Ультразвуковой уровнемер Советский патент 1977 года по МПК G01F23/296 

нератор ударного возбуждения 14 и измеритель временных интервалов 15. В состав электронного блока входит также модулятор тока 16. Устройство в импульсном режиме (переключатель режима работы 11 в верхнем положении) работает следующим образом. В пулевом цикле ферромагнитная жидкость 4 полностью заполняет весь объем цилиндрического стакана 3 уровнемерной трубки 1, при этом электрические синусоидальные колебания от генератора 9, после преобразования их в ультразвуковые пьезоиреобразователем8 распространяются вниз по жидкостному волноводу. При достижении ультразвуковыми колебаниями части уровнемерной трубки, контактирующей с контролируемой средой, они почти полностью «проходят через стенки уровнемерной трубки в контролируемую жидкость и затухают в «ей, так как полное прохождение звуковой волны через границу раздела при наклонном падении, как следует из теории, возможно в двух случаях: 1)r-aC2 PiCi 2), где PI и р2 - плотности сред, а Ci и Cz-скорости звука в средах. При подаче напряжения на вход модулятора тока 16 через нагруженный на него соленоид 5 начинает протекать электрический ток /м (фиг. 2), периодически отключаемый и включаемый при помощи модулятора тока 16. Вокруг соленоида образуется магнитное поле, втягивающее ферромагнитную жидкость, которая яри подъеме перетекает в накопительную емкость 2, а высота столба маг}1итной жидкости изменяется от /о до /. При этом в момент, когда нижияя поверхность столба ферромагнитной жидкости выходит из зоны ко«такта уровнемерной трубки с контролируемой средой, ультразвуковые колебаиия, отраженные от границы раздела феррожидкость - воздух и дальнейшего многократного отражения от стенки уровнемерной трубки, достигают приемной поверхности пьезопреобразОВателя 8. На выходе приемника 10 появляется видеоимпульс f/Bbix-n, передним фронтом которого запускается генератор ударного возбуждения 14, нагруженный на .пьезопреОбразователь 8 и соединенный с оиориым входом триггера измеригеля временных интервалов 15. Посланный пьезопреобразователем 8 ультразвуковой импульс f/гув осуществляет эхолоцирование мгновенного положения нижней иоверхности ферромагнитного жидкостного столба. Отраженный импулЬс t/n после усиления и формирования опрокидывает триггер измерителя временных интервалов 15, формируя на его выходе стробимпульс ивш длительность которого эквивалентна величине уровня контролируемой жидкости, Принцип работы устройства в непрерывном ежиме (переключатель режима работы 11 в нижнем положении) поясняется следующим образом. В нулевом цикле до молгента, когда нижняя поверхность столба ферромагнитной жидкости находится в зоне контакта уровнемерной трубки с контролируемой жидкостью, в воловоде распространяется бегущая ультразвуовая волна. В момент, соответствующий переходу этой зоны, в жидкостном волноводе образуется стоячая ультразвуковая волна. Причем, когда расстояние от пьезопреобразователя 8 до отражающей поверхности оказывается равным целому числу полуволи, интенсивность стоячей волны достигает максимума .я- Такие резонансы повторяются при каждом перемещении отражателя на расстояние, равное - , где л - длина волны. Резонансы УвыхФЯ. регистрируются фазочувствительной ячейкой 12 но максимуму или минимуму. По числу максимумов или минимумов фиксируемых счетчиком импульсов 13, можно судить о высоте жидкостного столба, а значит и измеряемого уровня жидкости. Так например, при периоде отсчета, равном Н, высота столба / определится по формуле с(п 1) 2/ где п - число минимумов, / - частота несущей ультразвуковых колебаний. Повыщение точности измерения уровня в предлагаемом уровнемере достигается тем, что ультразвуковые колебания отражаются только от одной поверхности отражателя. Кроме того, они распространяются лишь в столбе феррожидкости с известными акустическими параметрами и не прозвучивают участок контролируемой жидкости, акустические параметры которой могут изменяться в широких пределах. Формула изобретения Ультразвуковой уровнемер, содержащий уров-немерную трубку с акустически прозрачными стенками, приемный и излучающий пьезопреобразователи, генератор, приемник и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и точности, уровнемерная трубка выио тнена в виде накопительной емкости, сочлененной с цилиндрическим стаканом, и заполнена ферромагнитной жидкостью, а в верхней части уровнемерной трубки смонтирован соленоид, подключенный к источнику переменного тока, приемный пьезопреобразователь размещен в плоскости верхнего среза цилиндрического стакана и подключен через приемник ко входу переключателя режима работы, один из выходов которого подключен к фазочувствительной ячейке, соединенной со входом счетчика импульсов, а другой выход подключен ко входу генератора ударного возбуждения, выход которого соединен с излучающим преобразователем и опорным входом триггера измерителя временных интервалов, интервальный вход которого подключен к выходу приемника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1. Патент США № 2787160, кл. 73-290, опубл.1957. 2. Авторское свидетельство СССРЛ 9310121, М. кл.- G GIF 23/28, 1970.

//J

cPut. 9