Устройство для измерения уровня веществ в емкостях

(9) (11 15 А 01 Р 23/28 Е ОПИСА БРЕТЕН АВТО РСК ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(56) Авторское свидетельство СССРМ 1315815, кл. 6 01.Г 23/28, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЙ ИЗМЕРЕНИУРОВНЯ ВЕЩЕСТВ В ЕМКОСТЯХ(57) Сущность изобретения: устройство содержит: 1 блок ультразвуковых преобразователей(, 1 генератор импульсов(2),.1 блок критических значений(3),блок управления (4), 2 триггера (16, 17). 1 генератор тактовых импульсов (18), 1 реверсивный счетчик (19), 1 селектор(20), 1 ключ(21), 1 генератор опорной частоты (22), 1 генератор зондирующих импульсов (23), 1 усилитель (24), 1 формирователь импульсов (25), 1 регистратор (26), 1 сравнивающее устройство (27), 1 цифровой415-23-1-24-25-17-20-19-27-29, 7-14-18-16-21- .19-28,6-12-17-27, 6-13-19, 7-13-16, 5-26, 5-10, 5-11, 8-9, 8-12, 18-19, 17-26, 18-2-21, 3-27, 22-20, 4 ил. 1796915 индикатор (28), 1 индикатор граничных зна, чений (29). Блок управления содержит 1 ге. нератор импульсов (5), 3 триггера (6,7,8), 3ключа (9,10,11), 4 формирователя управляющих импульсов (12,13,14,15). 5-9+10-7-11-8 Изобретение относится к койтрольно: измерительной технике, в частности к уровобъясняется тем, что в средах с меньшей плотностью высокочастотные составляюнемерам, и может быть использовано в щие спектра принимаемого сигнала поглостроительстве, пищевой, химической и неф- щаются более эффективно,.чем в средах степерерабатывающей промышленности., 5 большей плотностью, Данйое явление:выра Известно устройство для контроля жается в формировании более ниэкочастотуровня жидкости; содержащее приемно-из- ного информационного сигнала, а значит илучающий акустический преобразователь, увеличении отрезка времени от "вступлеустановленный на стенке резервуара, им- ния" инФормационного сигнала до середипульсный генератор, селекторный и ре ны первого полупериода (дополнительнойгйстрирующий блоки, детектор, каскад . , Ьл 2 Лротсечки, .дифференцирующедиодный фор- по решности2 . 2мирователь, триггер, блдкзадержки,Вторым недостатком этого устройстваустройство позволяет контролировать является отсутствие автоматической сигуровень жидкости на основе измерения вре нализации критических и измеряемыхменираспространенияультразвука, .: уровнейжидкостей в резервуарах-максиНедостатком устройства является ниэ- мально и минимально допустимой его ве- кая:точность измерения.; -личины, Этот недостаток вызываетНаиболее близким по технический сущ- необходимость непрерывного йаблюдейияности является устройство для контроля 20 за показаниями регистратора,что влечет за .уровня жидкости, содержащее ультразвуко- собой необходимость выделения специаль вые излучатель и приемник,. соединенный ной штатной едийицы на предприятии,через блок запрета, формирователь импуль-: Третьим. недостатком .существующегосов и элемент И со входом триггера, ревер- устройства является индикация результатасивный счетчик; подключенный через 25 измерения, который равняется двойной иэ второй триггера с регистратором, суммиру- меренной величине за счет прохода ульющий счетчик и кварцевый генератор,: . траэвуком расстояния ".излучатель -Это устройство обеспечивает измере- поверхность жидкости - приемник". Этоние уровня жидкости в аиде некоторого по- вызывает необходимость последующей обказателя, пропорционально измеряемому 30 работкиданйыхизмерения,уровню жидкости, путем фиксации времен- Целью изобретения является обеспеченого отрезка между излучением ультразву- . ние измерения уровня вещества в емкостяхковогоимпульса и серединой первого снепосредственнойиндикациейэтойвелиполупериода принятого сигнала :чины; повышение точности измерения,Недостатком существующего техниче обеспечение индикации критических уровского решения является наличие погреш- ней веществ в емкостях,ности Й из-за фиксирования временногО Г 1 оставленнзя цель достигаегся тем, чтоотрезка не по моменту "вступления".