Уровнемер Советский патент 1989 года по МПК G01F23/296 

Изобретение относится к измерениям акустическими методами и может быть использовано при дистанционном контроле и измерении уровня жидких или сыпучих сред, например, в емкостях для хранения или перевозки продуктов.

Цель изобретен1гч - расширение области применения и повышение точности измерения за счет снижения температурной погрешности.

На чертеже П15едставлена схема структуры уров}1емера.

Уровнемер содержит автоциркуляционный измерительный канал 1 (фиг.) с волноводом 2 (выполненным в виде трубки), выходом 3 соединенный с входом триггера 4 формирования строба и первым входом триггера 5 управления первым и вторым клапанами 6 и 7,вторые входы которых подключены к выходу частотного датчика 8 температуры, а выходы - к входам сложения и вычитания соответственно счетчика 9, первый выход которого подключен к первому

входу дешифратора 10, соединенного выходом с входом индикатора 1, блок 12 задания уставки (выполненный, например, на N галетных переключателях на десять положений, где N - число цифр числа уставки, при этом выходы каждого галетного переключателя через соответствующий дешифратор подключены к соответствующим выходам блока), вы- ходы которого соединены с входами 13 предварительной установки счетчика 9 (выполненного, например, на микросхемах типа К155ИЕ6), второй выход которого соединен с вторым входом тригге- pa 5 управления, при этом первый выход триггера А формирования строба подключен к первому входу.счетчика 9, а второй выход - к второму входу дешифратора 10.

Частотный датчик 8 температуры с целью повышения точности может быть выполнен в виде излучающего и приемного электроакустических преобразователей 14 и 15 нормальных волн, уста- новленных на стенке волновода 2, генератора 16 импульсов, усилителя 17, вход которого соединен с выходом приемного электроакустического преобразователя 15 нормальных волн, а выход с первым входом триггера 18, соединенного вторым входом с первым выходом генератора 16 импульсов, соединенного вторым выходом с входом излучающего электроакустического преобразователя 14 нормальных волн, генератора 19 стабильной частоты, соединенного выходом с первым входом схемы И 20, второй вход которой подключен к выходу триггера 18, а выход - к вторым входам клапанов 6 и 7.

Уровнемер работает следующим образом.

Перед началом работы с помощью блока 12 задания уставки на входах 13 счетчика 9 задается значение Н. С этого значения счетчик 9 начинает счет импульсов. При включении питания автоциркуляционный измерительный канал 1 автоматически запускается и начинает генерировать импульсы с частотой следования, зависящей от расстояния до уровня жидкости Hj,,. Первый импульс с его выхода 3 устанавливает триггеры 4 и 5 в единичное состояние При этом счетчик 9 устанавливается в режим счета (начиная со значения Н, установленного на входах 13),клапан 6 закрывается, а клапан 7 открывает,

д jc20

25. . 55

50

ся (т.е. на первом выходе триггера 5 присутствует О, а на втором 1). Импульсы с выхода частотного датчика 8 температуры (заполняющие период времени между импульсами с выхода 3, так как их частота следования выбирается во много раз превышающей частоту следования последних) поступают через открытый клапан 7 на вход вычитания счетчика 9. Последний ведет их счет и вычитает их количество из значения Н. Счетчик 9 ведет счет импульсов до момента поступления с выхода 3 второго импульса, при котором триггер 4 формирования строба, работающий в счетном режиме, перебрасывается в нулевое состояние, а сигнал с его вьгхода устанавливает дещифрато - 10 в режим индикации, при котором на его выходе сохраняется результат счета до следующего импульса с выхода 3, при котором процесс повторяется.

В случае установки уровнемера в колодце (емкости, канале) вычитание импульсов счетчиком 9 происходит в течение всего цикла измерения (т.е. в течение длительности периода автоциркуляции канала 1), так как второй вход триггера 5 управления подключен к выходу 1 счетчика 9 и поскольку в колодце всегда Н Н., то сигнал на этом выходе не появляется и триггер 5 постоянно находится в единичном состоянии, клапан 7 всегда открыт, а клапан 6, пропускающий импульсы на вход сложения, всегда закрыт.

При поступлении с выхода автоциркуляционного измерительного канала 1 на счетный вход триггера 4 формирования строба второго (упомянутого вьщ1е) импульса триггер 4 перебрасывается в состояние О и с его второго выхода на стробирующий вход дешифратора 10 подается импульс. Дешифратор 10 запоминает код на выходе счетчика 9, дешифрирует его и выдает на индикатор 11. Таким образом, ведется счет и индикация результата по формуле

Н i HO .

