АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР Советский патент 1972 года по МПК G01F23/296 

Изобретение относится к технике измерения уровня жидкости и предиазначено в основном для телеизмерения уровня воды в оросительных каналах, водохранилищах и уровня грунтовых Бод в наблюдательных скважинах.

Известны акустические измерители уровня жидкости, содержащие электроакустические преобразователи, закрепленные погруженной в жидкость трубой, которая служит волноводом.

Импульс, посылаемый преобразователем, прохОлТ,ит вниз по волноводу п отражается от поверхности жидкости. Время прохождения импульса (туда и обратно) мерой уровня жидкости. Для коррекции скорости распространения звука в волноводе (учет параметров ореды) используются размещенные по высоте волновода отражатели, выполненные в виде металлических щтырей.

Методы, примененные в известных акустических времяимпульсных уровнемерах не пригодны для уровнемеров, работающих в автоциркуляционном режиме, так как для обеспечения устойчивого режима автоциркуляции зондирующих импульсов (самозапуска) пеобходимо, во-первых, исключить многократное отражение звукового импульса от промежуточного отражателя и, во-вторых, предусмотреть в цепи обратной связи, охватывающей излучатель и приемник, блокировку импульсов, отраженных or промежуточного (калибровочного) отражателя для того, чтобы самозапуск системы осуществлялся только имнульса:, отрал енными от поверхности жидкости,

С этой целью фиксированный частичный про.межуточный отражатель предлагаемого уровнемера выполнен в виде бокового ответвления с регулируемой длиной, например, в виде резьбового поршня, в цель обратной связи включен симметричный триггер, соединенный по входу с формирователем прямоугольных электрических импульсов, а но выхоту - со схемой формирования зондирующего импульса.

При прохождении звука через точку разветвлепия, если плавно из.менять длину / закрытого бокового ответвления от О до л/4, то можно регулировать и)тенсивность отраженного от него звука от О до max (л - длина волны) п тем самьп добиться устойчивого приема только одного, первого, отраженного от бокового ответвления импульса.

В выходном сигнале автоцпркуляционпого хровнемера в этом случае между зондируюHuiM и отраженны.м от поверхпости им11ульсйми появляется импульс от тромежуточпого отражателя. Для того чтобы обеспечить устойчивый самозапуск систе.мы только и.мглльспми, отражеппыми от иозерхности жидкости, в цени формирования зондирующего импульса исключен имнульс, огражеинып от отрал ателя включением, например, симметричного триггера. В приемном устройстве фиксируется время прохождения звукового импульса от излучателя до поверхности воды и обратно (нропО:рциональное измеряемому уровню и параметрам среды) и до фиксированного отражателя и обратно (пронорциот альное только параметрам среды). Истинное значение измеряемого уровня определяется но отношению этих значений времени. Деление двух временных интервалов легко осуществляется общеизвестными способам и. В известных акустических автоциркуляционных уровнемерах день обратной связи, охватывающей излучатель и приемник, содержит усилитель, формирователь имиульсов и цепь формирования зондирующих импульсов. На фиг. 1 нрИведена блочно-функциональная схема предлагаемого акустического уровнемера; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Акустический уровнемер содерж 1т измерительную трубу 1 с боковым ответвлением 2 и регулятором его длины, например, резьбовым порщнем 5 на расстоянии La от закрепленных на трубе излучателя 4 и приемника 5. Цепь обратной связи состоит из усилителя 6, формирователя прямоугольных имнульсов 7, симметричного триггера 8 и формирователя зондирующих имнульсов 9. Передающий полукомплект 10, линия связи и приемный нолукомилект 11, связанный через блок разделения сигналов 12 с блоком деления 13, к выходу которого подключен цифровой электронный счетчик импульсов 14, обеспечивают дистанционную передачу и преобразование значения уровня в число. Уровнемер работает следующим образом. При включении прибора излучатель 4 посылает в измерительную трубу / зондирующий звуковой импульс 15 (см. фиг. 2). Приемник 5 принимает зондирующий имнульс, частично отраженный импульс от боковою ответвления 2 и затем более мощный имчульс, отраженные от поверхности жидкости (16. Эти имнульсы формируются в прямоугольные импульсы 17 формирователем 7 и поступают одновременно на передающий полукомплект 10 и на счетный вход симметричного триггера 8, предварительно установленного в состояние «О. Триггер 8 переводится в состояние «1 передним фронтом первого (зондирующего) импульса, а в состояние «О передним фронтом импульса, отраженного от бокового ответвления. Выходной сигнал 18 триггера 8 подается на вход схемы формирования зондируюDUIX импульсов .9, которая запускается также переднпм импульса 18, зозбу;кдая излучатель 4 (15). Таким образом осуществляется устойчивый режим самозапуска только импульсами, отраженными от поверхност : жидкости. Одновременно импульсы 17 через передающий полукомплект 10 и линию связи поступают на приемный полукомплект //, где сигнал усиливается и формируется. Из лрие.много полукомплекта // сигнал поступает в блок разделения сигналов J2, где выделяются периоды Тэ (8) и тх (19, Блок 12 может быть построен, например, на двух последовательно соединенных симметричных триггерах со счетными входами. Выделенные сигналы 17 и 18 поступают в блок деления, где ироизводится о ерация деления временных интервалов, и результат выдается на электронный цифровой управляемый счетчик импульсов, который регистрирует значение измеряемого уровня кепосредствеино в десятичной системе. П р е д м е т и з обре т с и и я Акустический уровнемер, содержащий измерительную трубу с промежуточным частичным отражателем, колебательный контур, электроакустические преобразователи и прие.мо-передающие полукомплекты с линией связи, огличающийся тем, что, с целью получения однократного отражения звукового имчульса от отражателя и обеспечения устойчивого режима автоциркуляции, фиксированный частичный промежуточный отражатель выполнен в виде бокового ответвления с регулируемой длиной, например, в виде резьбового поршня, а в цепь обратной связи включен симметричный триггер, соединенный по входу с формирователем прямоугольных электрических импульсов, а по выходу - со схемой формирования зондирующего импульса.

JIuHus связи

f

Фиг.