Ультразвуковой уровнемер Советский патент 1981 года по МПК G01F23/296 

1

Изоб1ретение относится к измерительной технике и может быть Использовано для дискретАого измерения уровня жидкях, в том числе агрессивных сред и сыпучих материалов.

Известны ультразвуковые уровнемеры, содержащие труб - штангу, на которой закреплён ряд двухщуповых пьезоэле трических датчиков, помещённых в стаканы друг против друга и возбуждаемых от генератора электрических колебаний 1.

Однако такие устройства обладают недостаточной функциональной надежностью, особенно прн контроле агресснвных жидкостей, имеющих, как правило, твердые включения или пузырьки воздуха, образованные при барботаже воздухом. Заполнение пузырьками воздуха и другими включениями сигнального зазора приводит к ложным срабатываниям уровнемера.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является ультразвуковой уровнемер, содержащий излучающий и приемный пьезоэлементы, генератор, подключенный к излучающему пьезоэлементу, установленному в торце волновода, помещенного в корпус, и измерительный прибор, соединенный с прнемным ньезоэЛёмёНтом

2.

Погрешностью такого уровнемера является невысок-ая точность измерения, вследствие большого рассеивания отражеиного ультразвукового луча, а также при повышенных температурах контролируемой среды.

Цель изобретения - повышение точности измерения ультразвукового уровнемера. Достигается это благодаря тому, что в

уровнемере на волноводе в направлении нормали к его продольной оси закреплен ряд стержней, свободные концы которых выведены из корпуса и закреплены в его стенке в местах узлов изгибных колебаний

стержней, при этом приемный пьезоэлемент размещен совместио с излучающим пьезоэлементом в торце волновода.

На чертеже нзображена структурная схема предлагаемого уровнемера.

Ультразвуковой уровнемер содержит пьезопреобразователь I с двумя системами электродов 2, 3 и 2, 4 образующими излучающий и приемный пьезоэлементы, установленные в торце волновода 5. К электродам 2 и 3 подключен генератор 6, а к электродам 2 и 4 - измерительный прибор 7.

На волноводе 5 в местах пучности его продольных колебаний закреплены стержни 8 с помощью резьбового соединения,

Крепление стержней 8 в стенке корпуса 9 уровнемера осуществляется с помощью стандартных уплотнений 10 или сварки в местах узлов изгибных колебаний стержней.

Стержни 8 имеют резонасные размеры по моде изгибных колебаний и закреплены в направлении нормали к продольной оси волновода 5. Волновод 5 с пьезопреобразователем 1 установлен внутри корпуса 9, при.этом свободные концы стержней 8 выведены из корпуса.

Работает предлагаемый ультразвуковой уровнемер следующим образом.

При включении генератора 6 волновод 5 совершает продольные колебания, которые передаются на стержни 8, заставляя их соверщать изгибные колебания.

При изменении уровня контролируемой среды стержни 8 поочередно погружаются в эту среду, вследствие чего резко уменьшается амплитуда их изгибных колебаний. Это приводит к ступенчатому повышению акустической нагрузки на волновод 5 и, соответственно, к ступенчатому изменению напряжения на выходе пьезопреобразователя 1 (электроды 2, 4), фиксируемого измерительным прибором 7. Пзменение выходного сигнала происходит дискретно пропорционально количеству стержней 8, погрузивщихся в контролируемую среду.

Предлагаемый уровнемер имеет высокую чувствительность. Поскольку он не имеет сигнальных зазоров, это позволяет использовать его для контроля уровня жидких агрессивных сред с газовыми или твердыми включениями. Кроме того пьезопреобразователь 1 не контактирует с контролируемой средой, поэтому он может применяться при повышенных температурах контролируемой среды.

Формула изобретения

Ультразвуковой уровнемер, содерл ащий излучающий и приемный пьезоэлементы, генератор, подключенный к излучающему пьезоэлементу, установленному в торце волновода, помещенного в корпус, и измерительный прибор, соединенный с приемным пьезоэлементом, отличающийся

тем, что, с целью повышения точности измерения, на волноводе в направлении нормали к его продольной оси закреплен ряд стержней, свободные концы которых выведены из корпуса и закреплены в его стенке в местах узлов изгибных колебаний, стержней, при, этом приемный пьезоэлемент размещен совместно с изл чающим пьезоэлементом в торце волновода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бабиков О, И. Контроль уровня с помощью ультразвука. - Энергия: Л. О., 1971, с. 50-51.. ..

2.Авторское свидетельство СССР № 322638, кл. G OlF 23/28, 1970 (прототип) .„

f

Ш 5ZJ 0