержащий датчик с приемо-излучающими пьезоэлементами и установленными на фиксированном расстоянии от них отражателями ультразвуковых колебаний, приемо-возбуждающее устройство, состоящее из тактового генератора, генераторов импульсов возбуждения, приемных усилителей и схем выделения эхо-сигнала, и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения комплексной проверки исправности уровнемера и сокращения времени проверки, в него дополнительно введены два ждущих мультивибратора, распределитель импульсов и соответственно но числу приемо-излучающих пьезоэлементов трехвходовая схема совпадения, две двувходовых схемы совпадения и двувходовая схема суммирования, при этом входы ждущих мультивибраторов соединены с выходом тактового генератора, а гы ходы - соотвественно с первыми и вторыми входами трехвходовых схем совпадения, третьи входы которых соединены с выходами приемных усилителей, а выходы - с первыми входами п рвых двувходовых схем совпадения, вторые входы которых соединены с выходами распределителя импульсов, дополнительный выход которого соединен с вторыми входами вторых двувходовых схем совпадения, первые входы которых соединены с выходами схем выделения эхо-сигнала, а выходы - с вторыми входами двувходовых схем суммирования, первые входы которых соединены: выходами первых двувходовых схем совпадения, а выходы - с входами вторичного прибора. Использованная литература. 1. Авт, св. СССР М 373541, кл. б 01 Р 23/28,15.07.1971,2. О. И. Бабиков, Контроль уровня с помощью ультразвука, Энергия, М., 1971, стр, 50 - 51. 3. Справочник по прикладной измеритель ной текнике под ред. Д. Консидайна и С. Росса, Энергия, М., 1968,Юмлульс ь)Яхоо ьчалр Р 77 ОЛЯ 7 о) ока усо деля 7г) й 7,гог 7 схомь Ь 7 хад мяьчарооралтора 9 е) Юыхоо марь йдралюра Ь 1) Ювюlсх 11оо 1 иод иоо Составитель В. ПироговТехред А, Камышиикова едактор С. Хейфиц Тираж 864комитета Совета Министроретений и открытий35, Раушская наб., д. 45 Изд. Ле 1411 ИИПИ Государственного по делам изоб 113035, Москва, )К