Ультразвуковой сигнализатор уровня

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сеюэ СоветскихСоциалистическихРеспублик рц 987398(22) Заявлено 060481 (21) 3269593/18-10 6 01 Р 23/28 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийОпубликовано 0701.83. Бюллетень Мо 1 Дата опубликования описания 070133 сА.П. Наумчух, О.Н. Бегельман и Е.М. ВочканбВ .:.1о г;, ,1УКуйбышевское специальное конструкторскоеНаучно-производственного объединения Нефтехимавтоматика(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ Изобретение относится к техникеконтроля уровня жидких сред и можетприменяться в нефтеперерабатывающей,химической и других отраслях промышленности,Известно устройство для сигнализации уровня, содержащее автогенераторв виде усилителя с акустическим датчиком, состоящим из излучающего иприемного преобразователей, и индикаторную схему 1 1.Недостатком известного устройстваявляется низкие точность и надежность измеренияНаиболее близким к изобретениюявляется датчик уровня, содержащийприемно-излучающий преобразователь,подключенный к усилителю и импульсному генератору, выход которого черезпервый каскад задержки подключен кгенератору строб-импульса, каскадотсечки, .пиковый детектор, аттенюатор, усилитель-ограничитель, детектор; интегратор и релейный каскад 21 Недостатком данного устройства является низкая надежность индикации уровня.Целью изобретения является повышение надежности устройстваПоставленная цель достигаетсятем, что ультразвуковой сигнализаторуровня снабжен вторым каскадом задержки, вторым генератором строб-импульса, управляемым интегратором идвумя электронными ключами, причемвход второго каскада задержки подключен к импульсному генератору, еговыход через второй генератор стробимпульса и первый электронный ключподключен к второму входу каскадаотсечки, первый вход которого черезвторой интегратор подключен к выходупервого генератора строб-импульса, 15 а выход - к первому интеграторурприэтом первый вход второго электронногоключа подключен к выходу усилителя,второй вход - к выходу первого генератора строб-импульса, а его выход через пиковый детектор подключенк второму интегратору.На фиг.1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг.2 - эпюры напряжений, вырабатываемых в устройстве.Устройство содержит приемно-излучающий пьезодатчик 1, установленныйна стенке резервуара с жидкостью,импульсный генератор 2, блок выра ботки строб-импульса 3, состоящегоиз первого каскада задержки 4 и перного генератора строб-импульса 5,приемно-усилительный блок б. Приемно- усилительный блок сОдержит усилитель 7, первый электронный ключ 8, второй каскад задержки 9 и второй генератор строб-импульса 10. Формирующий блок 11 содержит интегратор 12 и релейный каскад 13, Второй электронный ключ 14 через пиковый детектор 15 и управляемый интегратор16 соединен с каскадом отсечки 17Обозначения на фиг,2; П - напряжение, снимаемое с пьезодатчика, причем возрастание амплитуды при отсутствии жидкости за стенкой резервуара показано штриховой линией; Б - напряжение на выходе генератора строб-импульса; З - напряжение на выходе блока выработки строб-импульса; 0 - напряжение на выходе пикового детектора; П - напряжение на выходе управляемого интегратора; (1, - напряжение на выходе каскада отсечки; П - напряжение на выходе интегратора; П- постоянное напряжение н блоке 15,. относительно которогс отсчитывается . д .устройство работает следующим образом.С импульсного генератора 2 периодически поступают импульсы на воз буждение пьезодатчика 1, Послеокончания действия импульса нозбуждения начинаются антоколебания пьезопреобразователя, и н стенку резервуара поступают ультразвуковые коле бания, которые, многократно отражаясь от ннутренней поверхности стенки и взаимодействуя с ней, образуют сложную картину электрических колебаний (Ц на Фиг.2) При отсутствии жидкости за стенкой резервуараамплитуда определенных участков колебательной характеристики возрастает. Колебания пьезодатчика усиливаются усилителем 7 и проходят через ключевой каскад 8 н течение временикоторое определяет строб-импульс с выхода генератора строб-импульса 10, Усиленные импульсы с выхода каскада 7 поступают также на электронный ключ 14 и проходят через него на вход пикового детектора в течение времени 4, которое определяет строб-импульс с выхода блока выработки строб-импульса 3, Время с.это время первых периодов колеба тельной характеристики, в течение которого не изменяется амплитуда колебаний при изменении уровня жидкости. На выходе пикового детектора 15 выделяется напряжение, равное бО пиковой амплитуде поступивших за время 4 колебаний. Одновременно с началом поступления колебаний на вход пикового детектора открывается вход управляемого интегратора 16,который управляется тем же строб- импульсом, что и электронный ключ 14. После окончания действия строб- импульса с выхода блока 3 закрывается ключ 14. Управляемый интегратор 16 к этому времени линейно зарядился до определяемого постоянной времени наряда напряжения, С этого момента начинается экспоненциальный разряд управляемого интегратора 16 через управляющий вход каскада отсечки 17, С этого же момента начинается действие строб-импульса с выхода генератора строб-импульса 10 и поступление усиленных колебаний на вход каскада отсечки. Поступающие колебания обрезаются снизу на уровне управляющего напряжения, поступающего с кас- када 16. Выделенный каскадом отсечки 17 видеоимпульс длительностью при наличии жидкости ипри ее от 6сутствии .интегрируется каскадом 12. Величина напряжения на выходе интегратора 12 зависит от уровня жидкости в резервуаре, Сравнивая полученное с интегратора 12 напряжение в релейном каскаде 13 с постоянным опорным напряжением Е э, мы выделяем + л и - Л, которые говорят об отсутствии или наличии жидкости за стенкой резервуара.При изменении колебательной характеристики пьезодатчика, например из-за нарушения акустического контакта со стенкой резервуара, изменяется амплитуда всех периодон колебаний с пьезодатчика. Это изменение отследится уровнем напряжения заряда на управляемом интеграторе 16, что приведет к параллельному смещению экспоненты разряда вверх или вниз. Таким образом, уровень отсечки следует за амплитудой импульсов колебательной характеристики, которая соответствует состоянию наличия жидкости за стенкой резервуара.Применение ультразвукового сигнализатора уровня выгодно во многих областях промышленности, так как он имеет существенные преимущества по надежности индикации уровня независимо от изменений условий эксплуатации.Формула изобретенияУльтразвуковой сигнализатор уровня, содержащий приемно-.излучающий преобразователь, подключенный к усилителю и импульсному генератору, выход которого через первый каскад задержки подключен к первому генератору строб-импульса, каскад отсечки, пиковый детектор, а также последовательно соединенные первый интегратор и релейный каскад, о т л ич а ю щ и й е я тем, что, с цельюповышения надежности, он снабженвторым каскадом задержки, вторымгенератором строб-импульса, управляемым интегратором и двумя электронными ключами, причем вход второгокаскада задержки подключен к импульс. 5ному генератору, его выход черезвторой генератор строб-импульса ипервый электронный ключ подключенк второму входу каскада отсечки,первый вход которого через второй Оинтегратор подключен к выходу первого генератора строб-импульса, авыход - к первому интегратору, при этом первый вход второго электронного ключа подключен к выходу усилителя, второй вход - к выходу первого.генератора строб-импульса, а его выход через пиковый детектор подключенк второму интегратору. источники информации,принятые во внимание при экспертиз1. Авторское свидетельство СССР9 337654, кл. 6 01 Г 23/28, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 581380, кл. С 01 Г 13/ОО, 1976