Датчик ультразвукового уровнемера Советский патент 1981 года по МПК G01F23/296 

(54) ДАТЧИК УЛЬТРАЗВУКОВОГО УРОВНЕМЕРА

; Изобретение относится к обласгн |Ульграавуковых измерений и ножег быть использовано в датчиках ультразвуковых уровнемеров, предназначенных для контро ля уровня различных жидкостей, в том числе криогенных, электропроводящих и агрессивных.Известны датчики ультразвуковых уро внемеров, содержащие приемный и передающий пьезопрео азователи, выполненные в виде стаканов с закрепленными на дне пьезоэлементами l. Недостатком такого датчика является недостаточно вьюокая помехоустойчивость н точность измерения уровня. Из известных датчиков ультразвуковых уровнемеров наиболее близким по техн чёской сущности является датчик ультразвукового уровнемера, сод жащий корпус, вертикально и соосно располож юые излучающий н приемный пьезопреобраэователн в вдде стаканов с закреплёнными на донышках пьезоэлементами .. Недостатком датчика является невысокая точность контроля уровня лри значительных скоростях измерения уровня жидкости в дикости, обусловленная cymsir стврванием жидкостного мостика межд)г мембраной верпсего прео азоватепя и пов хностью жидкости после ухода ее уровня ниже плоскости мемфаны в ; хвего преофазователя. Цепь изофетения - повышение точности контроля уровня жидкости. Указанная цель достнгается тем, что датчик снабжен насадкой, жестко закрепленной на преобразователе, выполненном в виде усеченного конуса с центральным сквозным отверстием по форле стакана кз несмачиваемого рабоi4€ жидкостью и не1фозрачного для ульгразвука матриала, причем в нижней частв насадки установлено упорное кольцо с радиальными щюрезями, имеющее ряд клиноофазных выступов, расположеввых по окружности кольца, диаметральво противоположные выступы кольца совщаеяы 38 межау собой перемычками, а между упоркымп ITo ibuoM и боковой поверхносгью насадки выполнена кольцевая канавка. На фиг. I изображена структурная схема предложенного датчика; на фиг. 2 наседка датчика, вид снизу. Датчик ультразвукового уровн ера содержит корпус I, VCM. фиг. I) излучающий и приемный преобразователи, выполненные в виде стаканов 2 и 3, на донышках которых закреплены прижатые к мембранам 4 и 5 пьезоэлементы 6 и 7. На верхний стакан 2 одета насадка 8, представляющая собой усеченный конус с соотношением диаметров верхнего и нижнего оснований 0,5-О,7 и высотой, равной 1-1,5 диаметра стакана 2. Нижняя часть насадки 8 выполнена в виде упорного.кольца 9 на котором расположены клинообразные выступы it), соединенные попарно перемычками 11, упираю щимися в мембрану 4. Нижнее основание конуса должно быть не ниже мембраны 4 в хнего стакана 2. Кольцо 9 отделяется от боковой поверхности конуса кольц ой канавкой t2. Упорное кольцо 9 снабжено прорезями 13 (см. фиг. 2) для предотвращения о азования воздушного или жидкостного колокола. Насадка 8 выполнена из несмачиваемого рабочей жидкостью и непрозрачного для ультразвука материала. Предлагаемый датчик работает следую щим образом. При поступлении электрического радио импульса, например, на пьезоэлемент 6. (фиг. I) электрические колебания преобразуются в ультразвуковые, которые при наличии в. промежутке между мембранами 4 и 5 излучающего и приемного преобразователей жидкости достигают приQviHoro пьвзоэлемента 7 и преобразуются в электрический импульс. При отсутствии жидкости между мемфанами преобразователей ультразвуковые колебания непоступают на приемный пьезоэлемент Таким образом, наличие или отсутствие импульса электрического напряжения на приемном пьезоэлементе свидетельствует ог,11али {ии жидкости между мембранами 4 и 5 прео азоватвлей или об отсутствии ее. Насадка 8 своей боковой товерхностью отводит стекающие со стен 1зерхнего стакана 2 капли жидкости, тем самым уменьшая время сушествования 5 идкостного мостика за счет прекращеия его подпитки. Клинообразные выстуЫ 10. с перемычкйми II (фиг. 2J дроят мостик и отводят жидкость, захва- едную прверхностью мемфаны прео аователя, уменьшая тем самым время онтактирования. Кольцевая канавка 12 насадки 8 обесечивает наилучшие условия для отвода т мембраны 4 жидкости, стекаемой со тенок верхнего стакана 2, при этом оковая поверхность насадки 8 может ыть выполнена гофрированной. При наличии жидкости мембраной 5 нижнего преобразователя и выступами Ю насадки 8 ультразвуковые колебания на мембрану 4 верхнего преобразователя практически не передаются, так как насадка 8 выполнена из материала с низким акустическим сопротивлением, например фторопласта. Формула изобретения Датчик ультразвукового уровн« ера, содержащий корпус, вертикально и соосно располож«1ные излучающий и приемный пьезопреобразователи в виде стаканов с закрепленными на донышках пьезоэлементами, отличающийся тем, чт :с целью повышения точности контроля уровня жидкости, он снабжен насадкой, жестко закрепленной на верхнем преобразователе, выполненном в виде ycef4eHHoго конуса с центральным сквозным отверстием по форме стакана из нбсмачнваемого рабочей жидкостью и непрозрачного для ультразвука , причем в нижней части насадки установлено упорное кольцо с радиальными прорезями, имеющее ряд клинообразных выступов, расположенных по окружности кольца, диаметрально противоположные выступы кольца соединены между собой перемычками, а между упорным кольцом и боковой по- в хностью насадки вьШолнена кольцевая канавка. Ис.точники ивфорт 1ашш, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторюкое свидетельство СССР № 416570, кл. G 01 F 23/28, 1971. 2.Бабшсов О. И. Контроль уровня с . тмыощью ультразвука. Сергия, Л. О., 1971 (прототип).