При установке уровнемера в скважине при Н : Н,,,и в момент, когда 0 триггер 5 управления устанавливается сигнсшом со счетчика 9 в нулевое состояние, открывает клапан 6 и закрывает клапан 7, импульсы начинают поступать на вход сложения счетчика 9. К моменту прихода строб- импульса на дешифратор 10 их число

соответствует значению том Н, т.е.

Н.

за вычеИ А

. , I.e. уровнемер производит посчет числа импульсов и их индикацию по формуле И; Нр - Н,„.

Таким образом, уровнемер автоматически без участия оператора производит счет по нужной формуле и не требует перенастройки при изменении объекта измерения, т.е. достигается расширение области применения предлагаемого уровнемера и его универсализация при одновременной автоматизации технологического процесса измерения (исключен этап ручного расчета уровня жидкости и выбора требуемой формулы расчета).

Частотный датчик 8 температуры работает следующим образом.

Генератор 16 импульсов вырабатывает импульсы с постоянной частотой и длительностью и подает их на излучающий электроакустический преобразователь 14 и на вход установки в единичное состояние триггера 18. Последний перебрасывается в противоположно состояние усиленным усилителем I7 сигналом с выхода приемного электроакустического преобразователя 15, т.е. триггер 18 находится в единичном состоянии в течение времени прохождения акустического сигнала по стенке волновода 2, а это время при фиксированном положении преобразователей 14 и 15 является функцией температуры. Таким образом, триггер 18 с помощью схемы И 20 производит модуляцию сигнала генератора 19 стабильной частоты в функции температуры волновода 2, причем учитывается изменение температуры по всей длине волновода 2, так как акустический сигнал проходит по всей длине волновода и производит интегрирование его температуры.

Такое выполнение частотного датчика 8 температуры позволяет повысить точность измерения уровнемера за счет снижения температурной погрешности путем интегрирования температуры по всей длине полновода 2.

ормула

6

3 о б р

е т е Н и я

0

Уровнемер, содержащий автоциркуляционный измерительный канал с волноводом, подключенный к входу триггера формирования строба, один выход которого соединен с первым входом счетчика, и частотный датчик температуры, отличающийся тем.

что, с целью расширения области применения и повышения точности, в него введены блок задания уставки, дешифратор, индикатор, два клапана и триг- гер управления, первый вход которого подключен к выходу автоциркуляционного измерительного канала, первый выход - к первому входу первого клапана, а второй выход - к первому входу 0 второго клапана, вторые входы которых соединены с выходом частотного датчика температуры, выход первого из них - с вторым входом счетчика, а выход второго - с третьим входом счет- 5 чика, четвертый вход которого подключен к выходу блока задания уставки, первый выход - к первому входу дешифратора, а второй выход - к второму входу триггера управления, при этом 0 второй выход триггера формирования строба связан с вторым входом дешифратора, выход которого подключен к входу индикатора, при этом частотный датчик температуры выполнен в виде излучающего и приемного электроакустических преобразователей нормальных волн, установленных на стенке волновода, генератора импульсов, усилителя, триггера, схемы И и генератора стабильной частоты, соединенного выходом с первым входом схемы И, выход которой подключен к вторым входам клапанов, а второй вход - к выходу триггера, первый вход которого связан с выходом усилителя, соединенного входом с выходом приемного электроакустического преобразователя нормальных волн, второй вход - с первым выходом генератора импульсов, второй выход которого подключен к входу излучающего электроакустического преобразователя нормальных волн.

5

0

5

0

/J

Изобретение относится к измерению и контролю уровня жидких и сыпучих сред акустическим способом. Уровнемер позволяет повысить точность измерения за счет более полной компенсации температурной погрешности путем усреднения и учета температуры по всей длине волновода, а также расширить область применения путем автоматизации процесса измерения. Уровнемер содержит автоциркуляционный измерительный канал с волноводом, частотный датчик температуры, триггер и счетчик. Новым в уровнемере является блок задания уставки, два клапана, пропускающие импульсы на вход сложения или вычитания счетчика, и триггер управления ими. Кроме того, с целью повышения точности измерения частотный датчик температуры выполнен в виде излучающего и приемного электроакустических преобразователей нормальных волн, установленных на стенке волновода и соединенных соответственно с выходом генератора импульсов и через усилитель с первым входом триггера, второй вход которого связан с выходом генератора импульсов, а выход - с первым входом схемы И, соединенной вторым входом с выходом генератора стабильной частоты, а выходом - с выходом датчика. Выход счетчика подключен через дешифратор с памятью к индикатору. 1 ил.

/5

16

го

-.-... IS

:-v:-z

17

19

3

w

ff