Ультразвуковой уровнемер

279986 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспуолнкЗависимое от авт. свидетельстваКл. 42 е, 34 Заявлено 10,1 т. 1969 ( 1325293/18-10) единением заявки с п 1 ПК 6 011 23/28 Приорит омитет по делам зобретений и сткрытипри Совете МинистровСССР 681,128.63 088.8 юллетень2 убликовано 26, т 111.197 та опубликования опи ния 24.Х 1.1970 Авторыизобретения Н, Новопашенный и В. А. Шкляев СЕСОЮЗРЛЯ Г 1 Щ,. т г ".Р БИБЛЕТ;." А явитель ДЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕ Изобретен тельной техн тразвуковог ской и атом лургии для взрывоопасн тей в емкос давлением и ие относится к области измериики, а именно к уровнемерам ульо типа, применяющимся в химиченой промышленности, гидрометализмерения уровня радиоактивных, ых и сильно агрессивных жидкостях и аппаратах, находящихся подпри высокой температуое. В известных ультразвуковых уровнемерах, 10 содержащих ультразвуковые датчики и измерительную схему, элементы датчиков соприкасаются с жидкостями или их парами и при замене датчиков необходимо прекращать технологический процесс, снимать давление и тем пературу в аппаратах, освобождать аппараты или емкости от жидкости. Кроме того, обязательна обмывка и дезактивация датчиков уровнемеров перед их демонтажом и после демонтажа. ЯОПредлагаемый уровнемер не имеет этих недостатков, огличается от известных тем, что в нем датчик выполнен в виде двух спиральных электромагнитных линий задержки и ультразвукового излучателя, причем обе ли нии задержки снабжены шайбовыми изоляторами из пьезодиэлектрического материала и заключены в одну герметичную и плоскоовальную трубу, а ультразвуковой излучатель - в другую, ЗО Кроме того, для лучшего прохождения ультразвука в герметичных трубах с линиями задержки и излучателем размещены эластичные трубки, закрытые с одного конца и соединенные с источником сжатого воздуха, прижпмающие по всей длине соответственно изоляторы линий задержки и излучатель к рабочей поверхности труб,На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого уровнемера;.на фиг, 2 - его блоксхема; на фиг. 3 - общий вид датчика уровне- мера; на фпг. 4 и 5 - план и разрезы датчика уровнемера.Датчик содержит две спиральные электромагнитные линии. 1 и 2 задержки и ультразвуковой излучатель 8,Корпус датчика выполнен из двух плоско- овальных труб 4 и 5, имеющих дно, общий фланец б для установки в емкость или аппарат, кабеля 7, крышки 8 и эластичных трубок 9.Электронный блок (см. фиг, 2) состоит из синхронизирующего генератора 1 О импульсов, генератора 11 импульсов высокой частоты, блока 12 питания, высокочастотного генератора 13 импульсов (генератора калиброванных импульсов), генератора 14 импульсов отрицательной (или положи гельной) полярности, усилителей 15 и 1 б, дифференцирующих цепей 17 и 18, электронного ключа 19; электронногоцифрового счетчика 20, узла 21 сброса импульсов, линии 22 задержки и диодов 23 - 2 б.Спиральные электромагнитные линии 1 и 2 задержки выполнены следующим образом (см, фиг. 5),На изоляционную трубку 27 из фторопластапроизведена сплошная намотка спирали медным проводом 28 со стеклянной изоляцией диаметром 0,08 лм. На спиральный провод нанизаны разрезные шайбовые изоляторы 29 из пьезодиэлектрического материала (керамика цирконата титаната свинца) и шайбовые изоляторы 30 из слюды, которые разделяют шайбовые изоляторы пьезодиэлектрического материала, Части разрезных шайбовых пьезодиэлектрических изоляторов соединяются между собой тонким монтажным изолированным проводом, Для лучшего механического контакта со стенкой трубы изоляторы прижимаются к стенке корпуса трубы 4 по всей ее длине с помощью тонкой трубки 9 из эластичного материала, в которую подается сжатый воздух. Каждая спиральная электромагнитная линия задержки соединяется с электронным блоком коаксиальным кабелем,Ультразвуковой излучатель 3 (см, фиг, 4 и 5) размещается в плоскоовальцой трубе Б и залит кремнийорганцческой жидкостью нли сухим трансформаторным маслом. Излучатель представляет собой стержень из меди 31, на который надеваются втулки 32 из фторопласта. Во втулки вставляются пьезоэлементы 33 из цирконата титаната свинца. Втулки имеют вырезы типа ласточкина хвоста для удобства крепления пьезоэлементов, Сеченуе пьезоэлементов имеет форуму вырезов на втулках. Последние разделяются между собой шайбовой изоляцией 34 из фторопласта. Пьезоэлементы соединяются между собой последовательно монтажным проводом.Для лучшего механического контакта пьезоэлементов 33 со стенкой трубы б ультразвуковой излучатель по всей его длине прижимается к стенке трубы с помощью трубки 9. Для 3-метрового аппарата или емкости общее количество пьезоэлементов составляет 120 шт.Уровнемер работает следующим образом.