Способ измерения уровня жидких сред Советский патент 1983 года по МПК G01F23/296 

Изобретение относится к измерениям ультразвуковыми методами и может быть использовано при контроле и измерении уровня жидких сред.

Известно устройство, реализующее способ измерения уровня, заключающийся в излучении зондирующего импульса в направлении раздела сред, приеме отраженного импульса, формировании временного интервала между зондирующим и отраже нным импулъсами и измерении полученного интервала Г1.

Недостатком данного способа является низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой способ измерения уров ня жидкости, заключающийся-в измерении зондирующего импульса, приеме отраженных от границы раздела сред и от отражателя, установленного -на фиксированном расстоянии, импульсов, измерении полученных временных интервалов, по соотношению которых определяют измеряемый уровень Г 23.

Недостатком данного способа является низкая точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения уровня жидких сред, включающему излучение зондирующего импульса, прием отраженньдх ототражателя, установленного на фиксированном расстоянии, и от границы раздела сред импульсов и измерение временного интервала, пропорционального измеряемому уровню, зондирующий импульс излучают во взаимно перпендикулярных направлениях, принятые после отражения импульсы переизлучают и после последовательного приема вторично отраженных импульсов формируют соответственно три временных интервала, первый и третий из которых заполняют счетными импульсами и сравнивают по длительности, причем для формирования счетных импульсов используют интервал времени между зондирующим и первым отраженным от отражателя импульсом.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее способ; на фиг.2 временные диаграммы его работы.

Устройство содержит расположенный нал контролируемой средо.й двух лучевой акустический излучатель 1, генератор 2 зондирующих импульсов, усилитель-формирователь 3, электронные ключи 4-9, ждущий управляемый мультивибратор 10, реверсивный счетчик 11, триггер 12,резервуар 13 Началом отсчета служит плоскость расположения уровня е., а контролируемой величиной является расстояние -х , т.е. значение отклонения

i уровня от плоскости .

Способ осуществляют следующим образом.

Генератор 2 вырабатывает зондирующие импульсы14 (фиг. 2) с постоянной частотой повторения, поступающие на акустический излучатель 1 и на разрешающий вход электронного ключа 4. Двухлучевой издучатель 1, возбуждаясь, посылает зондирующие импульсы 14 в направлении отражате0 ля, роль которого выполняет боковая стенка резервуара 13, и в направлении границы раздела сред (.импульсы соответственно А и Б ).

Спустя время,необходимое для

5 прохождения расстояния 2, на излучатель 1 начинают поступать переотраженные зондирующие импульсы 15 18. Переотражение импульсов производится боковой стенкой резервуара

Q 13, границей раздела сред воздух - жидкость и рабочей плоскостью самого излучателя.

Первым к излучателю 1 возвращается импульс AQ (импульс 15, который,

5 возбуждая излучатель, отражается его рабочей плоскостью в сторону границы раздела сред воздух-.жидкость.

Вторым поступает импульс Б -(им- пульс 16) и отражается излучателем в направлении боковой стенки. Импульсы А0(И (-импульс 17) возвращаются к излучателю одновременно, так как время распространения у них одинаковое, равное tjj + -tjj , Последний из переотраженных зондирующих импуль5 сов, используемых в одном цикле измерения - импульс (импульс 18), достигает излучателя через интервал времени t + 2.

С момента времени (t 4- 2,..) до

0 2(t. tpj, т.е. До момента поступления двойного, но значительно затухшего импульса )(Q)( хохо усилителя 3 запирается ключем 4, который в .начале каждого цикла- измерения воз5 вращается в исходное состояние им. пульсом 14 генератора 2.

. В электронном блоке устройства

интервалы времени (t;(-to (t +1дПзаполняются счетными импуль„ сами и сравниваются по длительности. Разность данных интервалов времени равна (х пЬ т.е. соответствует удвоенному контролируемому расстоянию 22. Происходит это следующим образом.

5 Излучатель 1 преобразует акустические импульсы 15 - 18 в электрические и направляет их через открытый ключ 4 на вход усилителя-формирователя 3, который формирует соот0 ветственно импульсы 19 - 22.

Импульс 19 через открытый ключ б запускает ждущий мультивибратор 10, выходные импульсы которого через открытый ключ 8 поступают на один

5 из входов реверсивного счетчика 11,

В то же время импульс 19 своим задним фронтом открывает ключ 5 и закрывает ключ 6. .

Следующий .импульс, импульс 20, через открытый ключ 5 возвращает мультивибратор 10 в исходное состоянке. Поступление счетных импульсов 23 мультивибратора 10 на счетчик 11 прекращается, В то же время, импульс 20 своим задним фронтом открывает ключи 6 и 7, закрывает ключи 5 .и 8, и тем самым подготавливает схему измерения к заполнению импульсами 24 мультивибратора 10 интервала времени между импульсами 21 и 22, пропорционального выбранному расстоянию jj и значению скорости звука в среде распространения зондирующих импульсов. Запуск и остановка ждущего мультивибратора 10 при этом производится импульсами 21 и 22 соответственно.

Импульсы 24 через открытый ключ 7 поступают на второй вход реверсивного счетчика 11 и сравниваются по количеству с импульсами 23, в результате чего показания счетчика 11 пропорциональны значению контролируемой величины Ej(, Равное, количество импульсов 23. и 24 (фиг. 2) соответствует максимальному значению уров тах

Возвращение в исходное состояние

измерительной схемы производится импульсом 22, Он останавливает работу мультивибратора 10, открывает ключ б, закрывает ключ 5 и через открытый импульсом 20 ключ поступает на запирающий вход ключа 4, Ключ 4 закрывается и последующие переотраженные импульсы 25 на вход усили-. теля 3 не проходят.. Возврат в исходное состояние ключей 7 и 8 производится зондирующим импульсом 14 следующего цикла измерения.

Триггер 12 предназначен дш автоматической регулировки частоты следования счетных импульсов мультивибратора 10 в зависимости от значения параметров среды распространения- зондирующих импульсов 14, С целью устранения погрешности в измерениях при нестабильности данных параметров в начале каждого цикла измерения импульсом, поступающим со второго выхода генератора 2, . триггер 12 выводится из исходного состояния и возвращается в него с поступлением с усилителя 3 импульса 19, Сформированный триггером 12 импульс 26, по длительности пропорциональный скорости звука в среде растпространения зондирующего импульса, поступает на мультивибратор 10 и определяет частоту следования счетных импульсов. Возвращение в исходное состояние управляемого входа мультивибратора 10 производится импульсом поступающим со второго выхода генератора . 2.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения за счет уъе..глче:ия быстродействия, повысить разрешающута способность.

/4

Itt

IS rj js

15 fcxH , 19 20 21 22 on no

15

16 IS 23 Jf 22 i fllfl e IL.