Ультразвуковой сигнализатор уровня жидких сред Советский патент 1976 года по МПК G01F23/296 

1 ,

Изобретение может найти применение в технологических процессах гидрометаллургической, химической и нефтяной промышленности для сигнализации уровня жидких сред.

Известны ультразвуковые сигнализаторы уровня жидких сред, содержащие электроакустически последовательно соединенные задающий генератор импульсов и усилитель мощности, излучатель и приемник ультразвуковой волны Лэмба, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга на внещней боковой новерхности резервуара с констролируемой жидкостью, параллельно ее поверхности на уровне сигнализации, приемный усилитель и релейный каскад.

Недостатком известных сигнализаторов уровня жидких сред является недостаточная надежность работы и низкая разрещающая способность.

Для повыщения надежности и увеличения разрешающей сиособности сигнализатора он дополнительно снабжен двумя пиковыми детекторами, блоком адаптации и блоком динамической нагрузки, при этом вход блока динамической нагрузки подключен к выходу первого каскада приемного усилителя через первый пиковый детектор и блок адаптации, выход блока динамической нагрузки непосредственно подключен к входу усилителя мощности и через иагрузочный резистор к

выходу задающего генератора импульсов, а к выходу усилителя мощности подключен второй пиковый детектор, который своим выходом через гасящий резистор подключен к эмиттеру транзистора оконечного каскада приемного усилителя.

На чертеже показан описываемый сигнализатор, где 1 - задающий генератор импульсов. 2 - усилитель мощности, 3 - излучатель, 4 - приемник ультразвуковой волны Лэмба, 5 - внещняя боковая поверхность резервуара, 6 - поверхность жидкости, 7 - уровеиь сигнализации, 8 - приемный усилитель, 9 - релейный каскад, 10 - первый пиковый детектор, 11 - блок адаптации, 12 - резистор, 13 - стабилитрон, 14 - блок динамической нагрузки, 15 - первый каскад приемного усилителя. 16 - резистор каскада динамической нагрузки, 17 - второй ииковьп детектор, 18 - гасяи ий резистор, 19 - транзистор оконечного каскада приемного усилителя.

Сигнализатор работает следующим образом.

Электрические импульсы с задающего генератора импульсов 1 поступают в виде напряжения питания на блок 14 динамической нагрузки и через нагрузочный резистор 16 - на вход усилителя мощности 2. С выхода yciiлителя 2 импульсы поступают )ia вход пикового детектора 17 и на вход излучателя 3 ультразвуковой волны Лэмба, который установлен совместно с приемником 4 на внешней боковой поверхности резервуара 5, параллельно поверхности жидкости 6 на уровне сигнализации 7.

Ультразвуковые колебания от излу чателя 3 распространяются по внешней боковой поверхности резервуара 5 и принимаются ирнемником 4. Приемннк 4 нреобразует ультразвуковые колебания в электрические, которые усиливаются нриемным усилителем 8.

Если поверхиость жидкости 6 ниже уровня сигнализации 7, то амплитуда электрического сигиала иа приемнике 4 наибольшая. Этот сигнал постуиает на вход иервого каскада приемного усилителя 15, с выхода которого он ностунает на вход пикового детектора 10 и иа вход транзистора 19 оконечного каскада нриемного усилителя, где нроисходит сравиение амплитуды входных электрических колебаний с напряжением запирания эмиттера оконечного каскада. Последнее поступает через резистор 18 с выхода пикового детектора 17. Напряжение с выхода пикового детектора 10 поступает на блок адаптации И, зона нечувствительности которого определяется резистором 12 и стабилитроном 13. Напряжение, превышаюш,ее эту зону, поступает на вход блока динамической нагрузки 14, уменьшая его сопротивление. Вмеете с этим вход усилителя мощности 2 шунтируется и амплитуда импульса возбуждения уменьшается. С выхода усилителя мош,ности 2 импульс поступает иа вход пикового детектора 17 и иа излучатель 3, умеиьшая амплитуду электрических колебаний на входе приемного усилителя и напряжепие запирания на эмиттере транзнстора оконечного каскада нриемного усилителя 19 до величины, определяемой начальными условиями, иорога срабатывания релейного каскада 9.

В устройстве ослабление электрических колебаний при подсыхании коитакиой жидкости, принятых приемным усилителем 8, восстанавливается ценью обратной связи, где у 1еиьшеиие напряжения пикового детектора 10 приводит к уменьшению шунтнрования входа усилителя 2 и увеличению амплитуды импульса возбуждения. Это, в свою очередь, вызывает увеличение амплитуды прииятых электрических колебаиий иа входе усилителя 8. В этом случае амплитуда импульса возбуждения иостояппа. Связь же усилителя мошности 2 через дополнительный пиковый детектор 17 с эмиттером трапзистора оконечного каскада 19 устанавливает напряжепие подпорки

на эмиттере трапзистора оконечного каскада 19 в еоответствии с изменением амплитуды импульсов возбуждения усилителя мош,ности 2, новышая разрешаюихую способность устройства.

Нрп достижении иоверхности жидкости 6 уровня сигнализации 7 амнлнтуда принятых электрическнх колебаний резко уменьшается из-за демпфирующего влияния жидкости. С выхода иервого каскада ириемиого усилителя 15 уменьшенная амплитуда электрических колебаиий одповременно ноступает на вход детскюра 10 и иа вход траизистора 19.

Наиряжеине выхода пикового детектора 10 не превышает зоиу нечувствительности блока адантацнн 11, и его выходное напряжение становится равным нулю.

Соиротивленне блока 14 становится максимальным и не шунтирует вход уеилителя мошностн 2. При этом максимальиая амплитуда импульса возбуждеиия с выхода усилителя 2 поступает па пиковый детектор 17 и далее иа эмиттер транзистора 19, заиирая его. В этом случае амплитуда сигнала иа выходе оконечкого каскада приемного усилителя 8 ниже порога срабатывания релейного каскада 9.

Ф о р м у л а изобретения

Ультразвуковой сигнализатор уровня жидких сред, содержащий электроакустически последовательно соединенные задающий генератор имнульсов и усилитель мощности, излучатель и приемник ультразвуковой волны Лэмба, установленные на фиксированном расстояннн друг от друга на внешней боковой новерхности резервуара с контролируемой жидкостью ,параллельио ее поверхности на уровне сигналнзации, приемпый усилитель и релейный каскад, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения разрешающей сиособности сигналнзатора, он дополнительно снабжен двумя пиковыми детекторами, блоком адаптаиии и блоком динамической магрузкн, при этом вход блока динамической нагрузкн подключен к выходу первого каскада приемного усилителя через первый пиковый детектор и блок адаптации, вы.ход блока динамической пагрузки непосредственно подключеи к входу усил1ггеля мощности и через нагрузочный резистор к выходу задаюнтего генератора имиульсов, а к выходу усилителя мощности подключеп второй пиковый детектор, который своим выходом через гасящн1 резистор иодключен к эмиттеру транзистора оконечного каскада приемного усилителя.