Дистанционный уровнемер Советский патент 1988 года по МПК G01F23/296 

з-с

Изобретение может быть использовано при контроле измерения уровня жидких сред. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устр-во содержит измерительную трубу 1, звукоприемник 2, усилитель-формирователь 3, звукоизлучатель 4, генератор 5 зондирующих импульсов, передающее и приемное устр-ва 6 и 7, индикатор 8, одновибратор 9, блок 10 конденсаторов, основной конденсатор

У7 fn// л

LQJLpJ ...

11, резистор 12, дифференциирующие цепи 13, инвертор 14, блок 15 управления, регистр 16 сдвига, обмотки 17 реле, схему ИЛИ 18 и индикатор 19. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами

1

Изобретение относится к измерениям акустическими методами с возможностью дистанционной работы и может быть использовано при контроле измерений уровня жидких сред, например, в скважинах и каналах мелиоративных систем

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей дистанционного уровнемера путем обес- печения контроля его работы, автоматизации поиска оптимальной длительности импульса одновибратора и запуска уровнемера при срыве автоциркуляции.

На фиг.1 представлена структурная схема дистанционного уровнемера; на 4ИГ.2 - схема блока управления; на фиг.З - временная диаграмма работы.

Дистанционный уровнемер содержит измерительную трубу 1 с установленными в ней звукоприемником 2, выходом соединенным с входом усилителя- формирователя 3, и звукоизлучателем 4, вход которого подключен к выходу генератора 5 зондирующих импульсов, вход которого связан с входом последовательной цепи передающего и приемного устройств 6 и 7, соединенных каналом связи, и цифрового индикатора 8, выходом одновибратора 9, содержащего блок 10 соединенных параллельно конденсаторов и основной конденсатор 11 и резистор 12 зарядно-разрядной цепи, и входом последовательной цепи из дифференцирующей цепи 13, инвертора 14 и блока 15 управления, выход которой подключен к входу регистра 16 . сдвига, в исполнительные цепи которого включены обмотки 17 реле, и первому входу логической схемы ИЛИ 18, второй вход которой соединен с выходом усилителя-формирователя 3, а выход - с входом одновибратора 9, а к дополнительной исполнительной цепи

устр-ва позволяют обеспечить контроль работы уровнемера, автоматизацию поиска оптимальной длительности импульса одновибратора 9 и запуск уровнемера при срьше автоциркуляции. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.

5

0

с

0

0 5о

5

регистра 16 сдвига подключен индикатор 19.

Блок 15 управления (фиг.2) содержит генератор 20, выход которого подключен к входу линии 21 задержки и первому входу триггера 22, второй вход которого является вхо;цом блока 15 управления, а выход соединен с первым входом элемента И 23, выход которого подключен к клемме выхода блока 15 управления, а второй вход - к выходу линии 21 задержки.

Дистанционный уровнемер работает следующим образом.

При включении питания генератор . 20, являющийся генератором с самовоз- буждением, начинает вырабатывать импульсы (фиг.З) с постоянным периодом и скважностью следования, причем время паузы Tf, между импульсами и время задержки Т-у линии задержки 21 выбираются из условия.

Т„ Т,

Т,

где Т

аи,, макс

J - ац-ллкс

максимальная длительность периода автоциркуляции (при минимальном уровне вот: Ды), с.

Первый импульс генератора 20 устанавливает триггер 22 в единичное состояние (фиг.З), подготавливая таким образом прохождение задержанного импульса с выхода линии 21 задержки через элемент И 23, сигнал с выхода которого поступает на вход регистра 16 сдвига и через логическую схему ИЛИ 18 на вход одновибратора 9, т.е. происходит отсутствующий в прототипе первоначальный запуск уровнемера в работу.

В регистре 16 сдвига первая исполнительная цепь не используется, поэтому реле 17 сработает только при поступлении второго импульса на вход (регистра 16 сдвига, т.е. контакт реле 17 остается замкнутым так же, как и контакты других реле, а одновибра- тор 9 генерирует импульс максиальной длительности, равньй Т , так как все реле 17 обесточены, их контакты замкнуты и емкость времязадаю- щей цепи максимальна. По переднему фронту импульса одновибратора 9 запускается генератор 5 зондирующих импульсов, который возбуждает звукоиз- лучатель А, излучаюпщй звуковой им- пульс в волновод 1. Звуковой импульс отражается от поверхности жидкости, достигает звукоприемника 2 и преобразуется последним в электрический сигнал, который усиливается и форми- руется в прямоугольный импульс усилителем-формирователем 3, с выхода которого он поступает через логическую схему ИЛИ 18 на вход одновибрато ра 9. .

