УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР Советский патент 1973 года по МПК G01F23/296 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к ультразвуковым приборам для измерения уровня жидкости, и может найти применение в химической, пищевой, судостроительной промышленности, а также в тех областях техники, где возникает необходимость измерения и контроля уровня жидких продуктов, в том числе для агрессивных жидкостей при высоком давлении, а также в условиях качки.

Известные волноводные уровнемеры обеспечивают измерение уровня в ограниченных диапазонах, вследствие неоднозначности показаний фазометра при увеличении активной длины волновода датчика.

Описываемый уровнемер отличается от иавестных тем, что он снабжен дополнительными излучающи.м и приемным преобразователями, соединенным своим ленточным волноводом, измерительной схемой, подключенной к приемному преобразователю и управляемой блоком задержки и формирования, и фазометром с индикатором, входы которого соединены с выходами основной и дополнительной измерительных схем, при этом толщина основного волновода больще толщины дополнительного на величину, обеспечивающую разность фазовых сдвигов на приемном конце волноводов не более 2л при заполнении и опорожнении датчиков, а второй вход основного фазометра подключен к выходу дополнительной измерительной схемы. Это позво.ггяет расширить диапазон измерений. На чертеже показана блок-схема описываемого уровнемера.

Он содержит генератор / тактовых импульсов хронизатора, генератор модулирующего напряжения 2, ключевой каскад 3 и генератор 4 непрерывных колебаний ультразвуковой частоты, соединенный с одним из входов ключевого каскада 3. С выхода ключевого каскада, одновременно играющего роль и усилителя мощиости, сигиал подается на излучающие преобразователи 5 датчика основного и дополиительного каналов. Преобразователи соединены с двумя ленточными волноводами 6 и 7 различной толщины, причем волновод 6 основного канала имеет больщую толщину, а волновод 7 дополиительиого канала - меньщую толщину. На противоположных концах волноводов имеются ириемные преобразователи S и 5, включенные соответственно на два канала (дополиительный и основной) измерительной схемы. Дополнительный канал измерительной схемы содержит усилитель 10 и ключевой каскад //, управляемый от блока задержки и формирования 12; основной канал содержит усилитель J3 и ключевой каскад 14. К выходам ключевых каскадов 11 и 14 подключей фазометр /5 с индикатором 16. Для

обеспечения измерения с предельно высокой точностью другой фазометр 17 с индикаторным прибором 18 на выходе включен между ключевым каскадом 11 и генератором 4.

Уровнемер работает следующим образом. Тактовый генератор / вырабатывает последовательность коротких импульсов, следующих с периодом, обеспечивающим отсутствие в датчике реверберационных помех, и длительностью импульса, меньщей времени двойного пробега импульсом расстояния от излучателя до приемника. Эти импульсы подаются на генератор модулирующего напряжения 2, вырабатывающего импульс колоколообразной формы. Этими импульсами открывается ключевой каскад 3, на выходе которого образуется высокочастотный импульс с колоколообразной огибающей. Этот импульс подается на электромеханические излучающие преобразователи 5 основного и дополнительного каналов, возбуждающие в волноводах изгибные волны. В связи с тем, что толщина волноводов различна, фазовая задержка также разная, и в точке крепления приемных преобразователей 5 и 9 принятые сигналы отличаются по фазе на величину ф1 при непогруженном датчике. При изменении уровня жидкости фазовая скорость в волноводах меняется в различной степени, так как различна толщина волноводов, и при полностью загруженном жидкостью датчике фазовый сдвиг между принятыми сигналами составляет (р2.

Толщину волноводов выбирают такой, чтобы разность ср2-ф1 была не больще 2л.

На выходе усилителей 10 и 13 включены ключевые каскады 11 и 14 для стробирования средней части принятого сигнала, свободной от дисперсионных искажений. Блок 12 задержки и формирования обеспечивает подачу сигналов на ключевые каскады 11 v(. 14 требуемой длительности, составляющей примерно половину длительности зондирующего импульса и задержанных относительно зондирующего на время .пробега импульсом от излучающего до приемного преобразователя.

В приборе с точной шкалой в другом варианте выполнения фазометр 17 может питаться от генератора 4 непрерывных колебаний и от ключевого каскада /) дополнительного канала.

Предмет изобретения

Ультразвуковой уровнемер, содержащий излучающий и приемный преобразователи, соединенные между собой ленточным волноводом, тактовый генератор, генератор модулирующего напряжения, ключевой каскад, подключенный к излучающему преобразователю

и ультразвуковому генератору непрерывных колебаний, второй вход которого соединен с фазометром измерительной схемы, управляемой блоком задержки и формирования, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона измерений, он снабжен дополнительными излучающим и приемным преобразователями, соединенными своим ленточным волноводом, измерительной схемой, подключенной к приемному преобразователю и управляемой блоком задержки и формирования, и фазометром с индикатором, входы которого соединены с выходами основной и дополнительной измерительных схем, при этом толщина основного волновода больще толщины дополнительного на величину, обеспечивающую разность фазовых сдвигов на приемном конце волноводов не более 2л при заполнении и опорол нении датчиков, а второй вход основного фазометра подключен к выходу дополнительной измерительной схемы.

П

18

15