Устройство ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах
Изобретение относится к технике контроля параметров жидкости, например их уровня в технологических резервуарах различных производств. Устройство реализует метод контроля уровня жидкости с помощью двух наклонных акустических преобразователей (излучателя и приемника УЗС), размещенных на внешней поверхности резервуара на некотором фиксированном расстоянии друг от друга в плоскости, параллельной поверхности контролируемой жидкости и электронного устройства. Формируются сигнал УЗС, который разбивается на две составляющие - нормальную и продольную. Прием УСЗ осуществляют идентичным акустическим приемником, место установки которого определяют точкой входа продольной волны. Принятый сигнал усиливают, выделяют в нем путем стробирования амплитудные значения каждой волны, детектируют их, нормируют, присваивают нормируемым значениям состояние нулей "0" и единиц "1", осуществляют сравнение этих состояний, логически суммируют, интегрируют, сравнивают с заданным порогом и вырабатывают на выходе соответствующий сигнал. Это позволяет повысить надежность и точность контроля уровня жидких сред в технологических резервуарах различных производств. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к технике контроля параметров жидкости, например их уровня в технологических резервуарах различных производств, и может найти применение в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, водоподготовки и других отраслях промышленности.
Известно устройство для контроля физических параметров жидких сред в закрытых емкостях, содержащее два устанавливаемых на фиксированном расстояние друг от друга на внешней поверхности емкости идентичных клиновых ультразвуковых (акустических) преобразователя, соединенных последовательно один с усилителем мощности и возбудителем, а другой - с приемным усилителем, селекторным каскадом, детектором и измерительным каскадом; последовательно соединенные синхронизатор, блок задержки, формирователь стробимпульса, подключенные - синхронизатор ко входу возбудителя, а формирователь стробимпульса - к селекторному каскаду, включенному между усилителем и детектором [1]. Недостатком известного устройства является низкая надежность и точность контроля, обусловленные резким изменением амплитуды нормальной волны при изменении толщины стенки в результате коррозии, зарастания или под воздействием жидкой среды с абразивными свойствами. Известно также устройство, в котором используются прямые акустические преобразователи, установленные соосно по диаметру навстречу друг другу по различным сторонам резервуара [2]. Недостатком известного устройства является низкая надежность и точность, обусловленные зависимостью амплитуды информационного сигнала от геометрических размеров контролируемого объекта, а также зависимостью затухания ультразвуковых колебаний (УЗК) от количества нерастворенного воздуха или других газов в контролируемой жидкой среде. Целью настоящего изобретения является повышение надежности и точности контроля уровня жидкости в резервуарах при наличии различных воздействий в промышленных условиях. Прототипом предложенному устройству является первое устройство [1]. От выбранного прототипа предложенное устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные второй формирователь стробимпульса, второй селекторный каскад (первый вход), второй пиковый детектор (первый вход), вторую схему совпадений (первый вход), суммирующую схему (второй вход), интегратор (первый вход), выходом подключенный на вход измерительного каскада; последовательно соединенные инвертирующий каскад и первую схему совпадений (первый вход), подключенные - инвертирующий каскад к выходу первого пикового детектора, а первая схема совпадений к первому входу суммирующей схемы; последовательно соединенный третий блок задержки и третий формирователь стробимпульса, подключенные входом третьего блока задержки на параллельно соединенные входы первого и второго блоков задержки, вторыми входами первого и второго пиковых детекторов на выход синхронизатора, а выходом третьего формирователя стробимпульса на параллельно соединенные вторые входы первой и второй схем совпадений; согласующее устройство, включенное между вторым акустическим преобразователем и приемным усилителем, выход которого подключен на вторые входы первого и второго селекторных каскадов. Это позволяет повысить надежность и точность контроля уровня жидких сред в технологических резервуарах различных производств. На фиг. 1 представлены акустическая и функциональная схемы описываемого устройства. На фиг. 2 - импульсно-потенциальные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит два идентичных акустических преобразователя 4, 8, устанавливаемых на внешней поверхности резервуара 29 на фиксированном расстоянии навстречу друг другу; последовательно соединенные синхронизатор 1, возбудитель 2, усилитель мощности 3, выходом подключенный к первому акустическому преобразователю 4, содержащему пьезоэлемент 5 и волновод 6; последовательно соединенные первый блок задержки 15, первый формирователь стробимпульса 17, первый селекторный каскад (первый вход) 13, первый пиковый детектор (первый вход) 19, инвертирующий каскад 21, первую схему совпадений (первый вход) 22, суммирующую схему (первый вход) 26, интегратор 27, измерительный каскад 28; последовательно соединенные второй блок задержки 16, второй формирователь стробимпульса 18, второй селекторный каскад (первый вход) 14, второй пиковый детектор (первый вход) 20, вторую схему совпадений (первый вход) 23, выходом подключенную на второй вход суммирующей схемы 26; последовательно соединенные акустический преобразователь 8, содержащий пьезопреобразователь 10 и волновод 9, согласующее устройство 11, приемный усилитель 12, выходом подключенный на вторые входы селекторных каскадов 13, 14; последовательно соединенные третий блок задержки 24 и третий формирователь стробимпульса 25, подключенные третий блок задержки 24 на параллельно соединенные входы первого 15 и второго 16 блоков задержки, вторые входы первого 19 и второго 20 пиковых детекторов и выход синхронизатора 1, а выход третьего формирователя стробимпульса 25 подключен на вторые входы первой 22 и второй 23 схем совпадений. Работа устройства осуществляется следующим образом. Генератор импульсов, состоящий из синхронизатора 1, возбудителя 2 и усилителя мощности 2 (Рис. 1) на выходе усилителя мощности 3 вырабатывает периодическую последовательность импульсов 33 (Рис. 2), которые направляют в акустический преобразователь (излучатель) 4 (Рис. 1) ультразвуковых волн (УЗВ), установленный на внешней поверхности резервуара 29 (Рис. 1) в зоне контроля уровня. Излучатель 4 содержит пьезопреобразователь 5 и волновод 6 (Рис. 1). Под действием электрических импульсов пьезопреобразователь 5 возбуждает в волноводе 6 упругие продольные ультразвуковые колебания (УЗК), которые под углом![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/19/191924.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/19/191925.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
Формула изобретения
Устройство для контроля уровня жидких сред в резервуарах, содержащее два идентичных акустических преобразователя, устанавливаемых на внешней поверхности резервуара на фиксированном расстоянии навстречу друг другу, последовательно соединенные возбудитель и усилитель мощности, подключенный выходом к первому акустическому преобразователю, последовательно соединенные приемный усилитель, селекторный каскад, пиковый детектор (первый вход), последовательно соединенные синхронизатор, блок задержки, формирователь стробимпульса, подключенные - синхронизатор ко входу возбудителя, а формирователь стробимпульса к первому входу селекторного каскада, включенного между приемным усилителем и пиковым детектором, измерительный каскад, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные второй блок задержки, второй формирователь стробимпульса, второй селекторный каскад (первый вход), второй пиковый детектор (первый вход), вторую схему совпадений (первый вход), суммирующую схему (второй вход), интегратор, выходом подключенный на вход измерительного каскада, последовательно соединенные инвертирующий каскад и первую схему совпадений (первый вход), подключенные - инвертирующий каскад к выходу первого пикового детектора, а первая схема совпадений к первому входу суммирующей схемы, последовательно соединенные третий блок задержки и третий формирователь стробимпульса, подключенные - входом третьего блока задержки на параллельно соединенные входы первого и второго блоков задержки, вторыми входами первого и второго пиковых детекторов на выход синхронизатора, а выходом третьего формирователя стробимпульса на параллельно соединенные вторые входы первой и второй схем совпадений, согласующее устройство, включенное между вторым акустическим преобразователем и приемным усилителем, вход которого подключен на вторые входы селекторных каскадов.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2