Ультразвуковой уровнемер

Номер патента: 1643941

Авторы: Задко, Карпухин, Розенфельд, Холкин

ZIP архив

Текст

" / и -ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Рязанский радиотехнический институт и Рязанский завод "Теплоирибор"(56) Авторское свидетельство ССС 1И 1139974, кл. 0 01 Г 23/23, 1983.(57) Изобретение относится к измерениям уровня нефтепродуктов и сжиженных газов. Цель - расширение Функциональных возможностей уровнемерд,повышение его быстродействия и точности. Излучатель уль грдзвука 1 периодически возбуждается нд собствецнои рсзоцднсцой частоте импульсами,которые образуются в результате деления частоты генератора тактовыхимпульсов 16 делителем 17 и счетчиком-делителем управляемого делителя 9. Возбужденные ультразвуковыеколебания достигает приемоусилительных блоков 2 и 3, где преобразуются в электрические сигналы, которые 2после усиления воздействуют на пре -образовдтели 4 ц 10. Момент приходаультразвукового сигнала на измерительный приемоусилительный блок 2 оределяется значением измеряемогоуровня, а на прцемоусилительный блок3 - базовым расстоянием. Значениеуровня измеряется относительно места положения опорного прцемоусилительного б.пока 3. Нд суммирующемсчетчике 7 кдждуо посыпку зондирующего имнульсд регистрцруе 1 ся число,пропорциональное базовому расстояниюЗто число по окончании счета переносится в регистр 3 и хранится в немдо конца следующего цикла, определяязначение переменного коэФФцциецтаделения управляемого делителя частоты 9. На вход управляемого делителя9 поступают импульсы частоты, поделенной делителем 7 и триггером 18.Далее эти импульсы поступают черезделители 19 ц 20 на суммирующий входреверсивного счетчика 21. Импульсыопорной частоты поступают через управляемые делители 22 и 23 на вычитдющий вход счетчика 21, который вычисляет уровень. 1 ил,Изобретение относится к нефтехимической и газовой промышленности, в частности к измерению уровня нефтепродуктов и сжиженных газов.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей,заключающееся в обеспечении варьирования сглаживающими качествами уровнемера непосредственно в процессе измерений при неизменном масштабе преобразования и повышения быстродействия и динамической точности.Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом уровнемере,содержащем излучатель ультразвука,связанный акустически с опорным и измерительным приемно-усилительными блоками, опорный.и измерительный преобразователи, каждый из которых включает последовательно соединенный РБ- триггер, схему И, счетчик и регистр, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первым входам схем И опорного и измерительного преобразователя и входу делителя частоты, выход опорного приемно-усилительного блока подсоединен к В-входам ЕБ-триггеров, выход измерительного блока соединен с Б-входом ЙБ- триггера измерительного преобразователя, а вход излучателя - с Б-входом ЙБ-триггера опорного блока.В опорный и измерительный преобразователи введены первый и второй управляемые делители частоты с переменным коэффициентом деления,причем цифровые входы управляемого делителя опорного преобразователя подключены к выходам его регистра, а частотный вход - к первому выходу Т-триггера, Т-вход которого соединен с выходом делителя частоты, и информационные входы регистра соединены с выходами суммирующего двоичного счетчика, установочные нулевые входы которого подключены к второму входу схемы И и прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен с входом "Запись" регистра, вход КБ-триггера опорного преобразователя подключен также к выходу последнего разряда счетчика - делителя первого управляемого делителя частоты, измерительный преобразователь выполнен идентично опорному за исключением того, что в нем отсутствует связь между выходом последнего разряда счетчика-делителя второго управ ляемого делителя частоты и Б-входом КБ-триггера, выход второго управляемого делителя подключен к входу третьего управляемого делителячастоты, обеспечивающего коррекциюмасштаба уровнемера.Зыход третьего управляемого делителя соединен с входом четвертогоуправляемого делителя частоты, выходкоторого подключен к суммирующемувходу реверсивного счетчика, выходыкоторого связаны с выходами уровнемера и управляющими входами пятого уп 15 равляемого делителя частоты, частотный вход которого соединен с выходомуправляемого делителя частоты опорного преобразователя, а выход пятогоделителя соединен с частотным входом20 шестого управляемого делителя частоты, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика,а управляющие входы шестого делителясоединены с управляющими входами чет 25 вертого делителя и с цифровым входомуровнемера, обеспечивающим установку требуемого, коэффициента сглаживания паразитных колебаний уровня,частотный вход второго управляемого де 30 лителя измерительного преобразователя соединен с инверсным выходом Ттриггера.