Уровнемер

1760354 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 01 Р 23/28 51)5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВ ВТОРС КОМ(54) УРОВНЕМ (57) Сущность держит попла мерной базы канала 7, два генератор воз ной базы 10, у ЕРизобретениявок 4, излучат6, приемникограничителябуждения 9,силитель изм уровнемер соль 5, приемник змерительного для поплавка 8, усилитель мерерительного каОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Кишиневский политехнический институт им, С.Лазо(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1364889, кл. 6 01 Р 23/28, 1985,2, Авторское свидетельство СССРВ 657263, кл, 6 01 Р 23/28, 1976,нала 11, два коммутатора 12 и 25, дешифратор 13, счетчик 14, оконечный усилитель мерной базы 15, оконечный усилитель измерительного канала 16, две линии задержки 17 и 24, три ключа 18, 22 и 30, генератор синхроимпульсов 19, схему И 20, селектор 21, два ЯЯ-триггера 23 и 26, задающий генератор 27, схему начальной установки 28, схему ИЛИ 29 и схему обработки информации 31. 6-10-15-30-26-23-20-22-14-13-12-9-5, 19-22-21-24-23-30-27-26-18-17-29, 15-25-29- 31, 7-11-16-25, 16-21, 17-12, 28-27, 19-22, 26- 20, 23-25. Приемник измерительного канала установлен на поплавке и расположен аксиально с соответствующим излучателем, Приемник мерной базы расположен на фиксированном расстоянии от излучателя и аксиально с ним. 2 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 Изобретение относится к измерениюуровней жидких сред и может быть использовано на нефтеперерабатывающих заводах, нефтебазах и хранилищахнефтепродуктов.Известен ультразвуковой уровнемер1), состоя щий из приемного и передающегопреобразователей и отражателя, расположенного на известной высоте, Уровень из. -меряется путем измерения временипробега упругой волны через контролируемый слой жидкости, отражения от свободной границы жидкости и возвращенияобратно.Недостатком такого уровнемера является невозможность измерения большихуровней жидкости с высокой точностью.Кроме того, при наличии волнений на поверхности жидкости возможно отсутствие эхосигнала.Наиболее близким к предлагаемомууровнемеру является, например, ультразвуковой дискретный уровнемер 2, содержащий большое количество каналов. При этоманализируется. наличие жидкой среды между излучателем и отражателем и уровеньопределяется с точностью до расстояниямежду каналами. Схема обработки определяет уровень жидкости.Недостатком является невозможностьконтроля больших уровней, т.к, для этоготребуется огромное количество каналов, атакже ограниченная точность, обусловленная пространственным шагом следованияканалов.Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона измерений,Поставленная цель достигается тем, чтов уровнемер, содержащий несколько измерительных каналов, каждый из которых содержит генератор возбуждения, выходкоторого соединен с объединенными входом передающего преобразователя и входом усилителя, выход которого соединен свходом схемы обработки информации, введены в каждый канал приемный преобразователь измерительного канала,установленный на поплавке и расположенный аксиально с передающим преобразователем, предварительный усилительизмерительного канала, приемный преобразователь мерной базы, расположенныйна фиксированном расстоянии от передающего ггреобразователя, аксиально с ним,предварительный усилитель мерной базы, вобцую схему введены первый коммутатор,,дешифратор, первая линия задержки (ЛЗ),счетчик, первый ключ, схема И, второй ключ,генератор синхроимпульсов, селектор, первый КЯ-триггер, вторая ЛЗ, второй бЯ-триггер, задающий генератор, схема начальной установки, оконечный усилитель измерительного канала, оконечный усилитель мерной базы, второй коммутатор, третий ключ, схема ИЛИ, причем. управляющие входы генераторов возбуждения соединены с выходами первого коммутатора, управляющий вход которого через дешифратор соединен с выходом счетчика, вход которого соединен с объединенными выходом первого ключа и управляющим входом селектора, выход которого через вторую ЛЗ соединен с Я-входом второго ВЯ-триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены соответственно с первым входом схемы И и с объединенными управляющим входом второго коммутатора и управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен с объединенными выходом схемы начальной установки, управляющим выходом задающего генератора и Я-входом первого