Ультразвуковой уровнемер Советский патент 1980 года по МПК G01F23/296 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к измерителбной технике, и может быть использовано для измерения у|ровня жидких ор-ед в раЭЛйчгных областях промышленности.

-Из-вестны ультразвуковые уровнемеры, содержащие акуститеский преобразователь, генератор импульсов возбуждения, лрИбмное устройство, в которых калибруюЩий канал выполнен в виде ультразвукового синхрокольца 1.

Надежность измерения помощи этих устройств невелика, так как три ироходжении одной импульсной помехи частота синхроимпульсов, .ци;ркулируюигих в синхрокольце, может удваиваться; что прйводит к ложным измерениям.

Из известных ультразвуковых уровнейеров наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразв} ковой уровнемер, содержащий акустический преобразователь, последовательно соеднненные генератор импуЛьсов 1воЗбуждения, лриемБИк излучения, элемент запрёта,тригге:р-фар1мирователь ст,роба и измериТель интервалов времени 2. -- -Недостатком уровнемера является не-достаточная помехозащищенностб, так в случае помехи ее влияние устраняётся толыко после прохождения в синхройШтОДзТ в результате чего .возможны кратковр1Жённые ..сбои в показаниях ypoBHeaiepa, что наиболее ощутимо п:ри большой частоте

------------- Цель изоб|ретения - повыщение помехо5 устойчивости устройства.

Это достигается тем, Что в уровнемер введены управляемый одновибратор, два электрических фильтра и второй элемент запрета, причем уйравляёйый одновибра10 тор включен между выходов reHepaTopa импуль1С01В возбуждения .и запрещающим входом первого элемента запрета,ачаежду управляющим -входом ОДновибратора и выходом 1урйггер 1фармирователя строба 15 включены последовательно соединенные первый электрический фильтр и. второй элемент запрета запреЩаЮЩйй вход которого через второй фильтр подключен ко в торсгму ЖГХОЖУ7Р ШМ7 сй- Тр11ГЩ)Х

20

На чертеже изображена структурная схема пгрёДлбЖёйтШго уЛьт раЗЁукЬвбго уровнемера.

Ультразвуковой уровнемер содержит генератор ./ импульсов воз-буждения, аку25 стический преобразователь 2, последовательно Ооедннепные тстенераторОм / прием ник 3 излучения, первый элемент 4 запрета; триггёр -формиррватель 5 .строба и из мерйТёль Интервалов времени. Уровнемер 30 содержит также управляемый одновибратор 7 включенный между выход01м генератора / и управляюииш входом элемента 4 запрета, второй элемент -8 запрета и первый электрический ф,ильт,р 9, включенные между управляющим входом 10 одновибратора 7 и выходом // триггера-формирователя 5, при этом запрещающий вход элемента S запрета через второй электрический фильтр /2 .подключен ко второму выходу 75 упомянутого триггера 5. Tpwrreip 5 снабжен входами 14 и 15, вход 16 одновибратора 7 является запускающим, а на -выходе 17 одновибратора формируется |Имп}льс, длител ность которого находится в линейной за-висимости от управляющего напряжения, поданного на его вход 10.

Работает ультразвуковой уровнемер следующим образом.

Импзльсы от генератора / периодически подаются :на акустический преобразователь 2, на вход приемника 5 излучения, а также на вход 16 одновибратора 7 и вход 14 триггера 5. Отраженные вмпзльсы, усиленные приемником 3, через элемент 4 запрета подаются ла вход 15 триггера 5. На выходах // и J триггера, таким образом, формируются строб-импульсы, длительность которых прямо Пропорциональна уровню. Передн-ий фропт этих импульсов совпадает по времени с моментом формирования импульса возбуждеиин, а задний фронт совпадает с моментом поступлеиия на вход тТриемпика отраженлого сигнала.

С помощью одповибратора 7 и элемента 4 запрета осуществляется разрыв измерительной иепи уровнемера на некоторое время Непосредственно формирования ишпульса возбуждения. Время разрыва цепи определяется длительностью импульса, генерируемого одновибраторочм.

Для формирования зщравляющего напряжения служат два элоктрических фильтра 5 и /2 и элемент 8 запрета.

При наличии отралсеиных импульсов на выходе фильтра 12 формируется некоторый уровень наАряжения, достаточный для открьгтия элемента 5 запрета. -При этом через упомянутый элемент запрета проходят импульсы С выхода // триггера, а ла выходе фильтра 9 фор|Мируется , управляющее напряжение, величина которого прямо пропорциональна величине уровня.

Величина управляющего напряжения и пара-метры одновибратора 7 должны быть

выбраны такйми, чтобы генерируемые одно- х вибратором импульсы имели длительность, несколько .меНьщую, чем длительность ст1роб-импуЛЬсбё. .

При отсутствии, отраженных импульсов иа выходе 13 триггера 5 иалряжение равно нзлю. Элемент задрета 8 закрыт, и управляющее напряжение при этом равло нулю. Таким образом, при любом значении уровля измерительная адепь уровнемера размыкается на время, близкое времени прохождения ультразвукового сигнала от измерителя до границы раздела сред и обратно, предотвращая тем самым срабатывание

триггера 5 от помех.

Предложенный уровнемер по сравнению с известными обладает высокой устойчивостью. Он может сохранить работоспособность пр,и наличии импульсных помех с

достаточно высокой частотой повторения, например при помехах от зажигания двигателей внутреннего сгорания, и других электрических и акустических помехах.

Ф о у л а и 3 о б ре тения

Ультразвуковой уровнемер, содержащий акустический преобразователь, последовательно саедйиенные генератор вмпульсов

возбуждения, приемник излучения, элемент запрета, триггер-формирователь строба и измеритель интервалов Бремени, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены управляемый одновибратор, два электрических фильтра и второй элемент запрета, причем ЗПравляемый одновибратор Включен -между выходам генератора импульсов возбуждения и запрещающим входом первого элемента задрета, а между управляющим входом одновнбратора и выходом триггераформирователя строба включены последовательно со-единенные первый электрический фильтр и второй элемент запрета, запрещающий вход «оторого через второй фильтр подключен ко второму выходу упомянутого триггера..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Авторское свидетельство СССР № 6341il,4, ,кл. G 01 F ,23/28, 1977.