Если период авторциркуляции оказался меньше длительности импульса Tpg одновибратора 9 (фиг.З), то последний на входной сигнал не среагирует, а дальнейшее функционирова- ние уровнемера будет определяться блоком 15. управления. По продифференцированному цепью 13 и проинвер- тированному инвертором 14 заднему фронту первого импульса одновибратора 9 триггер 22 возвращается в нулевое состояние (фиг.З), в котором находится до прихода очередного импульса генератора 20. Затем снова повторяется описанный процесс запус- ка одновибратора 9, но уже с изменившейся длительностью импульса, так как при поступлении с блока 15 управления второго импульса на вход регистра 16 сдвига последний включает реле 17, которое своим контактом отключает блок 10, уменьшая таким образом емкость времязадающей цепи одно- вибратора, а следовательно, и длительность его импульса. В этом случа если вновь окажется , то процесс повторится, с той лишь разницей что на вход регистра 16 сдвига приде третий по счету.импульс и будет включено реле 17, за счет чего длитель

ность TQ. еще больше сократится и т.д., если же окажется, как показано .на фиг.З, что , то это будет означать, что достигнута оптимальная

5

о Q

5

5

длительность импульса одновибратора и ее дальнейшее снижение нецелесообразно, так как целью оптимизации длительности является достижение длительности импульса одновибратора 9, как можно более приближенной к длительности , но не превышающей ее. Это позволяет не реагировать на акустические помехи, возникающие от швов и неровностей измерительной трубы 1 и поступающие по времени между началом и окончанием автоциркуляционного периода Тдц (отсутствие реакции на помехи объясняется тем, что одновиб- ратор 9 во время выработки импульса не реагирует на входные сигналы).

В этом случае в схеме уровнемера происходят следуюш 1е процессы.

В момент поступления импульса с выхода усилителя-формирователя 3 через логическую схему ИЛИ 18 на вход одновибратора 9 последний уже готов к приему, так, как предыдущими импульс одновибратора 9 уже закончился 06 Одновибратор 9 срабатьша- ет и по переднему фронту запускает генератор 5 зондирующих импульсов, сигнал которого, пройдя через блоки , 4,1,2,3 и 18, возвращается на вход одновибратора 9, осуществляя таким образом периодический процесс автоциркуляции зондирующего импульса. При этом цифровой индикатор 8 начинает индицировать измеряемый уровень, определяя его по периоду автоциркуляции . Если по какой-либо причине произойдет срыв автоциркуляции (например, из-за повышения уровня воды, соответственно, снижения Тди), то блок 15 управления сформирует очередной импульс, по которому сработают регистр 16 сдвига и одно- вибратор 9, уменьшив длительность своего импульса и автоматически восстановив таким образом рабочий режим автоциркуляции.

Таким образом, происходит автоматическое (без участия оператора) восстановление режима автоциркуляции при изменении внешних условий и необходимости нового выбора оптимальной длительности импульса одновибратора 9.

Как видно из временной диаграммы, полезный зондирующий сигнал попадает всегда в малый промежуток времени, обычно не превышающий 5%, между им- . пульсами одновибратора 9. Таким обраэом, 95% времени автоциркуляцконный канал оказывается отключенным (в момент выработки импульса одновибратор 9 не реагирует на входные сигналы) и не воспринимает помехи, т.е. осуществляется временная селекция помех с эффективностью не менее 95%.

В экстремальном случае, если не наступит режим автоциркуляции после срабатывания последнего реле 17, т.е. при минимальном возможном периоде, то при поступлении следующего импульса с выхода блока 5 управления сработает последняя дополнительная исполнительная цепь регистра 16 сдвига и включится индикатор 19 Неисправность канала автоциркуляции. Таким образом, происходит контроль работы и локализация области поиска неисправности уровнемера.

Формула изобр етения

а второй вход - с выходом линии задержки.

(pU9.3

Фие. 2