На чертеже представлена блок-схема уровнемера.Уровнемер содержит излучатель 1ультразвука, измерительный приемноусилительный блок 2, опорный приемноусилительный блок 3, опорный преобразователь 4, состоящий из КБ-триг 40 гера 5, элемента И 6, двоичного счетчика 7, регистра 8, первого управляемого делителя 9 частоты с переменнымкоэффициентом деления, измерительныйпреобразователь 1 О, состоящий иэ45 КБ-триггера 11, элемента И 12,счетчика 13, регистра 14, второго управляемого делителя 15 частоты с переменным коэффициентом деления,генератор 16 тактовых импульсов, делитель50 17, Т-триггер 18, третий 9 и четвертый 20 управляемые делители частотыс переменными коэффициентами деления,раверсивный счетчик 21, пятый 22 ишестой 23 управляемые делители частоты с переменными коэффициентамиделения,Излучатель 1 ультразвука акустически связан с приемно-усилительными блоками 2 и 3. Выход блока 3 под55 5 64 ключен к вторым входам.преобразователей 4 и 1 О, а выход блока 2 - к первому входу преобразователя 10 Третьи входы преобразователей 4 и 10 соединены с выходом генератора 16 тактовых импульсов, к которому также подключен вход делителя 17 частоты, выход которого подсоединен к Т-входу Т-триггера 3, прямой выход которого связан с четвертым входом опорного преобразователя 4, а инверсный выход с четвертым входом измерительного преобразователя О, Выход измерительного преобразователя 1 О соединен с делителем 19, обеспечивающим коррекцию масштабирующего коэффициента М уровнемера. Выход делителя 9соединен с входом управляемого делителя 20, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 21, выходы которого связаны с выходами уровнемера и управляющим входом делителя 22.Частотный вход делителя 22 соединен с выходом опорного преобразователя 4, а выход делителя 22 с частотным входом управляемого делителя 23, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика.Управляющие входы делителей 20 и 23 соединены один с другим и с цифровым входом уровнемера, обеспечивающим установку требуемого коэффициента сглаживания паразитных колебаний уровня.В опорном преобразователе 4 Б- вход и К-вход триггера 5 соединены соответственно с первым и вторым .входами самого преобразователя 4, прямой выход триггера 5 подключен к первому входу элемента И 6 и нулевому установочному входу счетчика 7, выходы которого соединены с информационными входами регистра 8, вход синхронизации которого подключен к инверсному выходу триггера 5, Выходы регистра 8, соединены с управляющими входами делителя 9, частотный вход которого подсоединен к четвертому входу самого преобразователя 4, Последний разряд счетчика-делителя управляемого делителя 9 подключен к . Я-входу ВЯ-триггера.Измерительный преобразователь 10 .выполнен аналогично опорному преобразователю 4 за исключением того, что в нем отсутствует связь между выходом последнего разряда счетчика 3941делителя второго управляемого делителя частоты и Я-входом КЯ-триггера.5Уровнемер работает следующим образом.Излучательультразвука периодически возбуждается на собственнойрезонансной частоте импульсами, которые образуются в результате делениячастоты Г генератора 16 тактовыхо .импульсовделителем 17 и счетчикомделителем управляемого делителя 9.Возбужденные ультразвуковые колебания достигают приемно-усилительныхблоков 2 и 3, где преобразуются вэлектрические сигналы, которые послеусиления воздействуют на преобразователи 4 и 10. Момент прихода ультра звуковой волны на измерительный приемно-усилительный блок 2 определяется значением измеряемого уровня, ана приемно-усилительный блок 3 - ба 1зовым расстоянием. Значение уровня 25 измеряется относительно места положения опорного приемно-усилительного блока 3.Рассмотрим работу преобразователя 4.30 Триггер 5 каждый цикл посылки зондирующего импульса устанавливаетсяодновременно с возбуждением излучателя 1 ультразвука импульсом с выхода последнего разряда счетчика-делителя управляемого делителя 9 в состояние .При достижении ультразвуковой,волной опорного приемно-усилительного блока 3 триггер 5 опрокидывается 4 О в состояние О сигналом с выходаблока 3, Стробы с выхода триггера 5поступают на первый вход элементаИ 6, на второй вход которого поступают импульсы генератора 16 тактовых 45 импульсов Г, Выход элемента И 6 подсоединен к суммирующему счетчику 7,который каждый цикл устанавливаетсяв нулевое состояние передним фронтомимпульса с триггера 5.50 .Таким образом, на суммирующемсчетчике 7 каждую посылку зондирующего импульса регистрируются число,пропорциональное базовому расстоянию Ы= Р Т 1где Р - частота генератора тактовыхОимпульсов;Т =гРЬ(С) . 2 ОФФ 1 Н - время прохождения ультразвуковой волны от излучателя 1до опорного приемно-усилительного блока 3.