ЦИФРОВОЙ АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР Советский патент 1970 года по МПК G01F23/296 

Изобретение относится к области приборостроения и измерительной техники и может быть использовано в системе автоматического контроля уровня или для измерения расстояния эхолокационным методом.

Известные цифровые акустические уровнемеры либо не являются номехозащищенными, либо защита от помех недостаточна для получения достоверного результата.

Предлагаемый цифровой акустический уроннемер отличается от известных тем, что он снабжен последовательно соединенными многоканальным цифровым статистическим анализатором текущих показаний хронометра, ъыходы которого соединены со входами анализатора, и устройством автоматического усреднения избирательно накопленных значений, вход которого соединен с одним из выходов хронометра, который снабжен устройством автоматического сброса его показаний на Нуль, выполненным в виде схемы причем к выходам анализатора подключены цифровые индикаторы структуры, а к устройству автоматического усреднения - блок цифрового отображения.

Кроме того, анализатор выполнен адаптивным - с переменной структурой, зависящей от распределения величин в выборке, и в нем предусмотрен командный выход.

Такая конструкция прибора позволяет автоматизировать процесс измерения и повысить точность и достоверность результата измерения при наличии мультипликативной и аддитивной помех в акустическом канале, а также обеспечивает анализ показаний во всем рабочем диапазоне за минимальный промежуток времени и избирательность накопления.

На фиг. 1 изобралсена блок-схема предлагаемого уровнемера.

Уровнемер содержит время-импульсный акустический датчик / расстояния, на фиг. 2- функциональная схема анализатора, счетноимпульсный хронометр 2, многоканальный цифровой статистический анализатор 3, устройство 4 управления (УУ), устройство 5 автоматического усреднения (УАУС), цифровой индикатор 6 структуры анализатора, устройство 7 цифрового отображения результата усреднения.

Устройство 4 управления обеспечивает циклическую посылку, прием и необходимые преобразования импульсов во время-импульсном акустическом датчике 1, расстояние и работу хронометра 2, измеряющего промел уток времени посылка-прием. В хронометре предусмотрен автосброс показания на нуль при получении значения, соответствуюпд,его потере аквастического и, следовательно, интервального импульсов из-за мультипикативной помехи. т. е. «с. Устройство автосброса может быть реализовано, например, в виде схемы «И, выдающей сигнал сброса нри нолучении определенного числа. Текущие показания хронометра анализируются анализатором 3, содержащим заданное число К., в каждый из которых поступают показания хронометра на полюсы шириной, например бет, где а - среднеквадратичное отклонение. Анализатор 3 выявляет максимум относительной частоты повторения Р значений в выборке. При обнаружении в некотором канале анализатора максимума Р, превыщающего некоторую заданную величину, анализатор 3 изменяет свою структуру и выдает на командном выходе (Д) управляющие сигналы, обеспечивающие поступление в устройство 5 значений, принадлежащих этому каналу. По окончании накопления заданного числа значений автоматически осуществляется усреднение накопленой величины по числу значений с выдачей результата устройством 7 цифрового отображения. Структура анализатора 3, зависящая от статистического распределения значений измеряемой величины в выборке, индицируется цифровым индикатором 6 структуры, выдающим визуальную информацию о значении максимальной величины относительной частоты повторения в канале, по которому произведено избирательное накопление и усреднение измеряемой величины (т. е. статистическую характеристику измеряемой величины). Анализатор 3 содержит счетчик интервальных импульсов ЗиЛ каналов, лолучающих сигналы от соответствующих полос хронометра, образованных, например, посредством схем «И. Поступление числа в каждый из каналов анализатора фиксируется соответствующим счетчиком. Канальные счетчики обладают пе(ременной емкостью, автоматически наращиваемой до двух декад единичными ступенями второй декады по мере поступления импульсов из соответствующего канала, начиная с некоторой исходной величины Р, где Р -/Zj -число импульсов, поступивщих в канал i (г 1,2п;). По-число опорных импульсов. Структура канальных счетчиков анализатора в каждый момент времени определяется поступающей информацией, т. е. анализатор является адаптивным. Канальные счетчики анализатора совместно со счетчиком 8 интервальных импульсов образуют -программную сетку, которая обеспечивает выполнение анализатором автоматического двухступенчатого анализа. Анализатор работает следующим образом. При поступлении в анализатор в любой момент времени по .некоторому i-му каналу (например, каналу I) числа импульсов /г, при котором схему «ИЛИ 10 и схему // взаимного исключения подается сигнал на ключ 12, управляющий .импульсами, поступающими по t-му каналу, и .все следующие импульсы из этого канала поступают через выходную схему «ИЛИ 13 на командньш выход KB и разрешают поступление накапливаемых чисел в УАУС. Следовательно, лри получении ,9 в течение кратковременного анализа («о 9-т-10) все последующие значения из г-го канала пропускаются на усреднение по числу значений «„ : 100. При получении за некоторого значения Р (принятого на фиг. 2 ,5) соответствующей схемой «И 14 через ключ 15, упра-вляемый схемой 16 взаимного исключения, к первой декаде t-ro канала счетчика, например к декаде 17, .подключается секционированная вторая декада 18, обеспечивающая совместно со счетчиком 8 циклический длительный анализ () по этому каналу, и ключом 19 включается индикатор 20 верхнего предела значения. При получении 0,,6 сигналом от схемы «И 21 посредством ключа 22 емкость декады увеличивается на шестую единицу второй декады и ключом 23 включается индикатор 24. Одновременно осуществляется автосброс на нуль показаний счетчиков 0,17,18 тем же сигналом, задержанным в ячейке 25 задержки. Задержка предусмотрена для нормальной работы ячейки 26 запрета (ЗП), препятствующей сбросу при поступлении сигнала со схемы 27 «ИЛИ, т. е. по окончании длительного анализа. В случае 0, 0,7 при подключается шестая и седьмая единицы декады и т. д. вплоть до 0, 0,9. Благодаря наличию В схеме пересчетного устройства 28 может быть выполнено не -более «о циклов длительного анализа, и за 2 / опорных импульсов проверяется максимальная величина р-достоверность выборки значений. Па индикаторах 20,24 и др. фиксируется максимальное значение р, на каком бы цикле оно «и было получено. По окончании длительного анализа канальнью импульсы переключаются ключом 12 на командный выход через хему «ИЛИ 13 под воздейств.ием импульса з схемы «ИЛИ 10 через схему 11 взаимного сключения. Число т на единицу превышает исло возможных последовательных ступеней нализа. При этом условии по состоянию перечетного устройства 28 и .показаниям индикаоров 20, 24 и др. может быть установлен хаактер распределения помех между циклами а этапе анализа.