АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР Российский патент 1994 года по МПК G01F23/28 

Изобретение относится к измерительной технике в энергетике, химической промышленности и других областях народного хозяйства.

Проведенные прогнозно-оценочные исследования показывают, что известен ультразвуковой сигнализатор уровня жидкости (авт. св. N 7734442), содержащий пьезоэлектрические преобразователи и волноводы; анализаторы уровня и уровнемеры, а также уровнемер, (авт. св. N 1364889), содержащий преобразователи и отсчетно-регистрирующий блок.

Недостатками указанных устройств являются ненадежность и ограниченность в их применении.

Наиболее близким из известных техническим решением (прототип) является ультразвуковой уровнемер, содержащий волновод с пьезоэлементами и стержнями.

Недостатками прототипа являются сложность, неточность измерений и ограниченность применения.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в акустический уровнемер введен стержневой волновод, установленный соосно трубе, отражатель выполнен трапецеидальной формы и закреплен на трубе напротив рабочего торца волновода, при этом боковые грани отражателя установлены под углом 60^о к горизонтальной грани отражателя, которые расположены перпендикулярно рабочему торцу волновода.

Новизна заявленного акустического уровнемере заключается в вышеперечисленной совокупности признаков, позволяющих улучшить точность и упростить конструкцию.

Существенным отличием заявленного технического решения от известных (см. аналоги) является выполнение акустического уровнемера с корытообразным отражателем.

На чертеже приведена схема акустического уровнемера, общий вид.

Акустический уровнемер состоит из трубы 1 со стержневым волноводом 2 и акустическим измерительным элементом 3, соединенным с отсчетно-регистрирующим блоком 4, причем к нижней части трубы присоединен отражатель 5 трапецеидальной формы, преимущественно из нержавеющей стали с полированной внутренней поверхностью 6.

Акустический уровнемер работает следующим образом.

Уровнемер вертикально опускается в измеряемую жидкость и закрепляется. Затем с помощью ультразвукового измерительного элемента 3 подается ультразвуковой сигнал по акустическому волноводу 2, который, частично отразившись от торца волновода, проходит в виде продольной волны в жидкость, где он поступает на отражатель 5, на котором ультразвуковой сигнал отражается от полированных поверхностей 6 под углом, равным или меньшим 60^о, т. е. меньшим второго критического угла, при котором по законам преломления акустические волны полностью отражаются, проходят в жидкости и достигают поверхности, от которой они вновь отpажаются и в обратном порядке достигают ультразвукового измерительного элемента 3, а далее поступают в виде электрических сигналов в отсчетно-регистрирующий блок 4, где производятся измерения, позволяющие определять положение уровня.

Наклоны боковых пластин под углами 60^о к горизонтальной выбраны из условия обеспечения преломления акустических волн менее второго критического угла, что обеспечивает по закону преломления полное отражение, без потерь акустической энергии.

Применение данного акустического уровнемера предусматривается для измерения уровней жидкости в реакторах, емкостях, в том числе с агрессивными средами и т. д.

В сравнении с отечественными серийными уровнемерами, например ДУ-1 и зарубежными, например, "A Tebvisian Still Camera"(США), предложенный акустический уровнемер более прост и надежен в работе.

Технико-экономическая эффективность применения предложенного устройства в сравнении с базовым объектом (прототипом), аналогами и известными установками заключается в следующем.

Простота конструкции достигается путем выполнения отражателя корытообразной формы и использованием стержневого волновода и трубы, которые просты в изготовлении и эксплуатации; повышение точности достигается за счет исключения потерь акустической энергии при отражении от отражателя уровнемера. (56) Авторское свидетельство СССР N 1721444, кл. G 01 F 23/28, 1990.

Использование: измерительная техника в энергетике, химической промышленности. Сущность: акустический уровнемер состоит из трубы со стержневым волноводом и акустическим измерительным элементом, соединенным с отсчетно-регистрирующим блоком, при этом к нижней части трубы присоединен отражатель трапецеидальной формы. 1 ил.

АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР , содеpжащий звукопpовод, выполненный в виде тpубы, снабженный отpажателем со шлифованной повеpхностью, акустический измеpительный элемент, соединенный с блоком pегистpации, отличающийся тем, что, с целью упpощения констpукции, в него введен стеpжневой волновод, установленный соосно в тpубе, а отpажатель выполнен тpапецеидальной фоpмы и закpеплен на тpубе напpотив pабочего тоpца волновода, пpи этом боковые гpани отpажателя установлены под углом 60^o к гоpизонтальной гpани отpажателя, котоpая pасположена пеpпендикуляpно pабочему тоpцу волновода.