КБ- триггера, Я-вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход первого ЯЗ-триггера соединен с объединенными Й-входом второго ВЯ-триггера, вторым входом схемы И и управляющим входом второго ключа, выход которого через первую ЛЗ соединен с объединенными входом первого коммутатора и первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второго коммутатора, выход схемы И соединен с входом первого ключа, вход которого соединен с объединенными выходом генератора синхроимпульсов и входом второго ключа, выходы приемных и реоб разователей каждого измерител ь ного канала соединены с входами соответствующих предварительных усилителей измерительных каналов, выходы которых объединены и через оконечный усилитель измерительного канала соединены с объединенными первым входом второго коммутатора и входом третьего ключа, выходы приемных преобразователей мерной базы соединены с соответствующими входами предварительных усилителей мерной базы, выходы которых объединены и через оконечный усилитель мерной базы соединены с объединенными вторым входом второго коммутатора и входом селектора, выход схемы ИЛИ соединен с входом схемы обработки сигналов.На фиг, 1 представлена структурная схема заявляемого уровнемера; на фиг, 2 - временные диаграммы работы схемыУровнемер (фиг. 1) содержит две вертикально установленные трубы 3, расположенные внутри резервуара 1 с контролируемой жидкостью 2, переда 1760354ющие преобразователи 5, приемные преобразователи мерной базы 6, приемные преобразователи измерительных каналов 7, установленные на поплавках 4, ограничители движения поплавков 8, генераторы возбуждения 9, предварительные усилители мерной базы 10, предварительные усилители измерительного канала 11, первый коммутатор 12, дешифратор 13, счетчик 14, оконечный усилитель мерной базы 15, оконечный усилитель измерительного канала 16, первую ЛЗ 17, второй ключ 18, генератор синхроимпульсов 19, схему И 20, селектор 21, первый ключ 22, второй ВЯ-триггер 23, вторую ЛЗ 24, второй коммутатор 25, первьй й 5-триггер 26, задающий генератор 27, схему начальной установки 28, схему ИЛИ 29, третий ключ 30 и схему обработки информации 31,На фиг, 2 приведены следующие обозначения; Оф) - напряжение на выходе задающего генератора; Отф) - напряжение на выходе первого ЙЯ-триггера; Оз 1(т) - напряжение на выходе первой ЛЗ; Осу,(т) - напряжение на выходе оконечного усилителя измерительного канала; Оуб(т) - напряжение на выходе оконечного усилителя мерной базы; Оф) - напряжение на входе схемы обработки информации,Общий принцип работы уровнемера заключается в том, что происходит последовательный опрос измерительных каналов, сверху вниз. Те каналы, которые находятся над уровнем жидкости, не дают приемного сигнала. Как только в каком-либо канале появляется приемный импульс, опрос каналов прекращается и измеряется уровень жидкости в этом канале, затем измеряется время пробега через мерную базу для того, чтобы существенно уменьшить погрешность за счет изменения скорости ультразвука в жидкости. Общий уровень жидкости определяется как уровень, измеренный в верхнем канале, где впервые появился приемный сигнал (на фиг, 1 это второй канал) плюс сумма длин каналов, находящихся в жидкости, Длина каждого канала - величина фиксированная, При опросе схема подсчитывает, сколько каналов необходимо прибавлять.Работает структурная схема следующим образом (фиг. 1).Задающий генератор 27 подает импульс начала измерения (Озг(с), фиг. 2). При этом триггер 26 открывает ключи 18, 22 и сигналы с генератора синхроимпульсов 21 поступают на счетчик 14 для управления коммутатором 12 и через коммутатор на генератор возбуждения 9 верхнего канала, ЛЗ 17 необходима для предотвращения подачи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 запускающего импульса на генератор возбуждения раньше, чем переключится коммутатор, Одновременно с запуском генератора возбуждения запускается селектор 21, который формирует строб-импульс, в пределах которого ожидается приход приемного сигнала из измерительного канала. При этом коммутатор 25 пропускает импульсы из оконечного усилителя измерительного канала 16. Если в стробе нет приемного импульса, коммутатор 12 переключается и запускается следующий генератор возбуждения. При появлении в стробе приемного импульса триггер 23 переключается, закрывая через схему И 20 ключ 22 и прекращая тем самым опрос следующих каналов, коммутатор 25 при этом переключается на оконечный усилитель мерной базы 15. При возбуждении передающего преобразователя 5 канала, в котором обнаружен приемный импульс, схема принимает импульс мерной базы, который подается на схему ИЛИ 29, и через ключ 30 переключает триггер 26, приводя тем самым схему в первоначальное состояние и подготавливая ее к новому циклу измерений. ЛЗ 24 необходима для того, чтобы импульс от мерной базы, если он придет сразу после приемного импульса из канала, не выключил схему, т.