Ультразвуковой уровнемер Советский патент 1983 года по МПК G01F23/296 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испол зовано в химической, нефтяной и других областях народного хозяйств Известен ультразвуковой уровнемер с цифровым отсчетом, содержащий приемо-возбудительное устройст во , генератор тактовых импульсов, блок электронной задержки, формиро ватель строб-импульса, кип-реле, генератор счетных импульсов, време ной селектор, схему совпадения, счетчик, вентили l Недостаток данного ультразвуково го уровнемера - большая погрешност измерения из-за зависимости скорос ти ультразвука в-жидкостях от температуры. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ультразвуковой уровнемер, содержапшй эталонный и измерительный каналы, каждый из которых состоит из обратимого электроакустического преобразователя, включенного в цеп синхрокольца, состоящего из приемо формирующего блока и генератора зон дирующих импульсов, а также измеритель временных интервалов, входы которого подключены к выходам генер тора зондирующих импульсов и формирователя измерительного канала, а выход - к индикатору, делитель и интегратор, вхошл которых подключены к выходу формирователя эталонного канала, а выходы соответственно к входам генератора зондирующих импульсоВ; измерительного канала и индикатора 2 . Недостатком указанного уровнемера является большая погрешность измерения , обусловленная ограничением частоты эталонного канала. Цель изобретения - повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что ультразвуковой уровнемер, содер жащий эталонный и измерительный кан.алы, каждый из которых состоит из обратимого электроакустического пре образователя, включенного в цепь синхрокольца, состоящего из приемоформирующего блока и генератора зон дирующих импульсов, а также измеритель временных интервалов/ индикатор, делитель и интегратор, снабжен двумя схемами ИЛИ, двумя тригге рами, устройством повторного запуска, устройством захвата частоты, фазовым детектором и генератором,за полнения , причем вход триггера эталонного канала подключен к выходу формирователя эталонного канала, ег первый вхо(д через устройство повтор ного запуска подключен к одному из входов схемы ИЛИ эталонного канала, второй вход которой подключен к выходу формирователя эталонного канала, а выход- к входу генератора зондирующих импульсов эталонного канала, входы триггера измерительного канала подключены соответственно к выходам генератора зондирующих импульсов и формирователя измерительного канала, его выход через схему ИЛИ измерительного канала, второй вход которой подключен к выходу генератора заполнения, и измеритель временных, интервалов .подкл бчен к индикатору, при этом вход делителя через генератор заполнения, интегратор и фазовый детектор подключен к устройству захватка частоты, а выход делителя подключен к третьему входу фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу триггера эталонного канала. На чертеже представлена блоксхема устройства. Уровнемер содержит эталонный канал, состоящий из обратимого электроакустичрского преобразователя 1, генератора 2 зондирующих импульсов, схему ИЛИ 3, приемо-формирующий блоу, включающий усилитель 4 и фррмирователь 5, устройство б повторного запуска, триггер 7, эталЪнную емкость 8,. измерительный кангш, состоящий из обратимого электроакусти- : ческого преобразователя 9, генератора 10 зондирующих импульсов, триггера 11 и приемо-формирующего блока, включающего усилитель 12 и формирователь 13, -схему ИЛИ 14, измеритель 15 временных интервалов, индикатор 16, устройство 17 захвата частоты, фазовый детектор 18, интегратор 19, генератор 20 заполне-т НИН и делитель 21i Устройство работает следующим образом. При включении уровнемера начинает работать синхрокольцо, первый . эхоимпульс с обратимого электроакустического преобразователя 1 поступает на усилитель 4, формирователь 5 и через схему ИЛИ вновь запускает генератор 2 зондирующих импульсов, т.е. в кольце образуется частота рециркуляции с периодом Т , формирователь 5 одновременно запускает триггер, который при возникновении частоты рециркуляции блокирует устройство 6 повторного запуска генератора 2 зондирующих импульсов. Устройство подзапуска -начинает работать в момент отсутствия первого эхосигнала и периодически запускает генератор 2 до возникновения синхроимпульсов,Генератор 10 зондирующих импульсов возбуждает обратимый электроакус тический преобразователь 9 измерительного канала и одновременно переводит триггер 11 в единичное состояние, разрешая тем самым прохождение счетных импульсов на измеритель- 15 временных интервалов, через схему И .14 отрешенный эхоимпульс поступает, на усилитель 12, формирователь 13 и возвращает триггер 11 в нулевое состо яние, заканчивая тем; самым прохождение счетных импульсов на измеритель временных интервалов.

