Устройство для измерения количества вещества Советский патент 1979 года по МПК G01F23/296 

1

Изобретение относится к звуковой контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения количества вещества, произвольно расположенного в емкости, и повышения точности дозирования жидких, сыпучих и твердых кускообразных веществ, например строительных материалов, в частности цемента, бетонной смеси, в бункерах и дозаторах.

Известно устройство 1, предназначенное для дистанционного указания уровня вещества в емкости, которое осуществляет субъективный контроль количества вещества и сигнализирует о достижении предельного уровня. Однако оно не производит непрерывного измерения количества вещества. При произвольном расположении вещества известное устройство имеет низкую точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения количества вещества в емкости 2, содержащее емкость, излучатель акустических колебаний, соединенный через генератор качающейся частоты, генератор пилообразного напряжения с генератором синхронизирующих импульсов, направленный приемник акустических колебаний, полосовой фильтр и последовательно, соединенные усилитель низких частот, синхронный детектор, дифференцирующую цепочку, соеда1ненный с -генератором синхронизирующих импульсов преобразователь временного интервала в напряжение и индикатор.

Однако это устройство сложено кон0структивно, что приводит к снижению его надежности и низкой помехоустойчивости.

Целью изобретения является упрощение устройства,повышение его надеж5ности и помехоустойчивости.

Это .достигается тем, что в предлагаемое устройство введены дополнительный направленный приеьдаик и коммутатор, при этом приемники установ0лены на взаимно перпендикулярных стенках емкости, входы коммутатора соединены с одним приемником непосредственно, а с другим - через полоСбвой фильтр, управляющий вход KOMf-iy

5 татора подключен к выходу генератора синхронизирующих импульсов и выходу дифференцирующей цепочки, а выход коммутатора соединен с входом усилителя. При этом один направленный при0емник установлен в центральной зоне

верхнего основания емкости, а направленный приемник на боковой поверхности установлен на расстоянии от верхнего основания емкости, не превышгиощем половины ее высоты.

На чертеже схематически изображено описываемое устройство, общий вид. , Устройство содержит генератор 1 синхрониэируюаих импульсов, генератор 2 пилообразного напряжения, генератор 3 качгиошейся частоты, излучатель 4 акустических колебаний, установленный на емкости 5 для жидких, сыпучих и твердых кускообразных веществ, приемник 6 акустических колебаний в продольном направлении, установленный на верхней поверхности емкости, приемник 7 акустиче.ских колебаний в поперечном направлении 7, установленный на боковой поверхности емкости, полосовой фильтр 8, коммутатор 9, последовательно соединенные усилитель 10, синхронный детектор 11, дифференцирующую цепочку 12,преобразователь 13 временного интервала в напряжение, вторичный прибор-индикатор 14. При этом выход генератора 1 соединен с управляющим входом коммутатора 9 и преобразователем 13, генератор качающейся частоты 3 соединен с синхронным детектором 11, коммутатор 9 соединен с приемником б, с приемником 7 через полосовый фильтр В и усилителем 10, а управляющий вход коммутатора соединен также с выходом дифференцирующей цепочки 12, Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 синхронизирующих импульсов формирует и вырабатывает короткие импульсы (с периодом повторения Т) и запускает генератор 2 пилообразного напряжения. Линейно изменяющееся напряжение с генератора 2 подают на генератор 3 качающейся частоты. Поступающие с него электрические колебания качающейся частоты преобразуются излучателем 4 в низкочастотные колебания качающейся частоты, которые распространяются в свободном от контролируемого вещества пространстве емкости 5. Диапазон качания низкочастотных колебаний составляет нижнее значение частоты ij «m10 Гц; верхнее значение частоты fg п 100 Гц, где т, л -положительные целые числа 1, 2, 3,.., .или дробные десятичные. При со впадении частот генерируемых и собственных колебаний воздуха, заполняющего свободный от контролируемого ве{цества объем емкости, возникает резонанс частот в продольном и поперечном направлениях емкости. Эти резонансные частоты так взаимодействуют между собой, что при изменении поло™ жения вещества в емкости одна из них уменьшается, а другая увеличивается. Резонансные колебания передаются направленными приемниками б и 7 аку стических колебаний соответственно в продольном и поперечном направлениях через полосовой фильтр В на коммутатор 9, который поочередно подключает приемники к усилителю 10 низких частот. Усиленные колебания с него 5 поступают на измерительный вход синхронного детектора 11, по опорному каналу которого с генератора 3 качаю-. ,щейся частоты поступает напряжение сканирующей частоты. При совпадении 0 этих сигналов по частоте и фазе на выходе синхронного детектора появляется импульс, который формируется дифференцирующей цепочкой 12 в короткий острый импульс. Этот импульс поступает на преобразователь 13 временного интервёша в напряжение от начала запуска колебаний качающейся частоты генератором 1 до выделения дифференциальных импульсов в напряжение.