Это число по окончании счета переносится в регистр 3 и хранится в нем до конца следующего цикла, определяя значение переменного коэффициента деления управляемого делителя 9 час тоты,На частотный вход управляемого делителя 9 поступают импульсы частоты Р , поделенной ш разрядным делителем 17 и триггером 13 в 2раз. 15 Таким образом, на выходе преобразователя 4 образуются импульсы частотыгРо 11 н РоН20 где и, ш - числа разрядов делителей 9 и 7 соответственно. Частоту импульсов зондирования выбирают исходя из конструктивных особенностей блоков 1 - 3 и расстояния между ними путем подбора числа 30 1разрядов ш делителя 7,Поскольку частота Г совпадает с частотой, снимаемой с младшего разряда счетчика-делителя управляемого частотного делителя 9, исключается ошибка от неравномерности распределения импульсов при преобразовании числа 1в частоту Г.Преобразователь 10 работает аналогично преобразователю 4. На его выходе Формируется частота где Т . - время прохождения ультразвуковой волны от измерительного приемно-усилительного блока 2 до опорного блока 3, котороепропорционально измеряемому уровню Ь.55 1Далее импульсы частоты г 1, поступают через делители 19 и 20 на суммирующий вход реверсивного счетчика 21. Частота импульсов на его входе определяется выражением/где М - масштабный коэффициент уровнемера, выставляемый с помощью движковых модульныхвыключателей или перемычек;К - коэффициент, подаваемый нациФровой вход 24, определяющий требуемый коэФФициентсглаживания паразитных колебаний уровня;и ш - числа двоичных разрядов де-4лителей 19 и 20 соответственно.Импульсы опорной частоты Г поступают через управляемые делители 22 и 23 на вычитающий вход счетчика 21 . Частота импульсов на вычитающем входе счетчика 21 определяется выраже- нием Рн 11 вых Ки+ ъ где 11 (1) - число на выходе счет 8 ЫХчика 21, передаваемоена выход уровнемера,Поскольку импульсы, подаваемые на четвертые входы опорного и измерительного преобразователей, поступают соответственно с прямого и инверсного выходов триггера 18, Фронты импульсных последовательностей Р (й), Р (1), на которые реагирует счетчик 21, всегда раздвинуты во времени, что обеспечивает нормальную непрерывную работу реверсивного счетчика 2 при одновременном поступлении сигналов Р (1), Г (С) на его выходы.Таким образом, числовое значение 11 к на выходе счетчика 21 определяется интеграломд 1=4 -а"оРешая совместно уравнения и перейдя к операторной Форме записи, полУчают г 2 ол+1+РоИК 21 (Р) -- о ---- 11(Р) х8 ЬВ Вне+Л 1, д2 Р,ИКН 1 И 1ф, - = --11(Р) 1+РТ Н 1+РТ10 1643941 Составитель П.ВасильковТехред Л.Олийнык Редактор М.Бланар Корректор С.Шекмар Заказ 1232 Тираж 432 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при. ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 Формула изобретенияУльтразвуковой уровнемер, содержащий излучатель, опорный и измерительный приемно-усилительные блоки, опорный и измерительный преобразователи, каждый из которых включает последовательно соединенные триггер, схему И, счетчик и регистр, генератор тактовых импульсов, выход которо О го подключен к входам схем И, опорного и измерительного преобразователей и входу делителя, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и динамической точности, в него введены Т-триггер, реверсивный счетчик, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой управляемые делители частоты с переменным коэициентом деления, при этом управляемые входы первого и второго делителей частоты соединены с выходами регистров опорного и измерительного каналов, соответственно входы через Т-триггер с выходом делителя, выход первого управляемого де-лителя частоты подключен к входутриггера опорного преобразователя,а также через пятый управляемый делитель к входу шестого управляемогоделителя частоты, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика. выход второго. управляемого делителя подключен через третий управляемый делитель частоты квходу четвертого управляемого делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, подключенный выходомс управляемым входом пятого управляемого делителя частоты, кроме того управляемые входы четвертого и шестогоуправляемых делителей частоты соединены между собой, а вход "Запись"регистра опорного преобразователяк выходу триггера этого преобразователя.

Смотреть

Заявка

4456653, 08.07.1988

РЯЗАНСКИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ, РЯЗАНСКИЙ ЗАВОД "ТЕПЛОПРИБОР"

ХОЛКИН ИГОРЬ ИВАНОВИЧ, РОЗЕНФЕЛЬД ФЕЛИКС ЗАЛМОВИЧ, ЗАДКО СЕРГЕЙ АНДРЕЕВИЧ, КАРПУХИН НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01F 23/28

Метки: ультразвуковой, уровнемер

Опубликовано: 23.04.1991

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1643941-ultrazvukovojj-urovnemer.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Ультразвуковой уровнемер</a>

Похожие патенты