Корректировка измерительного значения от изменения температуры происходит следуняцим образом,.

Функционально узел корректировки содержит управляемый генератор 20 импульсов, делитель 21, фазовый детектор 18, интегратор 19 и схему 17 захвата частоты, а в качестве опорного сигнала управления служат импульсы, поступающие от генератора , период колебания которого равен времени двойного пробега ультразвука -в эталонном канале

т.-/. :

где Т - период следования импульсов

сйнхрокольца;

(} эталонное расстояние (ГО мм С - скорость Ультразвука в жидкости.

Устройство захвата частоты осуществляет поиск и подгонку частоты генератора счетных импульсов в момент включения или случайного сбоя в работе путем удержания фазы в фазовом детекторе 18. Импульсы от сйнхрокольца поступают на один из

входов фазового детектора, который представляет собой схему сложения по модулю два. На второй вход фазового детектора подаются импульсы с делителя 21. Коэффициент деления делителя выбирается таким образом чтобы период импульсов сйнхрокольца был Нравен периоду поделенных с ге- . нератора счетных импульсов.

В зависимости от взаимного фа0зового расположения сигналов на входах на выходе фазового детектора форми|)уются прямоугольные импульсы с различной длительностью и скважностью. Импульсы с выхода фазового

5 детектора поступают на интегратор 1,9 на Ьыходе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное длительности импульсов с выхода фазового детектора, т.е. разности . фаз. Усиленное напряжение поступает

0 на управляекый вход генератора счетных импульсов. Если сигнал сйнхрокольца имеет период, близкий с периодом поделенной частоты генерат;ора счетных импульсов, то в фазовом

5 детекторе устанавливается фазовый сдвиг/ который обеспечивает управляющее напряжение на генераторе рчетных импульсов, при котором вы полняется условие фазовой синхро0низации, меняет частоту генератора и производит корректировку значения измеряемого уровня.

таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокую точ5. ность измерения уровня в условиях изменяющихся параметров среды.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР, содержащий эталонный и измерительный канс1лы, каждый из которых состоит из обратимого электроакустического преобразователя, включенного в цепь синхрокольца, состоящего из приемо-формирующего, блока и генератора зондирующих имЬульсов а также измеритель временных интер лов, индикатор, делитель и интегра тор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он-снабжен двумя схемами ИЛИ, двумя триггерами, устройст вом повторного запуска, устройство захвата частоты, фазовым детекторо и генератором заполнения, причем вход триггера эталонного канала подключен к выходу формирователя эталонного канала, его первый выход через устройство повторного запус- . ка подключен к одному из входов схемы ИЛИ эталонного канала, второй вход которой подключен к выходу формирователя эталонного канала, а выход - к входу генератора зондирующих импульсов эталонного канала, входы триггера измерительного к&нала подключены соответственно к выходам генератора зондируювдах импульсов и формирова теля измерительного канала, его выход через схему ИЛИ из мерительного канала,, второй вход которой подключен к- выходу генератора заполнения, и измеритель временных интервалов подключен к индикатору, при этбм вход делителя через генератор заполнения, интег-. ратор и фазовый детектор подключен к устройству захватачастоты, а выход делителя .подключен к третьему входу фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу триггера эталонного канала.