Устройство для определения границы раздела двух сред в резервуаре Советский патент 1992 года по МПК G01F23/28 

Изобретение относится к ультразвуковым методам контроля за границей раздела двух сред, находящихся в герметичном резервуаре.

Известно устройство, в котором используются прямые акустические преобразователи, установленные соосно друг другу по разным сторонам резервуара (Ультрасо- никс, т.4, 1966, с.96). Известно также устройство для контроля уровня жидких сред в резервуарах, в которых используются установленные на стенке резервуара два преобразователя волн Лэмба со звуководами, к одному из которых подключен генератор, соединенный с усилителем мощности, а к другому - усилитель и измерительный блок (авт.св. №343155, кл.С 01 F 23/28,16.04.70).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для контроля уровня жидких сред в резервуарах (авт.св. № 769346, G 01 F 23/28, 26.04.75), содержащее установленные на Стенке резервуара два наклонных пьезопреобразователя волн Лэмба со звуководами, к одному из которых подключен генератор, соединенный с усилителем мощности, а к другому -усилитель и измерительный блок, причем Звуководы выполнены из двух сопрягаемых по цилиндрической поверхности частей, симметричных относительно оси преобразователя, из материалов, различных по скорости ультра- звука.

Недостатком этих устройств являются неконтролируемые измерения затухания акустических колебаний, связанные с изменениями свойств среды, нестабильностью параметров излучающего и приемного трактов (излучаемая мощность, коэффициент преобразования, коэффициент усиления, коэффициент передачи амплитудного детектора и т.д.).

С/1

С

xj о XJ со

;СЛ

;со

Целью устройства является повышение точности.

Достигается это тем, что на стенке резервуара дополнительно устанавливается низкочастотный излучатель между ВЧ-излу- чателем и приемником, соединенный с НЧ- генератором таким образом, чтобы ось НЧ-излучателя располагалась горизонтально.,-

На фиг.1 приведена схема устройства для определения границы раздела двух сред в резервуаре; на фиг.2 - изменение измеряемого параметра кмод в резервуаре длиной L с двумя разными средами.

Устройство содержит наклонно уста- новленные на внешней боковой стенке резервуара ВЧ-излучатель 1 акустических колебаний, соединенный с ВЧ-генератором 2, и ВЧ-приемник 3 акустических колебаний, соединенный с усилителем 4 и измери- тельным блоком 5, один выше другого. Между ВЧ-излучателем и приемником размещается НЧ-излучатель 6 акустических колебаний, соединенный с НЧ-генератором 7 так, чтобы ось его была горизонтальной.

Устройство работает следующим образом.

Одновременно ВЧ-генератор 2 и НЧ-ге- нератор 7 возбуждают соответственно ВЧ- излучатель 1 и НЧ-излучатель 6, которые преобразуют электрические колебания в акустические, распространяющиеся в исследуемой среде 8. Приемник акустических колебаний 3 принимает ВЧ акустические колебания, модулированные по фазе и частоте НЧ акустическими колебаниями, преобразует их в электрические сигналы. Эти сигналы усиливаются усилителем 4 и поступают в измерительно-регистрирующий блок 5. Здесь ВЧ-сигнал освобождается от помех фильтром ВЧ и ограничителем амплитуды, детектируется фазовым детектором, выходное напряжение которого пропорциональное глубине фазовой модуляции и характеризующее исследуемую среду, уси-

ливается НЧ-усилителем и регистрируется. Жестко связанные между собой излучатель и приемник могут перемещаться вдоль внешней боковой поверхности резервуара, а также могут быть неподвижны с непрерывным отсчетом при движущемся уровне жидкости.

В качестве ВЧ-излучателя 1 волны и ВЧ- приемника 3 можно использовать пьезоке- рамические диски из керамики ЦТС-19 с резонансной частотой 200-400 кГц, а в качестве НЧ-излучателя 6 - набор пьезокерами- ческих стержней из ЦТС-19 с резонансной частотой 20-40 кГц. Генераторы 2 и 7 можно использовать стандартные, типа Г4-42 для ВЧ-сигналов и ГЗ-Зб - для НЧ-сигналов. В качестве измерительного блока 5 возможно использование измерителя девиации частоты СКЗ-45.

Введение в устройство НЧ-излучателя с горизонтальной осью, соединенного с НЧ- генератором, позволяет осуществлять фазовую модуляцию ВЧ-волны НЧ-волной в исследуемой среде, по глубине которой можно судить о свойствах среды. Возможность измерять фазовые изменения акустической волны по сравнению с амплитудными в прототипе позволяет повысить точность определения границы раздела двух сред в резервуарах.

Формула изобретения

Устройство для определения границы раздела двух сред в резервуаре, содержащее генератор высокочастотных (ВЧ) сигналов, наклонные ВЧ-излучатель и приемник, размещенные на внешней боковой стенке резервуара с конролируемой средой один выше другого, и измерительно-регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введен низкочастотный (НЧ) излучатель, размещенный между ВЧ-излучателем и приемником и соединенный с НЧ-генератором, при этом ось НЧ-излучателя расположена горизонтально.

Использование: в горнодобывающей или химической промышленности для контроля за состоянием жидкости, находящейся в герметичных резервуарах, или границ раздела двух разных сред. Сущность изобретения: устройство содержит наклонно установленные на внешней боковой стенке резервуара ВЧ-излучатель акустических колебаний, соединенный с ВЧ-генератором, и ВЧ-приемник акустических колебаний, соединенный с усилителем и измерительным блоком, один выше другого. Между ВЧ-излу- чателем и приемником размещается НЧ-из- лучатель акустических колебаний, соединенный с НЧ-генератором так. чтобы ось его была горизонтальной. Жестко связанные между собой излучатель и приемник перемещаются вдоль высшей боковой поверхности резервуара. 2 ил.

Р«г.

1 4

Л