Ультразвуковой индикатор уровня Советский патент 1977 года по МПК G01F23/296 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНДИКАТОР УРОВНЯ

1

Изобретение относитсг к приборостроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для измерения, сигнализации и регулирования уровня в емкостях.

Известные индикаторы уровня, содержащие генератор зондирующих импульсов, и лучатель. ультразвука усилитель с детёктс ром, триггер и компенсационный njpeo6paзователк длительности импульсов и .элемент сравнения имеют недостаточную точность flj

Ближайшим по техническому решению к предлагаемому является индикатор уро&ня, согэржащий генератор зондирующих И1 пульсов, излучатель ультразвука, приемник ультразвука, соединенный с последоЬательгно включенными приемно-усилительным бло1- ком, триггером, др;, гой вход которого подключен к генератору зондирующих импульсов к излучателю ультразвука, логическим элементом И и счетчиком, эталонные излучатель и приемник ультразвука с приемноусилительным блоком, генератор тактовых импульсов,выходом соединенный со свобод- ным входом логического элемента И, к блок

управления частотой генератора тактовых импульсов

Недостатком известных устройств являются низкая точность в широком диапазоне измерений параметров среды я ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей.

Зто достигается тем, что индикатор уровня содержит последовательно включенные реверсивный счетчик и преобразователь коднапряжение, соединенный с генератором тактовых импульсов, подключенным к входу делителя частоты, один выход которого связан с управляющим входом Спожение рв версивного счетчика, другой - с эталонным излучателем и управляющим входом Вычитание реверсивного счетчика, а счетный вход счётчика соединен с выходом приемноусилительного блока эталонног-о приемника ультразвука.

На фиг. 1 изображена структурная сх&ма предлагаемого ультразвукового индикатора уровня.

Индикатор уровня содерлшт генератор 1 зондирующих импульсов, измерительный н зйучатель ультразвука 2, измерительный гфиемннк ультразвука 3, цифровой блок , ишаякаиии уровня, состояний из приемноусилитвльного блока 4, триггера 5, логического элемента 6, счетчика 7 и генератора 8 тактовых импульсов, эталонные излучатель 9 и приемник ультразвука 10 |с приел но-усилительным блоком 11, делитель чаототы 12, реверсивный счетчик 13 и прео&раэователь код-натфяжение 14

Генератор 1 зондирующих импульсов сое двнен с измерительным излучателем 2, кото рый акустически связан с измерительным приемником 3, подключенным к последовательно соединенным, приемно-усилительному блоку 4, триггеру 5, который 1другим подключен к выходу генератора 1, логй ческому элементу И 6 и счетчику 7. Генератор 8 соединен со свободным входом элемента Ибис делителем частоты 12, котоХ рый одним выходом связан с управляющим входом Сложение реверсивного счетчика ; 13, а другим - с эталонным излучателем и управляющим входом Вычитение реверсив1ного счетчика, счётный вход которого соединен с выходо 1 приемно-усилительного блока эталонного приемника ультразвука, а ра 5здные выходы через преобразователь код напряжение подключены к управл яющему вхЫду генератора тактовых импульсов. . . Генератор 1 зондирующих импульсов периодически формирует пакеты импульсов на несущей частоту, согласованную с резонано ной частотой излучателя 2, Последний находится в едином блоке с приемником ульт развука 3 и.имеет согласованные с ним хат рактеристики.

Приемно-усилительный блок 4 обеспечиввает усиление, фильтрацию детектирование принятых отраженныТГ сигналов и формиров ние импульса стоп для триггера 5,

Триггер 5 формирует на своем выходе импульс, равный времени прохождения уль тразвука от излучателя 2 к приемнику 3 после отражения от зондируемой поверхности

Логический элемент 6 разрешает прохождение тактовых импульсов на вход счетчика 7 в период времени,; определяемый триггером 5,

Счетчик 7 работает на вычитание и регистрирует число импульсов, пропорциональгное уровню Материала в бункере.

Эталонные излучатель 9 и приемник ультразвука 10 по конструкции такие же, как и измерительные излучатель и ирием. ник. Они установлены в бункере на фиксированном расстоянии друг от друга.

Приемно-усилительный блок 11 аналог чен блоку 4.

Делитель частоты 12 обеспечивает преобразование тактовой частоты генератора 8 в частоту с периодом, равным времени прсн хождения ультразвуком расстояния от эта лонного излучателя 9 до эталонного приемника 10 при нормальных атмосферных условиях.

Реверсивный счетчик 13 при отклонении параметров воздуха от нормальных заполняется импульсами с делителя 12 до тех пор, пока частота генератора 8 не станет такой, при которой период частоты на вь ходе делителя 12 не станет точно равным времени прохождения ультразвуком эталонного расстояния при данных атмосферных условиях.

При включении устройства начинают работать генератор тактовых импульсов 8, и эталонный излучатель 9 делает посылки с частотой, определяемой делителем частоты 12. При этом, если атмосферные условия (температура, давление, влажность, газовый состав воздуха) отличаются от нормальных, то время прихода импульса с приемно-ус№лительного тракта не будет совпадать с временем периода частоты делителя 12 и реверсивный счетчик13 будет находиться либо в режиме Сложения либо в режиме Вычитание. Поступающий на его счетный вход импульс с выхода блока 11 изменит код счетчика и через преобразователь ко№напряжение изменит частоту генератора 8.

Подстройка генератора 8 продолжается до тех пор, пока период частоты на выходе делителя 12 не станет равным времени прохождения ультразвуком эталонного расстояния. Тогда схема автоподстройки выдает команду на измерительный цикл, который происходит следующим образом.

В момент излучения излучателем 2 ультразвукового импульса, триггер 5 опрокидьн вается и разрещает прохождение тактовых импульсов в счетчик 7 через элемент И 6. С приходом эхо-импульса триггер 5 возвра щается в исходное состояние, и поступление импульсов в сиетчик 7 прекращается. Так как счетчик работает на вычитание, в нем записывается число, пропорциональное уровню материала в бункере, а не глубине его залегания.

Индикатор уровня является полностью цифровым. Его счетчик оснащен цифровой индикацией и может быть соединен с ЭВМ для оперативной обработки измерений или через преобразователь код-напряжение подключен к регистрирующему или исполнительному устройству.