Интегральный сигнал, получаемый от

измерения временных интервалов при возбуждении резонансных частот в продольном и поперечном направлениях емкости, измеряют вторичным прибороминдикатором 14, по.показаниям которого и определяют количество вещества в емкости. Опрос (подключение) приемников б и 7 при сканировании частоты производится попеременно, то есть при одном запуске генератора и цикле возбуждения колебаний в емкости производятся прием, передача и обработка резонансных колебаний, например, в продольном направлении емкости - через приемник 6, при последующем запуске 5 генератора и цикле возбуждения колебаний - через приемник 7 и т.д.

Уровень вещества, а следовательно, и частотный диапазон резонансных колебаний значительно изменяются в осед вом вертикальном направлении. Образование углов откосов, волн, воронок и других неровностей вещества приводит к изменению резонансной частоты: в поперечном направлении в малом диапазоне. Поэтому для обеспечения селекции устройства от помех при обработке резонансных колебаний в продольном направлении емкости применен усилитель 10 низких частот, а в поперечном - между приемником 7 и коммутатором 9 введен полосовый фильтр 8. Фильтром 8 и усилителем 10 производится предварительная диапазонная фильтрация сигнала, узкополосная фильтрация которого производится да 5 тектором 11.

Управление коммутатором В производится генератором 1 синхронизирующих импульсов и дифференцирующей цепочкой 12. В момент запуска задающего Q генератора импульс запуска.с генератора 1 подключает коммутатор 9 к одному из приемников. После выделения информационного импульса детектором 11 с выхода дифференцирующей цепочс ки 12 продифференцированный импульс отключает коммутатор. Такая структу56pa устройства обеспечивает повьиоение его помехоустойчивости и надежности, так как отключает канал селекции от воздействия на него колебаний неинформационного характера (электронных акустических шумов, высших гармоник и т.д.) и исключает необходимость подключения ряда каналов селекции для обработки частотной информации при измерении количества вещества, произвольно расположенного в емкости Обработка информации ведется по 1 гармонике. Вследствие того, что при акустическом резонансе в продольном направ лении емкости создается максимальное давление воздуха у верхнего основаиия емкости, при резонансе в попереч ном направлении - у боковой поверхности, то для повьгиения помехоустойчивости устройства приемник резонанс них акустических колебаний в продоль ном направлении емкости установлен в центрсшьной зоне верхнего основания еглкости, где амплитуда резонансных колебаний в поперечном направлении минимгшьна. При этом приемник резонансных акустических колебаний в поперечном направлении емкости установлен на боковой поверхности емкости ниже верхнего основания на рассто нии, не превышающем половины высоты емкости, где амплитуда резонансных колебаний в продольном направлении имеет меньшую величину. Предложенное устройство для измерения количества вещества в емкости имеет повышенную надежность и помехоустойчивость, точность измерений при произвольном расположении вещества в емкости составляет 1-3%. Формула изобретения Устройство для измерения количест ва вещества, содержащее емкость, излучатель акустических колебаний, соединенный через генератор качающейся частоты, генератор пилообразного напряжения с генератором синхронизирующих импульсов, направленный приемник акустических колебаний, полосовой фильтр и последовательно соединенные усилитель низких частот, синхронный детектор, дифференцирующую цепочку, соединенный с генератором синхронизирующих импульсов преобразователь временного интервгша в напряжение и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повьлаения надежности и помехоустойчивости, в него введены дополнительный направленный приемник и коммутатор, при этом приемники установлены на взаимно перпендикулярных стенках емкости, входы коммутатора соединены с одним приемником непосредственно, а с другим - через полосовой фильтр, управляющий вход коммутатора подключен к выходу генератора синхронизирующих импульсов и выходу дифференцирующей цепочки, а выход коммутатора соединен с входом усилителя. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что один из направленных приемников установлен в центральной зоне верхнего основания емкости. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направленный приемник на боковой поверхности установлен на расстоянии от верхнего основания емкости, не превышающем половины высоты емкости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР 72335, кл. G 01 F 23/28, 1948. 2. Авторское свидетельство СССР 50778lf кл. G 01 F 23/28, 1976 (прототип)/