инфор-. в устройство, содержащее излучающий имационного сигнала (порогу срабатывания:. приемные ультразвуковые преобразоватеформирователя Опорог), а по.середине пер ли, генератор зондирующих импульсов,вого полупериода этого сигнала, В дополне- . подключейный к излучателю, первый и втоние к этому следует отметить, что величина рой триггеры, формирователь импульсов,: этой погрешностй не является постояннойи подключенный к первому входу второгоможет значительно изменяться при рас- тригтера, селектор, генераторопорнойчаспространении ультразвукового сигнала в 45 тоты, регистратор, реверсивный счетчик исредах с различной плотностью и при изме- сравнивающее устройство, к. четвертомунении расстояния между ультразвуковыми входукоторогоподключенпервыйвходперпьеэопреобразователямй и поверхностью вого триггера, введены блок управления,1796915 6усилитель, включенный между приемником и приемной частей, первый генератор ими формирователем импульсов, последова- . пульсов 2, блок критических значений 3, тельно соединенные генератор тактовых блок управления 4, состоящий из второго импульсов, первый генератор импульсов и генератора импульсов 5, трех триггеров ключ, цифровой индикатор, блок критиче 6,7,8, трех ключей 9, 10, 11, четырех формиских значений, и блок индикации граничных рователей управляющих импульсов 12, 13, значений,.ко входу которого подключен вы, 15 и соединенный с первым триггером ход сравнивающего устройства, к первому, 16 через генератор тактовых импульсов 18 и второму и третьемувходам которого. под-. со вторым триггером 17, реверсивный счет- ключены соответственно первый и второй 10 чик 19, соединенный с селектором 20, клювыходы блока критических значений и вто- чом 11 и, через селектор 20; с генератором рой выход цифрового индикатора, к перво-. опорной частоты 22, генератор зондируюму и четвертому входам реверсивного щих импульсов 23, связанный через блок 1 счетчика подключены соответственно вы- .ультразвуковых преобразователей с усилиход селектора и выход генератора тактовых 15 телем 24, подключенным к формирователю импульсов, соединенный также с первым.и 25 импульсов, регистратор 26, соединенный вторым входами первого триггера, выход со сравнивающим устройством 27, цифрокоторого подключен ко второму входу клю- вой индикатор 28,индикатор 29 граничных ча, ко второму и первому входам селектора значений.подключены соответственно выход генератораопорнойчастотыи второй выходвторо- Устройство для измерения уровня вега триггера, первый выход которого ществ работает следующим образом.соединен также с первым входом регистра- Блок 1 ультразвуковых преобразоватетора, при этом блок управления выполнен в лей устройства, состоящий иэ приемной и виде второго генератора импульсов, трех 25 излучающей частей, устанавливается в не- ключей, трех триггеров и четырех формиро- обходимом месте на резервуаре с веществателей управляющих импульсов. выходы вам, -На первом генераторе импульсов 2 которых. соединены соответственно со вто- устанавливается число И=Н - высоте реэеррым входом второго триггера, третьим вхо- вуара для вещества, 8 режиме генерации дом реверсивного счетчика и входами 30 генератор импульсов обеспечивает выдачу генератора тактовых импульсов и генерато- импульсов с фиксированной частотой 1). На ра зондирующих импульсов, второй и.пер- блоке 3 эталонных значений устанавливаетвый выходы второго генератора импульсов ся максимально и минимально допустимые соединены соответственно со вторым вхо- уровни вещества в резервуаре, В момент дом регистратора и первыми входами пер включения устройства схема регистратора вого, второго и третьего ключей, выходы 26 устанавливается в такое положение, прикоторых подключены ко входам соответст- котором:его выходной потенциал разрешавующих триггеров, первые входы триггеров ет генерирование управляющих сигналов соединены со вторыми входами соответст- вторым генератором 5 импульсов блока