Ультразвуковой способ измерения уровня в резервуаре с плоскими стенками Советский патент 1983 года по МПК G01F23/296 

; Изобретение относится к ультразв kosfcavs измераниям, в частности к сре ствам контроля уровня среды, наприН е р, к и д к о с т е и . известен ультразвуковой способ и мерения уровня основанный на использовании однозначной зависимости собственной частоты от уровня жидкости, в котором измеряют частоту волнового движения на поверхности жидкости, по которой судят об уров жидкости С ЗНедостатком данного способа явл ется отсутствие возможности измере ния при большой высоте столба жидкости, а также низкая точность измерениЯ; обусловленная жесткими тр боданиями к плоскопараллельности п верхностей слоя жидкости. Ипзестеп способ измерения уровн заключающийся в том, что направляю - по.д острь7м углом на стенку резервуара у;пьтразвуковые волны, создают в пей волны Лэмба, ра.спространя ющпеся перпендикулярно поверхности контролируемой среды, регулируют частоту заданных колебаний до восстановления амплитуды принятых колебаний и по результатам измеренных о контролируемом уров данного способа язпри измерении должн из какого материала изготовлены стенки резервуара, что необходимо для возбуждения волн Лэмба определенной моды в стенках резервуара;. Причем амплитуда созда заемьж волн Лэмба, а также чувствительность способа, сильно зависят от толщины стенки резервуара. Кроме того, измерения возможны только в случае, если уровень среды находится между преобразователями, т.е, 3 заранее устакозленно зонер что резко ограничивает область его прРмеЕ-ении „ Необходимость двух преобразователей делает способ сложны.-: и неудобныг-л. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой способ измерения уровня в резервуаре с плоскими параллельными стенками, вклгочаюадай из лучение ультразвуковых импульсов под углом к поверхности раздела сред, прием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема 3 Однако известный способ недостат но точен, поскольку он основан на абсолютны:- измерениях времени прохождения импульса от излучателя до приемника, зависящем от скорости распространения звука в среде. Целью изобретения является повышение точности измерений уровня. Поставленная цель достигается тем, что согласно ультразвуковому способу измерения уровня в резервуаре с плоскими стенками, включающему излучение ультразвуковых импульсов под углом к поверхности раздела сред, прием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема, излучения ультразвуковых импульсов производят через стенку резерayapei в направлении к противоположной CTeHK€J, изменяют место ввода н приема ультразвуковых импульсов вдоль вертикали до момента появления отраженных от поверхности раздела импульсов в двух последовательных положениях, измеряют разницу во времени прихода отраженных сигналов в первом и во втором положениях источника и расстояние меж:цу ними, а высоту уровня определяют по формуле X &х где дх расстояние между двумя положениями источника импульсов ; время между моментами излучения и приема импульсов в одном из положений; разница во времени между моментами излучения и приема в двух положениях источника излучения. На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ, и ход ультразвуковых импульсов в разных положениях источника импульсов и приемника; на фиг,2 - расположение ультразвуковых импульсных сигналов по оси времени. Устройство содержит приемно-излучаюилий пьезопреобразователь 1, расположенный на треугольной призме 2 с острым углом об и прямым углом, совпадающим с точкой ввода ультразвуковых волн пьезопреобразователя 1 в резервуар 3, в котором находится контролируемая среда 4. При измерении уровня среды 4 под углом ei к стенке резервуара 3 вводят ультразвуковые импульсы, часть коTopidx отражается от прямого угла призмы 2, другая часть преломляется на границе раздела стенки резервуара 3 - контролируемая среда 4 и распространяется внутри среды 4. При измерении передвигают призму 2 с приемно-излучающим пьезопреобразователем 1. вдоль стенки резервуара 3 и фиксируют ее положение, в котором пьезопреобразователь 1 принимает ультразвуковые эхоимпульсы (фиг.2, сплошная линия), претерпевшие ряд отражений от противоположных стенок резервуара 3 и отразившихся в обратном направлении от одного из двугранных углов, образованных поверхностью контролируемой среды 4 и стенкой резервуара 3. В этом положении призмы 2 измеряют время t двойного прохода расстояния между точкой ввода пьезопреобразователя 1 и двухгранного угла, после чего перемещают призму 2 с пьезопреобраэователем 1 вдоль этой стенки в направлении образующей до положения (фиг.1, пунктирные линии) , в котором принимают ультразвуковые зхоимпульсы {фиг.2, пунктирная линия), отраженные от другого прямог угла, образованного поверхностью сре ды 4 и другой стенкой резервуара 3. Измеряют расстояние лх между этими положениями призмы 2 и пьезопреобразователем 1 и соответствующую разницу времен прохода ультразвукового эхоимпульса. Тогда высоту уровня X контролируемой среды 4 определяют . по формуле Важным достоинством предлагаемогб способа является простота измерений, что обеспечивается применением одного пьезопреобразователя. ; Кроме того, измерения уровня возможны в резервуарах из неизвестного материала и сечения, причем измерения осуществимы на произвольном расстоянии от измеряемого раздела двух сред. Чувствительность способа практически зависит только от затухания ультразвука в контролируемой среде.и при измерениях уровней жидкостей является настолько высокой, что возможны измерения при количестве промежуточных отражений, достигающих несколько десятков. В результате использования предлагаемого способа нет необходимости затрат на приспособление контролирукяцего устройства, связанное с доработкой конструкции резервуара.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ В РЕЗЕРВУАРЕ С ПЛОСКИМИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ СТЕНКАМИ, включающий излучение ультразвуковых импульсов под УГЛ9М к поверхности раздела сред, прием отраженных волн и измерение времени между моментами излучения и приема, отличающийся тем, что, с цельюповьияения точности, излучения ультразвуковых импульсов производят через стенку резервуара в направлении к противоположной стенке, изменяют место ввода и приема ультразвуковых импульсов вдоль вертикали до момента появления отражённых от поверхности раздела им.пульсов в двух последовательных поло жениях, измеряют разницу во времени прихода отраженных сигналов в и во втором положениях источника и расстояние между ними, а высоту уровня определяют по формуле t X Й.Х At где дх - расстояние между двумя положениями источника импуль- о S сов; t - время между мсжентами из(Л лучения и приема импульсов в одном из положений; At - разница во времени между -моментами излучения и приема в двух положениях источ ника излучения. оо о а О5