ВСЕСОЮЗНАЯ I Ы1тт-^1^^':гт БИБЛИО. ;--ПА ^j Советский патент 1973 года по МПК G01F23/296 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых импульсных сигнализаторах уровня, например, в системах автоматического регулирования и дистанционного контроля уровня жидкостей, включая сжиженные газы.

Известны ультразвуковые сигнализаторы уровня, содержащие ряд чувствительных элементов, например пьезоэлектрических, с излучателем и приемником ультразвуковых колебаний, генератор возбуждения, многоканальный усилитель-формирователь и выходное устройство. Однако из-за наличия емкостных связей между цепями приемников чувствительных элементов, а также емкостных и индуктивных связей (при наличии компенсирующих иидуктивиостей на входе усилителей) во входных цепях усилителя-формирователя имеет место наводка на цепи приемников чувствительных элементов, находящихся в газе, от полезных сигналов чувствительных элементов, находящихся в жидкости. Так как расстояние между излучателями и приемниками ультразвуковых .колебаний чувствительных элементов устанавливается достаточно точно, а импульс возбуждения действует одновременно на все излучатели чувствительных элементов, то фазы наводок от полезных сигналов чувствительных элементов на чувствительный элемент в газе совпадает и наводки су.ммируются. В общем виде величину паводки можно представить так:

л,

- ; .:.Л

(1)

( La Li /

е: f/и - величина наводки на чувствительный элемент в газе; ( - номер чувствительного элемент),

находящегося в жидкости; k - число чувствительных элементов в

датчике;

/,. -величина полезного согнала /-го чувствительного элемента, находящегося в жидкости;

С ,, -- величина емкости связи между цепями чувствительного элемента в газе и /-го чувствительного элемента, находящегося в жидкости; Со - величина емкости контура чувстви. тельного элемента в газе; М/ - коэффициент взаимоиндукции между компенсирующими иидуктивностями цепей чувствительного элемента в газе и г-го чувствительного элемента, находящегося в жидкости ; .

La - величина компенсирующей индуктивности цепи чувствительного элемента в газе;

LI - величина комиенсирующей индуктивности цепи i-ro чувствительного элемента, находящегося в жидкости.

Величина наводки на «сухой чувствительный элемент достигает существенной величины. Нанример, в сигнализаторе, контролирующем шесть уровней, Un в 6-8 раз больше амплитуды собственных щумов в цепях одного чувствительного элемента, находящегося в газе.

Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/щум. Это достигается тем, что в описываемом устройстве входы четных и нечетных каналов усилителя-формирователя соединены соответственно с разнополярными электродами пьезопластии приемников чувствительных элементов.

Схема предложенного сигнализатора приведена на чертеже.

Устройство содержит ультразвуковой дискретный датчик 1 уровня с чувствительными элементами 2. Каждый элемент выполнен из пьезоэлектрических излучателя 3 и приемника 4 ультразвуковых колебаний.

Преимущественно используются пьезокерамические элементы.

Устройство содержит также усилитель-формирователь 5 с числом каналов, равным числу чувствительных элементов, на входе которого установлены компенсирующие индуктивности 6, генератор 7 возбуждения и выходное устройство 8.

Работает предложенный ультразвуковой сигнализатор уровня следующим образом. От генератора 7 возбуждения импульсы поступают одновременно на излучатели 3 всех чувствительных элементов 2, где преобразуются в акустическую энергию. При наличии жидкости в полости чувствительных элементов акустическая волна одновременно достигает приемников 4, соответствующих чувствительных элементов. В приемниках 4 четных и нечетных чувствительных элементов 2 пьезокерамика устанавливается так, что ее электроакустический контакт с корпусами чувствительных элементов осуществляется сторонами разной полярности, т. е. пьезокерамика приемников 4, например, четных чувствительных элеменотв 2 подключена ко входам четных каналов усилителя-формирователя 5 своими положительными электродами, а .пьезокерамика приемников 4 нечетных чувствительных элементов 2 - отрицательными электродами. При этом пьезокерамика излучателей 3 всех чувствительных элементов устнавливается так, что ее электроакустический контакт с корпусами чувствительных элементов осуществляется сторонами одной полярности, т. е. пьезокерамика излучателей 3 всех чувствительных элементов подключена к генератору 6 одноименными электродами. Поэтому на приемниках четных и нечетных элементов формируются сигналы в противоположной фазе.

За счет этого выражение (1) для величины наводки на чувствительный элемент вне жидкости примет вид:

а„ . и,и -у- rf (- - Uc . -}/ Lo/;7/

с;„ , м,

. , Ос„

), Ч rHIF

(2)

V

где « 2,3... -.

Таким образом, на входе усилителя-формирователя канала чувствительного элемента, находящегося вне жидкости, наводки от сигналов четных и нечетных чувствительных элементов, находящихся в жидкости, взаимно компенсируются, и суммарная величина наводки в цепях чувствительного элемента вне жидкости уменьншется в несколько раз.

Предмет изобретения

Ультразвуковой сигнализатор уровня, содержащий ряд чувствительных элементов, например пьезоэлектрических, с излучателем и приемником ультразвуковых колебаний, генератор возбуждения, многоканальный усилительформирователь и выходное устройство, отличающийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум, в нем входы четных и нечетных каналов усилителя-формирователя соединены соответственно с разнополярными электродами пьезопластин приемников чувствительных элементов.

- I I

Кана/f 1

НИ

канал 2

КаиапЗ

канала