Акустический уровнемер Советский патент 1980 года по МПК G01F23/296 

1

изобретение относится к технике измерения уровня жидкости и предназначено для измерения уровня воды в оросительных каналах, водохранилищах, урювня грунтовЕлх вод в наблюдательных 5 скважинах.

Известен уровнемер, предназначенный для измерения уровня, содержащий приемо-излучакадее устройство, усилитель, синхронизатор, выходной каскад 10 и схему обработки сигналов ij.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является акусти«1ёский уровнемер, содержащий излучатель и приемник акустических s колебаний, установленные в измерительной трубе и включенные в схему автоциркуляции с усилителем и генератором 2 .

Недостатками этого уровнемера яв- 20 ляются низкая надежность и точность измерения, обусловленная возможностью появления автоциркуляции от акусти чвскмх помех , возяиюиих в изме1й1тельной трубе. 25

Целью изобретения является повыг . шение надежности и точности измерения за счет исключения режима автоциркуляции от акустических помех. 30

Поставленная цель достигается тем, что в акустический уровнемер введены триггер, два ключа, два генератора треугольного напряжения, пороговое устройство и две cxeNOJ совпадения, причем выходы триггера через генера.торы треугольного напряжения и ключи соединены с входом порогового устройства , К1ход которого через первую схему совпадения соединен со вторыми входами генераторов треугольного напряжения, а через вторую схему совпадения - с входом генератора импульсов, триггера и вторым входом первой схема совпадения, третий вход первой cxeNU совпадения соединен с выходом генератора, второй вход второй схемы совпгщения - с выходом усилителя,первый выход триггера соединен со вторым входом второго ключа, а второй выход-со вторым входом первого ключа.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого акустического уровнемера; на фиг. 2 - эпюры, поясншощие его работу.

Акустический уровнемер содержит приемник акустических колебаний 1, соединенный с усилителем 2, триггер 3, выходы которого через генераторы треугольного напряжения 4 и 5, ключи 6 и 7 соединены с входом порогового устройства 8. Выход последнего соединен через первую схему совпадения 9 со вторыми входами генераторов треугольного напряжения 4 и 5, а через вторую схему совпадения 10 - с входом триггера 3, генератора 11 и вторым входом первой схемы совпадения 9. Третий вход первой схемы совпадения 9 соединен с выходом генератора 11, а второй вход второй схемы совпадения 10 - с выходом усилителя 2. При чем первый выход триггера 3 соединен со вторым входом второго ключа 7, а второй выход - со вторым входом первого ключа 6. Выход генератора 11 соединен с излучателем 12 акустических колебаний, расположенного, как и при.емник акустических колебаний, в измерительной трубе 13, в которой производится измерение уровня контролируемой среды 14. Акустический уровнемер работает следукяцим образом. При включении триггер 3 занимает произвольное состояние, т.е. на одном из есо выходов появляется высокий 15потенциал (верхний выход в соответ ствии с чертежом), а на другом низкий 16(нижний на чертеже). Такое состояние триггера приводит к запиранию клк)ча 6 и открытию ключа 7, а также началу процесса формирования нарастакхцей ветви треугольного напряжения 17генератора 4. Низкий потенциал 18 с выхода генератора 5 (процесс формирования треугольного напряжения начинается с момента подачи на вход генераторов высокого потенциала) через открытый ключ 7 поступает на вход порогового устройства 8. При наличии на входе порогового устройства i 8 низкого пот.енциала 18 на его выходе присутствует высокий потенциал 19, который поступает на первые входы схем совпадения 9 и 10. Генератор 11 вырабатывает зондиругадий импульс 20, который возбуждает излучатель 12, формирующий акустические колебания и направляющий их по измерительной трубе 13 в налравлении контролируемого уровня среды 14, а также через схему совпадения 9 (на первом и третьем входах присутствуют. высокие потенциалы с выходов порогово го устройства 8 и второй схемы совпадения 10) поступает на вторые входы геяераторов 4 и 5, прекращая тем саМЕДМ.фо1 1ирование треугольного напряжения 17 и сбрасывая его до низкого п генциала, т.е. осуществляется привязка начала формирования треугольного напряжения к зондирхтацему импульсу 20 - началу измерения. Отраженный от уровня контролируемой среды 14 импульс 21 принимается приемником акустических колебаний 1, усиливается и формируется (импульс 22 ипоступает на второй вход схемы совпадения 10, на первом входе которой уже присутствует высокий потенциал 19 с выхода порогового устройства 8. При совпадении высокого потенциала 19 и отраженного импульса 22 на входах схемы совпадения 10 на ее выходе появляется низкий потенциал 23, производящий запуск генератора 11 и опрокидывание триггера 3. Опрокидывание триггера 3 приводит к прекращению процесса нарастания напряжения (величина которого пропорциональна времени прохождения акустических колебаний от излучателя 12 до уровня контролируемой среды 14 и приема их приемником 1, т.е. величине измеряемого уровня), началу формирования спадакхцей ветви треугольного напряжения 25, вырабатываемого генератором началу процесса формирования нарастающей ветви треугольного напряжения 26 генератора 5, а также закрытию ключа 7 и открытию ключа 6. На входе порогового устройства 8 появляется высокий потенциал, что вызывает изменение его выходного потенциала 27 на низкий, производящий запирание схем совпадения 9 и 10, пре.пятствуя тем самым прохождению зондирующего импульса24 в момент его формирования на генераторы треугольного напряжения 4 и 5, а также прохождению сигнала помехи, возникшей в акустическом тракте и принятой приемником 1, усиленного и сформированного усилителем 2, на генератор 11. При достижении значения выходного напряжения 25 генератора 4 меньше порогового напряжения 28 порогового устройства 8, на выходе последнего появляется высокий потенциал 29, открывающий схемы совпадения 9 и 10 и разрешающий прохождение отраженного импульса 1ерез схему совпадения 10 на генератор 11. Время формирования спадающей ветви треугольных напряжений меньше времени формирования нарастающей ветви. Данная разница обусловлена возможностью прихода отраженного импульса раньше времени прихода отраженных импульсов в предыдущих тактах измерения, т.е. изменением уровня в сторону увеличе- ния. При излучении генератором 11 зондирующего импульса 30 алгоритм работы остается прежним, за исключением того, что к входу порогового устройства 8 подключается через открытый ключ 7 выход генератора треугольного напряжения 5. Формула изобретения Акустический уровнемер, содержащий излучатель и приемник, включенные в схему автоциркуляции с усилителем и генератором импульсов, отличающийся тем, что, с целью повы пения надежности и точности измерения в него введены триггер, два ключа, два генератора треугЬльного напряжения, пороговое устройство и две схемы совпадения, причем вькоды триггера через генераторы треугольного напряжения и ключи соединены с входом порогового устройства, выход которого через первую схему совпадения соединен со вторыми входами генераторов треугольного напряжения, а через вторую схему совпадения - с входами генератора импульсов, триггера и вторым входом первой схемы совпадения, третий вход первой схемы совпадения соединен с выходом генератора, третий вход первой схеква . совпадения с выходом

генератора, второй вход вторбй сЯемы совпадения - с выходом усилителя, первый выход триггера соединен со вторым входом второго ключа, а второй выход - со вторым входом первого члюча.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вабиков О. И. Контроль уровня с. помощью ультразвука. М., Энергия, 1971,

с. f4, 65.

2. Тян X, С., хан И. Б. Некоторые вопросы построения акустических импульсных телеизмерителей уровня воды, вопросы водного хозяйства, Фрунзе, Сыргызстан:- 1971, 16, ч 1, с. 13-18.

/

и

L0