Цифровой акустический уровнемер

убликовано 05,10.79. Бюллетень ата опубликования описания 08,1амидулл нинградский институт авиационного приборостроения 1) Заявктел(54) ЦИФРОВОЙ АКУСТИП.СКИЙ УРОВНЕМ ится к области изи предназначено и ких и сы чих етение отн ной техник мерите для контроля уровня ж д пу веществ.Известны ультразвуковые измерители уровня раздела сред, включающие изме рительный электроакустический канал, схему регистрации уровня и эталонный канал, с помощью которого производится компенсация влияния изменения скорости распространения ультразвука на работу измерительного канала 11, 2.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой акустический уровнемер, содержащий1 измерительный и эталонный электроакустические каналы и схему регистрации 31, Измерительный канал состоит из установленных над измеряемой границей раздела сред излучателя и приемника акустических колебаний, охваченных эле ментами цепи обратной связи для обеспечения автоциркуляционного режима ра боты, а эталонный канал имеет излучатель и приемник акустических колебаний, закрепленный на фиксированном расстоя нии от них отражатель и элемент обратной связи, включенный межлу приемником и излучателем.Выход измерительного канала через делитель частоты подключен к управляющему входу счетчика импульсов. Выход эталонного канала подключен к одному входу симметричного триггера, другой вход которого через пересчетную схему соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, а выход - с управляющим входом вентиля. Сигнальный вход вентиля соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, а выход - со счетным входом счетчика импульсов,Период повторения имульсов измерительного канала пропорционален измеряе мому уровню и параметрам среды, а эталонного канала только параметрам среды. Отношение периодов повторенйя импульсов измерительного и эталонного канала пропорционально уровню границы15 го Длительность формируемой пачки не может быть больше минимального периода повторения импульсов эталонного канала, соответствующего максимальной скорости распространения ультразвука в среде, При меньших скоростях ультразвука временной интервал между импульсами эталонного канала будет частично запопнен импудьсами генератора. Зго вызывает дополнительную составляющую ошибки измерения уровня, величина которой определяется длительностью незаполненной части периода следования импульсов эталонного канала и не зависит от параметров генератора заполняющих импульсов и пересчетной схемы. Величина ошибки резко возрастает с увеличением диапазона изменения скорости распространения ультразвука в среде, Ослабить влияние этой ошибки в данном устройстве можно увеличением коэффициента деления делителя, однако это приводит к снижению быстродействия прибора.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия устройства.Это достигается тем, что в предлагаемый акустический уровнемер, содержащий ввтоциркуляционные измерительный и эталонный электроакустический каналы, выход первого иэ которых через делитель частоты подключен к упрввляю 30,раздела сред. Сигнал с измерительногоканада поступает нв управляющий входсчетчика импульсов черед делитель частоты импульсов. Это позволяет удлинитьпериод следования управляющих импульсов в несколько раэ. Сигнал с эталонного канала поступает на первый входсимметричного триггера, который открывает при этом вентиль, Импульсы генератора заполняющих импульсов поступаютодновременно на входы счетчика импульсов и пересчетной схемы с коэффициентом пересчета И . Каждый 11 -ый импульс генератора через, пересчетнуюсхему поступает нв второй вход симметричного триггера, закрывающего г:риэтом вентиль. Следующий импульс с выхода эталонного канала вновь приводитвентиль в открытое состояние и т. д,Таким образом, квждый импульс эталонного канала преобразуется в пачку иэ Пимпульсов, поступающих на счетныйвход счетчика. Счетчик регистрирует число этих импульсов эа период следованияуправляющих импульсов. щему входу счетчика импульсов, а выходвторого - к одному входу симметричноготриггера, другой вход которого черезпересчетную схему соединен с выходомгенератора заполняющих импульсов, введен блок перестройки частоты, вход которого соединен с выходом симметричного триггера, в выход - с управляющимвходом генератора заполняющих импульсов, выходом соединенного со счетнымвходом счетчика импульсов,Нв фиг. 1 показана функциональнаясхема описываемого уровнемера; на фиг.2 - эпюры напряжений нв выходе функциональных блоков.Цифровой акустический уровнемер содержит измерительный электроакустический канал 1 и эталонный электроакустический канал 2. Измерительный каналсостоит иэ излучателя 3, приемника 4,установленных нвд границей раздела,сред 5 и элемента обратной связи 6,эталонный канал - из излучателя 7, приемника 8, элемента обратной связи 9 иотражателя 10, установленного на фиксированном расстоянии от излучатели 7 иприемника 8, Элемент обратной связи 6(9) в каждом канале включен между приемником 4 (8) и излучателем 3 (7) иобеспечивает автоциркуляционный режимработы каналаПоследовательно с измерительнымканалом 1 включен делитель частоты11 импульсов, а выход эталонного канала 2 соединен с входом симметричноготриггера 12, к выходу которого подключены последовательно соединенные блок13 перестройки частоты, генератор 14заполняющих импульсов и пересчетнаясхема 15, выходом соединенная со вторым входом симметричного триггера 12,Управляющий и счетный входы цифровогосчетчика 16 соединены соответственнос выходами делителя частоты 11 и генераторв 14. Работает устройство следующим образом. При включении питания в элементах обратной связи измерительного и эталонного каналов вырабатываются импульсы, поступающие на излучатели, которые преобразуют их в акустические колебания среды. Акустические волны, достигнув поверхности разделе сред и отражателя, отражаются. Отраженные волны, пройдя вторично среду, достигают приемников, где преобразуются в электрический сигнал. Элементы обратной связи преобра 690310го зуют принятый сигнал в импульсы, которые вновь подаются на излучатели, В измерительном и эталонном каналах устанавливается автоциркуляционный режим.Период повторения импульсов измерительного канала равен удвоенному времени распространения ультразвука от излучателя (приемника) до границы раздела сред, а эталонного канала - удвоенному времени распространения ультразвука от излучателя (приемника) до отражателя.Период повторения импульсов измерительного канала пропорционален измеряемому уровню и обратно пропорционален скорости распространения ультразвука в среде, а эталонного канала - обратно пропорционален скорости ультразвука,Отношение периодов следовния импульсов измерительного и эталонного каналов пропорционально измеряемому уровню аИмпульсы с измерительного электро- акустического канала через делитель час тоты импульсов поступают на управляющий вход счетчика импульсов, подготавливая последний к счету заполняющих импульсов. Импульсы с эталонного канала поступают на первый вход симметричного триггера, на второй вход которого поступают импульсы с выхода пересчетной схемы.Частота этих импульсов определяется коэффициентом пересчета пересчетной схемы и частотой генератора заполняющих импульсов. Импульсы с эталонного канала и пересчетной схемы поочередно опрокидывают симметричный триггер, при этом на его выходе появляются прямоугопьные импульсы, поступающие на вход блока перестройки частоты. Блок перестройки частоты изменяет частоту гене ратора таким образом, чтобы поддерживать на выходе триггера симметричные прямоугольные импульсы, При этом частота следования импульсов с пересчетной схемы будет равна а частота генератора заполняющих импульсов пропорциональная частоте импульсов эталонного канала. Коэффициент пропорциональности равен коэффициенту пересчетной схемы.Импульсы с выхода генератора поступают на счетный вход счетчика импульсов,который регистрирует количество импульсов, прошедших за период следованияуправляющих импульсов с делителя.Перестройка частоты генератора заполняющих импульсов позволяет ликвидирсвать составляющую ошибки измеренияуровня, обусловленную изменением скорости распространения ультразвука в из Свестном устройстве с постоянной частотой гечератора заполняющих импульсов.При заданной точности измерения в предлагаемом устройстве увеличением коэффициента пересчетной схемы и уменьшением коэффициента деления делителяможно увеличить быстродействие устройства независимо от диапазона измененияскорости ультразвука. формула изобретения Цифровой акустический уровнемер,содержащий автоциркуляционные измерительный и эталонный злектроакустическиеканалы, выход первого иэ которых черезделитель частоты подключен к управляющему входу счетчика импульсов, а ьыходвторого - к одному входу симметричного триггера, другой вход которого черезпересчетную схему соединен с выходомгенератора заполняющих импульсов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений и быстродействия, в него введен блок перестройки частоты, вход которого подключен квыходу симметричного триггера, а выходк управляющему входу генератора запол няющих импульсов, выходом соединенного со счетным входом счетчика импульсов.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРИ. 498496, кл. О 01 Г 23/28, 1973.2. Авторское свидетельство СССРХо 322640, кл. 6 01 Г 23/28, 1970.3. Авторское свидетельство СССР 50 М 322639, кл. Ь 01 Г 23/28, 19662 66 Подписи го комитета СССР ий и открытийРаушская наб., д, 4 49/37 Тираж ЦНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Жаз ал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Л. Кочураеведактор Л. Бибер Техред Л, Алферова Корректор М, Селехмап