упвенно второго, первого и третьего ключей, 40. равления 4. Работа узлов блока автоматики причем второй выход первого триггера под- заключается в следующем. Генератор 5 явключен к первым входам первого и второго ляется генератором последовательности формирователей управляющих импульсов, импульсов с внешним управлением региствторой выход второго триггера подключен ратора 26), Выходные импульсы генератора ко второму входу второго и входу третьего 45 5 управляюттриггерами 6,7,8,спривлечениформирователей управляющих импульсов, ем ключей 9, 10, 11, При этом, выходной а второй выход третьего триггера соединен потенциал триггера 6 управляет входом разсо вторым входом первого и входом четвер- решения ключа 10,. вйходной потенциал того формирователя управляющих импуль- триггера 7 управляет входом разрешения сов. 50 ключа 11, и триггер 8 - ключом 9. В резульНафиг.1 представлены формы сигна- тате такого соединения триггеров и ключей лов, формирующиеся при измерении уров- последовательность импульсов генератора ня известным (а) и заявленным б) 5 преобразуется в последовательность имустройствами; на фиг.2 - блок-схема устрой- пульсов на выходах триггеров 6, 7, 8 таким .ства; на фиг.З - его основные временные 55 образом, что положительные перепады этих.диаграммы работы; на фиг.4 - временные триггеровв совокупности с коммутацйей диаграммы работы блока автоматики. входая выходных формирователей управляУстройство для измерения уровня ве- ющих.импульсов 12 - 15 обеспечивает необ. ществ содержит блок 1 ультразвуковых пре- ходимую последовательность, сигналов на образователей, состоящий из излучающей . выходе блока автоматики 4,1796915 8 10 30 7В результате первый сигнал блока авто. матики устанавливает первый триггер 16, второй триггер 17, генератор 18 тактовых .импульсов и реверсивный счетчик 19 в исходное состояние, При этом селектор 20 и ключ 21 находятся в закрытом состоянии и импульсы генератора 22 опорной частоты и .:первого генератора импульсов 2 не проходят на вход реверсивного счетчика 19, Причем, частота следования импульсов генератора 22 в два раза ниже частоты генератора импульсов,Второй сигнал блока 4 управления запускает генератор 18 тактовых импульсов, который устанавливает реверсивный счетчик 19 в режим сложения; опрокидывает первый триггер 16 таким образом, что его потенциал открывает ключ 21, и запускает генератор М импульсов, В результате в реверсивныйсчетчик 19 записывается число импульсов 20 Й, пропорциональное высоте Н резервуарадля жидкости.,Второй сигнал генератора 18 тактовыхимпульсов вторично опрокидывает первый триггер 16, тем самым закрывая ключ 21, ипереводит реверсивный счетчик в режим вь 1 читания.Третий сигнал блока автоматики. запуг;кает генератор 23 зондирующих импульсов.и одновременно опрокидывает второй триггер 17, При этом потенциал второго триггера воздействует на селектор 20, обеспечивая прохождение счетных импульсов от генератора 22 опорной частоты.на вход реверсивного счетчика 19.Излученный зондирующий импульс рас, пространяется в воздушной среде до поверхности жидкости в резервуаре, отражается от поверхности и; распространяясь вверх,воздействует на приемную часть блошка ультразвуковых преобразователей, (В результате переотражения зондирующйй сигнал проходит путь, равный (Н-п)х 2). Усиленный усилителем 24 и сформированный формирователей 25 пришедший сигнал воздействует на второй триггер 17, который закрывает селектор 20 и, тем самым, прекращает поступление импульсов от генератора опорной частоты 22 на вход реверсивного счетчика, Выходной перепад напряжения триггера 17, одновременно с прекращением поступления счетных импульсов, запускает регистратор 26 результата измерения и сравнивающее устройство 27 результата измерения с эталонными значениями минимального и максимального уровней вещества в резервуарах, заложенных в блоке 3, Таким образом, на вход реверсивного счетчика в режиме вычитания приходитнекоторое количество импульсов,определяемое временем распространения зондирующего сигнала по двойному расстоянию от верха резервуара доуровня жидкости. Но так как частота генератора 22 в два раза ниже частоты генератора 2, то от количества импульсов Й, характеризующих высоту резервуара Н, будет отнято количество импульсов Й, которое характеризует высоту пустоты в резервуаре (Н-и),В результате реверсивный счетчик будет содержать количество импульсов, которое.