Ультразвуковой уровнемер Советский патент 1980 года по МПК G01F23/296 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть нспользовано для измерения уровня жидкости в различных областях промышленности.

Известны ультразвуковые уровнемеры, содержащие ультразвуковой датчик с вибраторами двустороннего излучения, тактовый генератор, источники возбуждающих импульсов с цепями запуска, формирователи сигналов, схему обработки сигналов, выполненную в внде логической схемы, и вторичный прибор 1. Эти устройства имеют сложную схему и обладают невысокой функциональной надежностью.

Из известных ультразвуковых уровнемеров наиболее близким по технической сущности является ультразвуковой уровнемер, содержащий нриемно-излучающий узел, подключенный к генератору зондирующих импульсов и усилителю, триггер, генератор пилообразного напряжения, пороговый элемент, ключ, двухвходовый элемент совпадения, подключенный одним из входов к выходу усилителя, и трехвходовый элемент совпадения 2.

Погрещностью уровнемера является недостаточно высокая точность измерения уровня при затухании отраженных импульсов в одном или нескольких измерения в объектах с высоким уровнем помех.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в ультразвуковой уровнемер введены динамическое запоминающее устройство, формирователь импульсов и сумматор, при этом выход триггера через генератор пилообразного напря10жения соединен с первыми входами ключа и сумматора, выход ключа через динамическое запоминающее устройство соединен с вторым входом указанного сумматора, выход которого через пороговый элемент

15 соединен с входом формирователя импульсов, а первый и второй выходы формирователя импульсов соединены с первыми входами обоих элементов совпадения, причем выход двухвходового

20 элемента совпадения соединен с вторым входом трехвходового элемента совпадения, третий вход которого подключен к выходу триггера, второй вход последнего соединен с управляющим входом ключа и выходом

25 трехвходового элемента совпадения.

На чертеже изображена структурная схема ультразвукового уровнемера.

Ультразвуковой уровнемер содержит прнемно-излучающий узел /, подключенный

30 к генератору 2 зондирующих импульсов и

усилителю 3, триггер 4, генератор 5 пилообразного напряжения, сумматор 6, пороговый элемент 7.

В устройство введены также динамнческое запоминающее устройство 8, формирователь 9 импульсов, ключ 10, двухвходовый и трехвходовый элементы совпадения // и 12. Выход триггера 4 через генератор 5 пилообразного напряжения соединен с первыми входами ключа 10 и сумматора 6, выход ключа 10 через динамическое запоминающее устройство 8 соединен с вторым входом сумматора 6, выход которого через пороговый элемент 7 соединен с входом формирователя 9 импульсов. Первый и второй выходы формирователя импульсов 9 соединены с первыми входами обоих элементов совпадения. Второй вход элемента совпадения // соединен с выходом усилителя 3, а выход - с втюрым входом элемента совпадения 2, третий вход которого подключен к выходу триггера 4, второй вход последнего соединен с управляющим входом ключа 10 и выходом элемента совпадения 12.

Приемо-излучающий узел расположен на резервуаре 13 с :контролируемой средой 14.

Работает предложенный уровнемер следующим образом. Генератор 2 вырабатывает зондирующие импульсы с постоянной частотой повторения, поступающие на приемо-излучающий узел /, формирующий и направляющий ультразвуковые колебания к границе раздела сред газ - контролируемая среда 14. Преобразуемые в электрические отраженные импульсы поступают на вход усилителя 3, -где происходит их усиление и формирование.

В момент излучения зондирующего импульса, импульсом с второго выхода генератора 2 производится опрокидывание триггера 4 вызывающее отпирание трехвходов.ого элемента совпадения 12 и формирование генератором 5 пилообразного напряжения, которое поступает на первые входы ключа 10 и сумматора 6. Сумматор 6 формирует на выходе спадающее пилообразное напряжение относительно выходного напряжения, поступающего на его второй вход с динамического запоминающего устройства 8. При достижении спадающим пилообразным напряжением порогового значения пороговый элемент 7 опрокидывается и импульс, формируемый на его выходе, поступает на вход формирователя 9 импульсов, который в свою очередь вырабатывает ДБЙ импульса - строб-импульс, определяющпГ время прохождения отраженных импульсов на вторые входы триггера 4 и ключа 10 на первом выходе, и на втором выходе импульс, формируемый по заднему фронту строб-импульса, имитирующий отраженный ИМПУЛЬС, котопый поступает на пепкый

вход трехвходового элемента совпаден;-г 12.

При совпадении во времени строб-импульса с отраженным импульсом последний

проход т через трехвходовый элемент 12 на вторьш входы ключа 10 и триггера 4, открывает ключ 10, производя тем самым запись в динамическое запоминающее устройство 8 те;кущего значения пилообразного

напряжения, и опрокидывает триггер 4, запирающий трехвходовый элемент совпадения 12, препятствуя прохюждению через него имиульса, поступающего с второго выхода формирователя 9, а также импульсов

помех, и прекращающий процесс формирования пилообразного напряжения, производя сброс его значения до нуля.

Как при затххании отрая енного импульса, так и увеличении уровня контролируемой среды нмпульс с выхода двухвходовогр элемента совпадения // отсутствует и импульс с второго выхода формирователя 9 импульсов проходит через элемент совпадения 12 и поступает на вторые входы ключа 10 и триггера 4, производя, аналогично отраженному импульсу, запись в динамическое запоминающее устройство 8 текущего значения пилообразного напряжения и опрокидывание триггера.

Временные соотнощения формирования строб-импульса относительно момента прихода отраженного импульса выбираются в схеме уровнемера с таким расчетом, чтобы отраженный импульс совпадал со строб-импульсом в области заднего фронта последнего. Поэтому затухание отраженного импульса в одном или нескольких тактах измерения практически не сказывается на точности измерения, так как прирост выходного сигнала, сннмаемого с выхода динамического запоминающего устройства 8, определяется временем задержки отраженного импульса относительно имитационного, которое может быть задано, исходя из

класса точности уровнемера. Причем при восстановлении отраженного импульса значение выходного сигнала принимает прежнее значение.

Использование изобретения позволяет

повысить точность измерения уровнемера за счет исключения влияния помех при затухании отраженного импульса в объектах с высоким уровнем помех, а также обеспечить поиск и слежение за отраженным

импульсом.

Фор.мула изобретения

Ультразвуковой уровнемер, содержащий приемо-излучающий узел, подключенный к генератору зондирующих импульсов и усилителю, триггер, генератор пилообразного напряжения, пороговый элемент, ключ, двухвходовый элемент совпадения, подключенный отним ия входов к выходу усилителя, и трехвходовый элемент совпадения, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены динамическое запоминающее устройство, формирователь импульсов и сумматор, при этом выход триггера через генератор пилообразного напряжения соединен с первыми входами «люча и сумматора, выход ключа через динамическое запоминающее устройство соединен с вторым входом указанного сумматора, выход которого через пороговый элемент соединен с входом формирователя импульсов, а первый и втюрой выходы формирователя импульсов соединены с первыми входами обоих элементов совпадения.

причем выход двухвходового элемента совпадения соединен с вторым входом трехвходового элемента совпадения, третий вход которого подключен к выходу триггера, второй вход последнего соединен с управляющим входом ключа и выходом трехвходового элемента совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

V/J