Синхронизирующий генератор 10 (см. фиг.2) выдает короткий электрический импульс продолжительностью 0,5 - 1,иксек, который запускает генератор 11 импульсов высокой частоты, генератор 14 импульсов отрицательной (или положительной) полярности и высокочастотный генератор 13 импульсов через линию 22 задержки.Генератор 11 выдает электрический импульс высокой частоты (1 Мгц) продолжительностью 20,яксек, который по коаксиальному кабелю проходит на пьезоэлементы ультразвукового излучателя 3.Высокочастотный электрический импульс возбуждает в пьезоэлементах механические колебания высокой частоты (ультразвуковые колебания с частотой 1 Мгц). На той высоте, где нет жидкости в емкости или аппарате,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 эти импульсы отражаются от наружной стен ки трубы 5 корпуса излучателя и затухают. От тех пьезоэлементов, которые находятся ниже уровня жидкости в емкости или аппарате, ультразвуковые колебания проходят через стенку трубы б излучателя, затем через жидкость в емкости или аппарате, через стенку трубы 4 приемника и попадают на шайбовые изоляторы (пьезоэлементы) 29 спиральной электромагнитной линии 2 задержки. Наилучшие условия прохождения ультразвуковых колебаний создаются благодаря тому, что плоские стенки труб имеют определенную толщину, зависящую от длины волны ультразвуковых колебаний в металле и с учетом давления в аппарате, и тому, что линии задержки ц ультразвуковой излучатель в трубах 4 и б заливаются кремнийорганической жидкостью или сухим трансформаторным маслом,При попадании ультразвуковых колебаний на шайбовые изоляторы 29 из пьезоэлектрического материала линии 2 задержки на их гранях появляется переменный электрический заряд высокой частоты в результате преобразования механических колебаний высокой частоты (ультразвука) в электрические колебания высокой частоты. Переменные электрические заряды на гранях шайбовых изоляторов из пьезодиэлектрика создают в спиральном проводнике линии задержки места неравномерного распределения электрической емкости, граница которого находится на уровне жидкОсти В аппарате.Импульс от сицхронизирующего генератора 10, пройдя через линию 22 задержки, запускает генератор 14 и генератор 13, Импульс от генератора 14 идет в обе линии 1 и 2 задержки одновременно,В линии 2 импульс доходит до границы неравномерного распределения электрической емкости, находящейся на уровне жидкости в аппарате, и отражается, Отраженный импульс из линии 2 поступает на усилитель 1 б, затем через дифференцирующую цепь 18 - на элекроцный ключ 19 и открывает его. Генератор 13, запущенный импульсом сннхронизирующего генератора 10, выдает через открытый электронный ключ 19 калибровацшяе импульсы на электронный цифровой счетчик 20 импульсов. Импульс от генератора 14, пройдя всю линию 1 задержки, отражается от ее конца (так как линия задержки не подсвечена ультразвуковыми колебаниями и в ней цет мест с неравномерным распределением электрической емкости), проходит в усилитель 15 и через дифференцирующую цепь - ца электронный ключ 19 н закрывает его. Поступление импульсов от генератора 13 на счетчик 20 прекращается. Каждому отрезку времени между приходом двух отраженных импульсов соответствует опредслеццос число импульсов от генсратора 13, а это, в свою очередь, соответствует высоте измеряемого уровня.Г 1 осле снятия отсчета со счетчика 20 и перс; ачи показаний в электронцюо вычисли.тельную машину автоматически производится сброс счета импульсов с помощью узла 21 сброса счета. На этом цикл измерения заканчивается.Диоды 23 и 24 служат для разделения отражспыхмпульсов, поступающих из лиий 1 и 2 задержки, а диоды 25 и 26 - для исключения попадания измерительного (прямого) импульса в усилители 15 и 1 б и на схему измерителя врем:ни. Предмет изобретения1. Ультразвуковой уровнемер, содержащий датчк и электроый блок и индикатор, отличаюи;ийся тем, что, с целью измерения уровня радиоактивных, взрывоопасных и сильно агрсссивных жидкостей в емкостях и аппаратах, находящихся под давлением и при высокой температуре, в нем датчик выполнен в виде двух спиральных электромагнтных линий задержки и ультразвукового излучателя, 5 причем обе линии задержки снабжены шайбовыми изоляторами из пьезодиэлектрического материала и заключены в одну герметичную плоскоовальную трубу, а ультразвуковой изл уч а тел ь - в другую.10 2, Уровномер по п. 1, от,гиаиюцшкя тем,что, с целью лучшего прохождения ультразвука, в герметичных трубах с линиями задержки и излучателем размещены эластичные трубки, закрытые с одного конца и соединен ные с источником сжатого воздуха, прижимающие по всей длине соответственно изоляторы линий задержки и излучатель к рабочей поверхности труб.279986 6-6 Фиг,Составптспь А. Ю. Л 4 олин Тскрсд А. А. Какыв 1 ников 1(орректор Т, А. Умане сдактор Т. В, Иванова С;1 птшва пографи 11, и каз 3239,71 РПИ 1(окитога по ле 1 дч пзобЛоскв)( Тираж 480 Подписи 1 е 1 спн 11 и окры тай прп Совес Лнкпсров СССР 5, Раушская наб., д. 4/5