к. при этом не будет последнего такта, в котором передается информация о мерной базе, При этом на схему обработки 31 передается информация в виде последовательности синхроимпул ьсов (Осо(т), фиг, 2), после предпоследнего из которых идет приемный импульс измерительного канала, после последнего импульса идет импульс мерной базы.Схема обработки 31 детально не рассматривается, т.к. строится по общеизвестным схемам, измеряющим интервалы времени и находящим их отношение.Подобное сочетание дискретных каналов, находящихся ниже уровня жидкости и канала, измеряющего уровень непрерывно теневым ультразвуковым методом, и использование мерной базы позволяет существенно повысить точность измерения уровня и расширить диапазон измерения,Формула изобретения Уровнемер, содержащий несколько измерительных каналов, каждый из которых включает в себя приемник, излучатель, генератор возбуждения, выход которого соединен с входом излучателя, и схему обработки информации, соединенную с входами генераторов возбуждения и содержащую первый и второй триггеры, схему И и схему ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения диапазона измерения, приемник каждого измерительного канала установлен на поплавке и расположен аксиально с соответствующим излучателем, в каждый измерительный канал введены предварительный усилитель измерительного канала, приемник мерной базы, расположенный на фиксированном расстоянии от излучателя аксиально с ним, предварительный усилитель мерной базы, в схему обработки информации введены первый коммутатор, дешифратор, первая линия задержки, счетчик импульсов, первый ключ, второй ключ, генератор синхроимпульсов, селектор, вторая линия задержки, задающий генератор, схема начальной установки, оконечный усилитель измерительного канала, оконечный усилитель мерной базы, второй коммутатор и третий ключ, при этом входы генераторов возбуждения соединены с выходами первого коммутатора, управляющий вход которого через дешифратор соединен с выходом счетчика импульсов, вход которого соединен с объединенными выходом первого ключа и управляющим входом селектора, выход которого через вторую линию задержки соединен с Я-входом ЯЯ- триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены соответственно с первым входом схемы И и с объединенными управляющим входом второго коммутатора и управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен с объединенными выходом схемы начальной установки, управляющим входом задающего генератора и В-входом первого ЯЯ-триггера, 5-вход которого соединен с выходом задающего ге нератора, а выход первого ЙЯ-триггерасоединен с объединенными Я-входом второго КЯ-триггера, вторым входом схемы И и управляющим входом второго ключа, выход которого через первую линию задержки со единен с объединенными входом первогокоммутатора и первым входом схемы ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго коммутатора, выход схемы И соединен с управляющим входом первого ключа, 15 к второму входу которого и второму входувторого ключа подключен выход генератора синхроимпульсов, выходы приемников каждого измерительного канала соединены с входами соответствующих предваритель ных усилителей измерительных каналов, выходы которых объединены и через оконечный усилитель измерительного канала соединены с обьединенными первым входом второго коммутатора и входом се лектора, выходы приемников мерной базысоединены с соответствующими входами предварительных усилителей мерной базы, выходы которых объединены и через оконечный усилитель мерной базы соединены с ЗО обьединенными вторым входом второгокоммутатора и входом третьего ключа, а выход схемы ИЛИ соединен с входом схемы обработки сигналов.1760354 Ы 3 Б 0 Составитель Л.ГитисТехред М. Моргентал Коррект акто упи Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 3179 ТиражВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва,Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР