Ультразвуковой дискретный уровнемер с импульсным возбуждением

ОПИСАНИЕ 5ГВОО

НЗОЬ ЕтЕНИЯ

Со1оа Сенатских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 21.02.75 (21) 2106863/10 (51) М. Кл.- G 011 23/28 с присоединением заявки ¹ тосударственный комитет

Совета Министров СССР

IIlo делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.76. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 08.07.76 (53) УДК 534.232(088.8) (72) Авторы изобретения

H. В. Огородникова, И. А. Сербинов и В. В. Шпинев (7! ) 3 а я в и тель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР

С ИМПУЛЬСНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Изобретение относится к технической акустике и может найти применение для измерения уровня жидкостей в нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Известен ультразвуковой дискретный уровнемер с импульсным возбуждением (1), содержащий датчик с приемо-излучающими пьезоэлементами и устаноBленнымп на фиксированных расстояниях от пих отражателями ультразвук ковых Koлебс1п>! Й, пр!!ем о-воз б >кда101цее устрОист130.

Однако это устройство не позволяет быстро контролировать исправность самих элементов уровнемера, что может приве=ти к ошибочным показаниям, не допустимым Hpи раооте с агрессивными средами.

Известны также ультразвуковые дискретные уровнемеры с импуль. ным ьозбуждением, в которых применены датчики,1 отражатели (2, 3). Однако они пе обеспе IHB310T высокоэффективный контроль уровня, что особенно необходимо при контроле агрессивных сред.

Для обеспечения комплексной проверки исправности уровпемера и сокращения времени проверки в предлагаемый уровнемер введены два ждущих мультивибратора, распределитель импульсов и соответ"твенно по числу приемоизлучающих пьезоэлементов трехвходовая схема совпадения, две двувходовых схемы совпадения и двувходовая схема суммирования, прн этом входы ждущих мультивибраторов соединены с выходом тактового генератора, а выходы — соответственно с первыми и вторыми входамп трехвходовых схем совпа5 1ения, третьи входы которы.; соединены с выходами приемных усилителей, а выходы — c первыми входамп первых двувходовых схем совпадения, вторые входы которых соединены с выходамн распределителя импульсов, допол10 н птельны и вы ход которого соедин H . вторымп входамп вторы.; двувходовых схех1 совпадения, первые входы которы.; соединены с выходами схем выделешгя эхо -cllrllaë3, а выходы — с вторыми входамп двувходовых схем

15 суммирования, первые входы которых соединены с выходами первых двувходовых схем совпадения. а выходы — с входами вторичного прибора.

На фиг. 1 изображена функциональная схе20 vl3 orIHchl333110rо х poBHc41ер а; H 3 фиг, 2 H 3 представлены эпюры выходных напряжений узлов уровнемера.

Уровнемер содержит ультразвуковой датчик

1, состоящий из приемо-излучающих пьезоэле25 ментов 2 и установленных На фиксированных расстояниях or них отражателей 3 ультразву«овых колебаний, приемо-возбуждающее усгройство 4, состоящее пз тактового генератора

5, генераторов 6 имп .льсов возбуждения, при30 емных усилителей 7 и схем 8 выделения это517800

65

3 сигналов, два ждущих мультивибратора 9 и

10, трехвходовые схемы совпадения 11, двувходовые схемы совпадения 12 и 13, распределитель импульсов 14, двувходовые схемы 15 суммирования и вторичный прибор 16.

Вторичный прибор обычно содержит световое табло для визуального контроля уровня жидкости и регистратор. Свеговое табло представляет набор индикаторных лампочек по числу приемо-излучающих пьезоэлементов.

Устройство работает следующим образом.

Тактовый генератор 5 запускает генераторы 6 (фиг. 2а), выходные импульсы которых поступают на приемо-излучающие пьезоэлементы 2, которые преобразуют «х в ультразвуковые. После воздействия импульсов возбуждения на пьезоэлементы 2 (независимо от того, находятся пьезоэлементы 2 в жидкости или нет) они продолжают колебаться. Эти колебания носят затухающий характер (фиг.

2б). Время этих колебаний до определенной амплитуды в первом приближении зависит от амплитуды импульса возбуждения и параметров преобразователя.

Если между приемо-излучающим пьезоэлементом 2 и отражателем 3 находится жидкость, то ультразвуковой импульс поступит в нее и, пройдя расстояние до отражателя 3 и обратно, вернется на пьезоэлемент 2. Принятый ультразвуковой эхо-сигнал преобразуется пьезоэлементом 2 в электрический и поступает на вход приемного усилителя 7.

С выхода приемного усилителя 7 затухающие колебания пьезоэлемента и эхо-сигнал (фиг. 2в) поступают на вход схемы 8 выделения эхо-сигнала и на третий вход трехвходовой схемы совпадения 11.

Выделенный эхо-сигнал (фиг. 2г) поступает через схему совпадения 13 (на вторых входах схем совпадения 13 при этом присутствует сигнал с дополнительного выхода распределителя импульсов 14, который позволяет эхосигналу пройти схему совпадения 13) и схему суммирования 15 на вход вторичного прибора 16.

Трехвходовые схемы совпадения 11 производят выделение импульсов исправности, полученных от затухающих колебаний пьезопреобразователей 2 (фиг. 2д, е, ж), которые через схемы совпадения 12 и схемы суммирования 15 поступают на входы вторичного прибора 16 только в том случае, если на вторых входах двувходовых схем совпадения 12 присутствуют сигналы с выхода распределителя импульсов 14, пропускающие импульсы исправности (на вторых входах схем совпадения 13 при этом присутсгвует сигнал с дополнительного выхода распределителя импульсов 14, который препятствует прохождению эхо-сигналов через схемы совпадения 13).

Таким образом, распределитель импульсов

14 позволяет пропускать через схему суммирования 15 на вход вторичного прибора 16 либо эхо-сигналы (в режиме измерения), либо импульсы исправности (в режиме контроля). 25

4

Распредель гель импульсов 14 работает в ждущем режиме и запускается оператором. В случае выхода из строя в уровнемере хотя бы одного из узлов (кроме схемы выделения эхосигнала) или обрыва кабельной линии, соединяющий датчик с узлами уровнемера или узлы между собой, импульс исправности не выделится схемой совпадения 11, или, если неисправен вторичный прибор, то импульс исправности, выделенный схемой совпадения 11, поступит иа его вход, но на световом табло в этом случае соответствующая индикаторная лампочка не загорится, и на регистраторе также будет отсутствовать сигнал, характеризующий исправность уровнемера.

Таким образом, осуществляется комплексная проверка исправности всего уровнемера без расстыковки кабелей, соединяющих отдельные конструктивные олоки уровнемера, без использования дополнительной аппаратуры и независимо от того, залит датчик жидкостью или нет.

Формула изобретения

Ультразвуковой дискретный уровнемер с импуль=ным возбуждением, содержащий датчик с приемо-излучающими пьезоэлементами и установленными на фиксированном расстоянии от .них отражателями ультразвуковых Колебаний, приемо-возбуждающее устройство, состоящее из тактового генератора, генераторов импульсов возбуждения, приемных усилителей и схем выделения эхо-сигнала, и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения комплексной проверки исправности уровнемера и сокращения времени проверки, в него дополнительно введены два ждущих мультивибратора, распределитель импульсов и соответственно :о числу приемо-излучающих пьезоэлементов трехвходовая схема совпадения, две двувходовых схемы совпадения и двувходовая схема суммирования, при этом входы ждущих мультивибраторов соединены с выходом тактового генератора, а гыходы — соотвественно с первыми и вторыми входами трехвходовых схем совпадения, третьи входы которых соединены с выходами приемных усилителей, а выходы — с первыми входами п рвых двувходовых схем совпадения, вторые входы которых соединены с выходами распределителя импульсов, дополнительный выход которого соединен с вторыми входами вторых двувходовых схем совпадения, первые входы которых соединены с выходами схем выделения эхо-сигнала, а выходы — с вторыми входами двувходовых схем суммирования, первые входы которых соединены = выходами первых двувходовых схем совпадения, а выходы — с входами вторичного прибора.

Использованная литература.

1. Авт. св. СССР М 373541, кл. G 01F 23/28, 15.07.1971, 517800

2. О. И. Бабиков. «Контроль уровня с помощью ультразвука», «Энергия», М., 1971, стр. 50 — 51.

3. Справочник по прикладной измерительной текнике под ред. Д. Консидайна и С. Росса, «Энергия», М., 1968, 517800

Умлулас

Выхоа 1

Выход Г

Выход 5

ЬухоВ4.

Фиг. 5

Редактор С. Хейфиц

Корректор О. Тюрина

Заказ 1471 6 Изд. ¹ 1411 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 и, Выхоо геяераmopa а е) Вход yevnvmãnÿ 7 о) Выхоа асълюлеля 7 г) ЬдхоФ схемы

В д) Выход мальтп оооралтора 9 е) Выхоо муль777 оиораmupa 1,ус) Выхоо схем

Я оголи р m. оыхаа

Гоставнтезь В Пирогов

Техред А. Камышникова