Дистанционный уровнемер Советский патент 1990 года по МПК G01F23/296 

Изобретение относится к измерениям акустическими методами, и может быть использовано при контроле и измерении уровня жидких сред и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1413433.

Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности измерения путем формирования опорного сигнала, его сравнения с отраженным сигналом, изменение мощности зондирующего сигнала по экспоненциальному закону.

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

Дистанционный уровнемер содержит измерительную трубу 1 с установленными в ней звукоприемником 2, выходом соединенным с входом усилителя-формирователя 3, и звукоизлучателем 4, генератор 5 зондирующих импульсов, вход которого подключен через передающее 6 и приемное 7 устройства к входу регистрирующего устройства 8, выходу одновибратора 9, содержащего блок

10конденсаторов, основной конденсатор

11и резистор 12 зарядно-разрядной цепи, и к входу последовательной цепи из дифференцирующей цепи 13. инвертора 14 и блока 15 упрааления. выход которого подключен к входу регистра 16 сдвига, в испол- нительные цепи которого включены обмотки 17 реле, и первому входу логической схемы ИЛИ 18, второй вход которой соединен с выходом компаратора 19. а выход - с входом одновибратора 9, к первому входу компаратора 19 подключен усилитель-формирователь 3. а к второму входу - источник 20 опорного напряжения, выход генератора 5 зондирующих импульсов соединен с входом блока резисторов 21 и ключей 22, а выход блока 20 - с звукоизлучателем 4, к дополнительной исполнительной цепи регистра 16 подключен индикатор 23.

Дистанционный уровнемер работает следующим образом.

При включении.питания блок 15 управления вырабатывает импульс запуска (фиг.2). который поступает на вход регистра 16 сдвига и приводит к срабатыванию его первого разряда и запитыванию реле 17-1. При этом выход генератора 5 зондирующих

импульсов подключается через ключ 21-1 к входу звукоизлучателя 4,

Такое подключение генератора 5 зондирующих импульсов обеспечивает максимальное выделение мощности на звукоизлучателе 4. При этом другим контактом реле 17-1 к времязадающей цепи одно- вибратора 9 подключается конденсатор 10-1 максимальной емкости, обеспечивая генерацию импульса максимальной длительности ТоВмакс.

Импульс запуска с выхода блока 15 управления через схему ИЛИ 18 поступает на вход одновибратора 9 и .запускает его. По

переднему фронту импульса одновибратора 9 запускается генератор 5 зондирующих импульсов, возбуждающий звукоизлучатель 4. Импульс максимальной амплитуды звукоизлучателя 4 и импульс максимальной длительности одновибратора 9 рассчитаны на минимально возможный уровень воды. При этом если таковой имеется, то к моменту когда импульс звукоизлучателя 4 достигнет уровня воды, отразится, примется звукоприемником 2. усилителем-формирователем 3, сравнится с опорным на компараторе 19 и поступит на одновибратор 9, импульс Тов.макс одновибратора 9 закончится, одно- вибратор 9 вновь сработает и процесс повторится, т.е. начнется автоциркуляция зондирующего импульса.

Если же уровень воды выше минимального, то зондирующему импульсу 25 потребуется меньше времени,чтобы преодолеть

расстояние от звукоизлучателя 4 и обратно до звукоприемника 2, поэтому он поступит на одновибратор 9 раньше, чем тот будет готов к приему импульса, поэтому одновибратор 9 на него не среагирует и автоциркуляция не начнется.

В этом случае по прошествии некоторого времени, превышающего максимальный период автоциркуляции, блок 15 управления вновь формирует импульс, который поступает на вход регистра 16 сдвига и на вход одновибратора 9. При этом срабатывает реле 17-.2 и отпускает реле 17-1, подключая к времязадающей цепи одновибратора 9 конденсатор 10-2 и отключая конденсатор 101, и генератор зондирующих импульсов подключается к звукоизлучателю 4 через ограничивающий резистор 21-1. Таким образом, уменьшается длительность импульса одновибратора 9 (Тов) и амплитуда зондирующего импульса в измерительной трубе 1. Вместе с амплитудой зондирующего импульса снижается амплитуда 24 помех от стыков трубы 1, чем повышается помехоустойчивость.

Если уровень воды окажется выше того уровня, на который рассчитаны импульсы одновибратора 9 и звукоизлучателя 4, то описанный процесс снижения длительности и амплитуды указанных импульсов повторится, и т.д. до тех пор, пока не достигнется их соответствие уровню и пока не начнется процесс автоциркуляции.

С помощью резисторов 21 удается достичь равенства и постоянства амплитуды принимаемых звукоприемником 2 полярных сигналов, что позволяет отсеивать помехи по амплитудному признаку. Для достижения этого эффекта значения сопротивлений рассчитываются по экспоненциальному закону.

0

5

0

5

При этом отсеиврются помехи 24, превышающие по уровню сигнал 25, так как амплитуда по времени появления помех 24- 1 не имеет значения (отсеиваются помехи с любым значением), а амплитуда последних помех 24-2 снижается по мере их приближения по времени появления к сигналу 25.

Формула изобретения Дистанционной уровнемер по авт.св. fsfe 1413433, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерений, в него введены компаратор, источник опорного напряжения, группа резисторов и группа ключей, при этом первый вход компаратора подключен к выходу источника опорного напряжения, второй вход - к выходу усилителя-формирователя, а выход - к одному из входов логической схемы ИЛИ, резисторы одним выводом соединены со звукоизлучателем, а другим через ключи - с генератором зондирующих импульсов, кроме того, ключи соединены с обмотками реле.

Изобретение относится к измерениям уровня жидких сред акустическими методами. Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности измерений. При включении питания блоком 15 управления вырабатывается импульс запуска, который запускает одновибратор 9, формирующий импульс максимальной длительности, по переднему фронту этого импульса срабатывает генератор 5 зондирующих импульсов и формируется зондирующий сигнал максимальной амплитуды, который излучается звукоизлучателем 4, отражается от поверхности воды, воспринимается звукоприемником 2, усиливается, сравнивается компаратором 19 с опорным сигналом и поступает на одновибратор 9. Разница между временем излучения и приема импульса автоциркуляции определяет уровень жидкости. Амплитуда зондирующих импульсов меняется по экспоненциальному закону в зависимости от уровня жидкости с помощью блока резисторов. 2 ил.

25

t

2if-2

I I

Фие.2