Акустический уровнемер Советский патент 1989 года по МПК G01F23/296 

ел

со

о

СО

to ffi

3153

Изобретение относится к измерению акустическими методами и может быть использовано при контроле и измерении уровня жидких сред, например, в скважинах и каналах мелиоративных систем.

Цель изобретения - повышение по- мехоустойчипости.

На фиг.1 представлена структурная схема акустического уровнемера; на фиг.2 - временная диаграмма работы.

Уровнемер содержит автоииркуля- ционный измерительный канал 1, подключенный к входу триггера 2 формиро- вания строба, выходы 3.1 и 3.2 которого соединены с первыми входами 4.1 и А.2 счетчика 5, второй пход 6 которого подключен к выходу частотного датчика 7 температуры.

Автоциркуляционный измерительный канал 1 вьшолнен в виде излучателя 8 и прием П1ка 9 акустических колебаний, установленных в измерительной трубке 10 и BKjno4eHHbix в схему авто- циркуляции с усилителем 11, первым компаратором 12, соединенным вторым входом с выходом 13 источника 14 опорного напряжения, одновибратором 15 и блоком 16 возбуждения зондирующих им

пульсов, в схему автоциркуляции включены также блок 17 задержки и второй стробируемый компаратор 18, первый вход которого соединен с первой шиной 19.1 источ ника питания и первым входом источника 14 опорного напряжения,

второй вход - с выходом усилителя 11 и первым входом первого компаратора 12, третий стробирующий вход - с выходом соед1-н енного входом с выходом первого компаратора 12 блока 17 за- держки, а выходом - с входом одновиб- ратора 15, выход которого подключен также к входу триггера 2 формирования строба, при этом вторая шина 19.2 источника питания подключена к второму входу источника 14 опорного напряжения .

Источник 14 опорного напряжения выполнен в виде де1штеля напряжения на резисторах 20 и 21, средняя точка 22 делителя напряжения является выходом, один вывод - первым входом, а другой- вторым входом источника опорного напряжения .

При включении питания блок 16, вы- полненный, например, в виде синхро- низируемси о автот-енератяра (синхро- вход KOT ip T(i является входом блока

„

5

0

0

5

5

16, а выход - выходом блока 16), иоч- буждает с помощью излучателя 8 зондирующий акустический импульс в измерительной трубе 10, который, отразившись от поверхности жидкости, достигает входа приемника 9 и воспринимается им. Последний преобразует акустический импульс в ЗJ;eктpичecкий, а усилитель 11 усиливает его.

Усиленный имнульи 2 (фиг.2) поступает на перяый вход первого компаратора 12 и при достижении уровня 24 источника 14 опорного напряжения вызывает срабатывание первого компаратора 1 2 .

Таким образом происходит отсеина- ние помех по амплитудному признаку: если поступивший импульс 23 меньше по амплитуде уровня 24 источника 14 опорного напряжения (т.е. меньше амплитуды полезного сигнала, так как уровень 24 выбирается равным минимальному уровню полезного сигнала), то первый компаратор 12 не срабатывает и сигнал далее в автодиркуляционный канал 1 не проходит.

1

мпулъс 25 (фиг. 2) с выхода первого компаратора 12 у : ;иняется б.г;о- ком 17 задер/ Кп, вь полненным, например, в виде о и ::, }зибратора, на время Т (фит-.2, ими 26). Этот импульс является стробирующим для второго компаратора 18, поэтому при достижении сигнала 23 уровня нуля, он срабатывает (так как его первый вход соединен с первой шиной 19.1 источника питания, являющейся общей шиной) и формирует прямоугольный импульс 27, который взводит одновибратор 15.

Таким образом, второй компаратор 18 срабатывает в момент наибольшей крутизны сигнала на его входе, чем обеспечивается наиболее высокая точность его срабатывания по времени, а следовательно, и наиболее высокая точность всего автоциркуляционного измерительного канала 1, так как результат измерения определяется временем поступления сигнала.

По переднему фронту выходного импульса 28 одновибратор 15 синхронизируется генератором 16, возбуждая вновь с помощью излучателя 8 зондирующий акустический импульс в измерительной трубе 10, т.е. процесс повторяется и наступает режим автоциркуляции зондирующего импульса.

Выходной сигнал 28 однонибратора 15 поступает также на счетный вход триггера 2 формирования строба, вырабатывающего старт-стопные сигналы 29.1 и 29.2 для счетчика 5. Промежуток времени между сигналами Старт 29.1 с выхода 3.1 и Стоп 29.2 с выхода 3.2 заполняется импульсами высокой частоты (не показаны), поступающими с выхода частотного датчика 7 температуры на вход 6 счетчика 5. Это позволяет зарегистрировать счетчиком 5 длительность периода антоцир- куляции зондирующего импульса, соответствующего расстоянию до уровня жидкости с одновременной компенсацией температурной погрешности.

Длительность Т, задержки выходного сигнала первого компаратора 12 выбирается из условия

т т„ + т + т,б .

где Т - время запаздывания спада до нуля первой полуволны сигнала 23 по отношению к заднему фронту выходного импульса 25 первого компаратора 12, с; Т - время срабатывания второго

компаратора 18, с;

время срабатывания одновиб- ратора 15, с.

0

Формула изобретения Акустический уровнемер, ссдержа- щий триггер формирования строба, выходы которого соединены с первым и вторым входами счетчика, частотный датчик температуры и автоциркуляпион- ный измерительный канал, содержащий последовательно соединенные одновиб- ратор, блок возбуждения и излучатель, а также приемник акустических колебаний, соединенный с усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, автоциркуляционный канал дополнительно снабжен первым и вторым стробируто- щим компараторами, блоком задержки и источником опорных напряжений, при этом выход усилителя соединен с первым входом первого компаратора и первым входом второго стробирующего компаратора, выход которого соединен с входом одновибратора, второй вход первого компаратора подсоединен к первой шине источника опорных напряжений, вторая шина которого подключена к второму входу стробирующего компаратора, выход первого компаратора соединен с входом стробирования его второго стро- 0 бирующего компаратора, а выход частотного датчика температуры соединен с третьим входом счетчика.

5

0

5

26

J./

29T

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения расстояний до границы раздела двух сред акустическим способом. Способ позволяет повысить точность измерения за счет фиксирования времени поступления отраженного зондирующего импульса при прохождении его через нуль, т.е. на участке сигнала с максимальной его крутизной, и независимости времени срабатывания от амплитуды сигнала. Для этого в автоциркуляционный измерительный канал уровнемера введен второй компаратор 18, срабатывающий при прохождении сигнала через нулевой уровень и стробируемый задержанным сигналом с выхода первого компаратора 12. Устройство содержит автоциркуляционный измерительный канал 1, соединенный со счетным входом триггера 2 формирования строба счетчика. Промежуток времени между сигналами с выхода этого счетчика (период автоциркуляции) заполняется импульсами высокой частоты, поступающими с выхода частотного датчика 7 температуры на счетный вход счетчика. Источник опорного напряжения 14 первого компаратора 12 выполнен в виде делителя напряжения. 2 ил.

12

аи..

фиг. г