пропорционально высоте жидкости и в: резервуаре, Цифровой индикатор 28 представит измеренную величину в цифровом виде,.а индикатор 29 граничных (критических) значений веществ в резервуаре представит измеренную величину в качественной форме. Например, при допускаемом уровне вещества в резервуаре горит зеленая лампа, при минимальном уровне зажигается красная, а при максимальном - желтая, По истечении времени индикации регистратор 26 вырабатывает сигнал, запускающий блок управления 4 для следующего процесса измерения.Формула изобретения Устройство для измерения уровня вещества в емкостях, содеркащее излучающий иприемный ультразвуковые преобразователи, генератор зондирующих импульсов, подключенный к излучателю, первьрй и второй триггеры, формирователь импульсов,подключенный к первому входу. второго триггера, селектор, генератор опорной,частаты, регистратор, реверсивный счетчик и сравнивающее устройство, .к четвертому входу которого подключен первый выход первого триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения определения текущих, и критических значений уровня и повышения точности, в него введены блок управления,. усилитель,- включенный между приемником и формирователем импульсов, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов,.первый генератор импульсов и ключцифровой индикатор. блок критических значений и блок индикации17969159 граничных значений к входу которого под- единены соответственно с вторым входом ключен выход сравнивающего устройства, к второго триггера, третьим входом реверсив-. первому; второму и третьему входам которо- ного счетчика и входами генератора тактьго подключены- соответственна первый и . вых импульсов, и генератора зондирукйцих второй выходы блока критических значений импульсов, второй и первый выходы второгЬ и второй выход цифрового индикатора, к . генератора импульсовсоединены соответст-. первому и четвертому входам реверсивного венно:с вторым входом регистратора и персчетчика подключены соответственно выход . выми входами первого, второго и третьего селектора и выход-генератора тактовых им- ключей, выходы-которых подключены.к вхопульсов,соединенный такжес первым и вто- дам соответствующйх триггеров, первме рцм входами первого триггера, выход. входы первого, второго и трен,его тригге которого подключен.к второму входу ключа, ров соединены с вторым входами еоответквторомуийервомувходам,селектора под- ственно второго первого и третьегб ключены.соответственно выход генератора ключей; причем второй выход первого триг-, опорной частоты и второй выход второго гера подключен к первымэходам первого триггера,.первый выход которого соединени второго формирователей управляющих также с первым входом регистраторА при импульсов, второй выход второго. триггера .; этом блок управления выполнен в виде вто- . подключен к второму входу второгоивходу рого генератора импульсов, первого, второ- третьего Формирователей управляющих го и третьего ключей, первого, второго и . импульсов, а второй выход третьего трате- третьего триггеров . и первого, второго, ра соединен с вторым входом первого и третьего и четвертого формирователей уп- входом четвертого формирователей-управ-, равляющйх импульсов. выходы которых со- ляющих импульсов.1796915 Корректор Т,Вашкови Редактор А,Купряко зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 644ВНИИП Фог, 4Составитель Я.СериковТекред М.Моргентал Тираж Г 1 одписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5