Ультразвуковой уровнемер

(72) Автор изобретения В. ф. Сазонов КЫКонструкторское бюро Гипрококса по авт матизации .и механизации производственных процесс в на" коксохимических предприятиях(5 Й) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕИЕР Изобретение относится к измерени уровней жидкости и может быть использовано в коксохимической, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.По основному авт.св. Н 5581695 известен ультразвуковой уровнемер, содержащий акустический датчик, генератор ударного возбуждения, контрольное устройство, состоящее из1 в дополнительного приемного устройства, схемы совпадения, мультивибратора, рабочего приемного устройства, балансного модулятора, интегратора, сумматора и регистратора 11.Недостатком известного уровнемера является узкий диапазон измерения, связанный с сильным поглощением ультразвука некоторым типом жидкостей.20Цель изобретения - расширение диапазона измерения.Поставленная цель достигается тем, что генератор ударного возбуждения выполнен в виде последователь- но соединенных регулятора длительности, формирователя импульсов смесителя и усилителя мощности, а также синхронизатора, подключенного к второму входу формирователя импульсов, генератора наполнения, вход которого через частотно-импульсный модулятор подключен к второму выходу формирователя импульсов, а выходк второму входу смесителя.На чертеже изображена блок-схема прибора.Ультразвуковой уровнемер состоит из акустического датчика 1, включающего рабочий 2 и контрольный 3 излучатели-приемники, закрепленные в одном корпусе и жестко закрепленной на нем призмы ч генератора ударного возбуждения 5, вкгючаащего усилитель 6 мощности, смеситель, 7, ге"нератор 8 наполнения синхронизатор 9, формирователь 10 импульсов, частотно-импульсный модулятор 11 и регу 3 90лятор 12 длительности формируемыхимпульсов, а также мультивибратора13 схемы 11 совпадения дополнительного приемного устройства 15, балансного модулятора 16 рабочегоприемного устройства 17, интегратора 18, сумматора 19 и регистратора 20,Устройство работает следующим образом.Акустический датцик 1 помещен визмеряемую среду на фиксированномрасстоянии а от нижнего основаниярезервуара или контрольного отражателя, Генератор 5 ударного возбуждения вырабатывает высокоцастотныестабильные импульсы малой длительйости 100-200 мкс), заполненные резонансной частотой излучателя-приемника 2. Эти импульсы Формируютсясинхронизатором 9, который вырабатывает прямоугольные импульсы изположительного или отрицательногополупериода, например, сетевой .частоты 50 Гц, или другой и запускаетФормирователь 10, который формируетимпульс с заранее заданной амплитудой и крутизной Фронта. Одновременно регулятор 12 длительности Формируемых импульсов воздействует наФормирователь изменяя при надстройке длительность его импульсов. Этоулучшает согласование генератора снагрузкой-излучателями;приемниками2,3, а также изменяет величину нечувствительности ("мертвой" эоны)устройства. Импульс формирователя 10поступает на вход смесителя (например,элемента И) 7, на второй входкоторого поступают импульсы генератора наполнения 8. В результате,на выходе смесителя 7 получаем импульсы Формирователя, заполненныеопределенной частотой генератора 8наполнения, которые усиливаются вусилителе мощности 6, Частота генератора наполнения 8 зависит отрезонансных свойств рабоцего излучателя-приемника 2 (например пьезокерамицеского излучателя).При измерении уровней взрывоопасных, токсицных сред, например, сырого бензола, каменноугольной смолыизлучатели-приемники закрываютсязащитными оболочками, Иаксимальнаянагрузочная способность излуцателейприемников в этих условиях строгоиндивидуальна и находится в прямойзависимости от частоты генератора 7398наполнения так как резонансная частота излучателя-приемника в соединении с дном корпуса зависит от способа его крепления, изоляции от днакорпуса и толщины корпуса. Поэтомупри настройке устройства изменяютдлительность формируемого импульсарегулятором 12 и частоту генератора 8 наполнения таким образом, цтодобиваются оптимального согласования излучателя-приемника 2 с дномкорпуса датчика. При этом отраженный сигнал на входе рабочего приемного устройства 17 имеет максимальное значение,Импульсы усилителя мощности 6возбуждают рабочий излучатель-приемник 2. Последний преобразует высо-.кочастотные колебания в механические колебания среды, которые, отразившись от рабочей грани призмы чраспространяются до границы разделаА-Б. Отразившись от границы раздела двух сред, ультразвуковые механические колебания через рабочуюгрань призмы воспринимаются тем жеизлучателем- приемником 2, преобразуются в высокочастотные колебания,которые поступают на вход рабочегоприемного устройства 17, где преоб"разуются с помощью генератора 5ударного возбуждения во временныйинтервал, пропорциональный измеряемому расстоянию.Одновременно генератор 5 зондирующих импульсов возбуждает контроль-.ный излучатель-приемник 3, которыйработает аналогично рабочему излучателю-приемнику 2.Рабочее приемное устройство 17работает на резонасной частоте излучателя-приемника 2. Поскольку рабочее приемное устройство 17 и генератор 8 наполнения работают на одинаковой частоте, при высокой чувствительности рабочего приемного устройства 17, возможен прием последнии непосредственно сигналов генератора 8наполнения, вызывая сложные срабатывания рабоцего приемного устройства17. Для исключения этого, в моментдействия зондирующего импульса, Формирователь 10 импульсов запускаетчастотно-импульсный модулятор 11,который настраивает генератор 8 наполнения на резонансную частоту узлаизлучатель-приемника 2 с дном корпуса датчика, В ждущем режиме, т.екогда зондирующий импульс отсутству5 1 О 5 2 зо Э 5 ет и идет прием отраженного сигнала, генератор 8 наполнения работает на частоте, отличной от резонансной частоты рабочего приемного, устройства 17 и ложные срабатывания послед- него исключаются.Эффективность запуска и отключения генератора 8 наполнелия формирователем 10 импульсов низка из-за наличия переходных процессов в генераторе 8 наполнения при его включении-выключении в условиях длительности зондирующего импульса порядка 100-200 мкс.Излучатель-приемник 3 измеряет постоянное расстояние до контрольного отражателя (дна резервуара) через вторую рабочую грань призмы ч.Высокочастотные импульсы с излучателя-приемника 3 поступают в дополнительное приемное устройство 15, где преобразуются с помощью генератора 5 импульсов в временный интервал, пропорциональный фиксированному расстоянию до контрольного отражателя.Импульсы временного интервала с 1приемного устройства 15 сравниваются в схеме 11 совпадения с импульсами стабильной длительности мультивиб" ратора 13, синхронизированного по времени с запуском усилителя мощности 6, причем длительность импульсов мультивибратора устанавливается большей максимально возможного времени прихода отраженного сигнала контрольного измерителя. Полученный сигнал рассогласования из- . за изменения температуры, либо измененив плотности или фракционногосостава измеряемой среды поступаетсовместно с сигналом рабочего приемного устройства 17 в балансный модулятор 16, где модулируется постоянной составляющей рабочего приемного устройства 17 Далее сигналинтегрируется в интеграторе 18 искладывается с некорректированнымсигналом рабочего приемного устройства 17 в сумматоре .19 и регистрируется в регистраторе 20. Предложенное устройство позволяет измерятьс большой точностью уровень сильнопоглощающих, сложных по молекулярному составу жидких сред и т.д. Формула изобретения Ультразвуксаой уровнемер по авт. св. И 558169, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, генератор ударного возбуждения выполнен в виде последовательно соединенных регулятора длительности, формирователя импульсов, смесителя и усилителя мощности, а также синхронизатора, подключенного к второму входу формирователя импульсов, генератора наполнения, вход которого через частотно-импульсный модулятор подключен к второму выходу формирователя импульсов, а выход - к второму входу смесителя.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР й 558169, кл. 6 01 Г 23/28, 1975,907398 Составитандор Техред дакто Зак Подписнокомитета СССРи открытийуаская наб д,л. Проектная,фил 578/50 Тираж 671 НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РПП "Патент, г. Уж Бурбеломач Корректор М, Шароаи