Ультразвуковой сигнализатор уровня Советский патент 1983 года по МПК G01F23/296 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ

Изобретение относится к технике контроля уровня жидких сред и может применяться в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности .

Известно устройство для сигнализации уровня, содержащее автогенератор в виде усилителя с акустическим датчиком, состоящим из излучающего и приемного преобразователей, и индикаторную схему 1.

Недостатком известного устройства является низкие точность и надежность измерения.

Наиболее близким к изобретению является датчик уровня, содержащий приемно-излучающий преобразователь, подключенный к усилителю и импульсному генератору, выход которого через первый каскад задержки подключен к генератору строб-импульса, каскад отсечки, пиковый детектор, аттенюа тор, усилитель-ограничитель, детектор-, интегратор и релейный каскад 2.

Недостатком данного устройства является низкая надежность индикации уровня.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой сигнализатор уровня снабжен вторым каскадом задержки, вторым генератором строб-импульса, управляемым интегратором и двумя электронными ключами, причем вход второго каскада задержки подключен к импульсному генераторуf его выход через второй генератор строб10импульса и первый электронный ключ подключен к второму входу каскада отсечки, первый вход которого через второй интегратор подключен к выходу первого генератора строб-импульса,

15 а выход - к первому интегратору,при этом первый вход второго электронного ключа подключен к выходу усилителя, второй вход - к выходу первого генератора строб-импульса, а его вы20ход через пиковый детектор подключен к второму интегратору.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, вырабаты25ваемых в устройстве.

Устройство содержит приемно-излучаюш.ий пьезодатчик 1, установлейный на стенке резервуара с жидкостью, импульсный генератор 2, блок выра30ботки строб-импульса 3, состоящего из первого каскада задержки 4 и пер вого генератора строб-импульса 5, приемно-усилительный блок 6. Приемно-усилительный блок содержит усили тель 7, первый электронный ключ 8, второй каскад задержки 9 и второй генератор строб-импульса 10. Формирующий блок 11 содержит интегратор 12 и релейный каскад 13. Второй электронный ключ 14 через пиковый детектор 15 и. управляемый интеграто 16 соединен с каскадом отсечки 17, Обозначения на фиг.2: и - напря жение, снимаемое с пьезодатчика, . причем возрастание амплитуды при отсутствии жидкости за стенкой резервуара показано штриховой линией; - напряжение на выходе генератора строб-импульса; Ug - напряжение на выходе блока выработки строб-импульса; напряжение на выходе пикового детектора; П,- напряжение на выходе управляемого интегратора; U-,-y - напряжение на выходе каскада отсечки; U, - напряжение на выходе интегратора; U-jg постоянное напряжение в блоке 15,. относительно кото рого отсчитывается ± А . Устройство работает следующим образом. С импульсного генератора 2 перио дически поступают импульсы на возбуждение пьезодатчика 1. После окончания действия импульса возбужд НИН начинаются автоколебания пьезопреобразователя, и в стенку резервуара поступают ультразвуковые коле бания, которые, многократно отражаясь от внутренней поверхности стенки и взаимодействуя с ней, образуют сложную картину электрических колебаний (и на фиг,2)„ При отсутствии жидкости за стенкой резервуара амплитуда определенных участков колебательной характеристики возрастает. Колебания пьезодатчика усиливаются усилителем 7 и проходят чере ключевой каскад 8 в течение времени t, которое определяет строб-импуль с выхода генератора строб-импульса 10. Усиленные импульсы с выхода кас када 7 поступают также на электронный ключ 14 и проходят через него на вход пикового детектора в течение времени t, которое определяет строб-импульс с выхода блока выработки строб-импульса 3. Время t зто время первых периодов колебательной характеристики, в течение которого не изменяется амплитуда колебаний при изменении уровня жидкости . На выходе пикового детектора 15 выделяется напряжение, равное пиковой амплитуде поступивших за время t колебаний. Одновременно с началом поступления колебаний на вход пикового детектора открывается вход управляемого интегратора 16, который управляется тем же стробимпульсом, что и электронный ключ 14. После окончания действия стробимпульса с выхода блока 3 закрывается ключ 14. Управляемый интегратор . 16к этому времени линейно зарядился до определяемого постоянной времени заряда напряжения. С этого момента начинается экспоненциальный разряд управляемого интегратора 16 через управляющий вход каскада отсечки 17. С этого же момента начинается действие строб-импульса с выхода генератора строб-импульса 10 и поступление усиленных колебаний на вход каскада отсечки. Поступающие колебания обрезаются снизу на уровне управляющего напряжения, поступающего с наскада 16. Выделенный каскадом отсечки 17видеоимпульс длительностью tg при наличии жидкости и t при ее отсутствии интегрируется каскадом 12. Величина напряжения на выходе интег-. ратора 12 зависит от уровня жидкости в резервуаре. Сравнивая -полученное с интегратора 12 напряжение в релейном каскаде 13 с постоянньлм опорным н-апряжением Е , мы выделяем + л и й , которые говорят об отсутствии или наличии жидкости за стенкой резервуара. При изменении колебательной характеристики пьезодатчика/ например из-э,а нарушения акустического контакта со стенкой резервуара, изменяется амплитуда всех периодов колебаний с пьезодатчика. Это изменение отследится уровнем напряжения заряда на управляемом интеграторе 16, что приведет к параллельному смещению экспоненты разряда вверх или вниз. Таким образом, уровень отсечки следует за амплитудой импульсов колебательной характеристики, которая соответствует состоянию наличия жидкости за стенкой резервуара. Применение ультразвукового сигнализатора уровня выгодно во многих областях промышленности, так как он имеет существенные преимущества по надежности индикации уровня независимо от изменений условий эксплуатации. Формула изобретения Ультразвуковой сигнализатор уровня, содержащий приемно-.излучающий преобразователь, подключенный к усилителю и импульсному генератору, выход которого через первый каскад задержки подключен к первому генератору строб-импульса, каскад отсечки, пиковый детектор, а также последовательно соединенные первый интегратор и релейный каскад, отличающийся тем, что, с целью

повышения надежности, он снабжен вторым каскадом задержки, вторым генератором строб-импульса, управляемым интегратором и двумя электронными ключами, причем вход второго каскада задержки подключен к импульсному генератору, его выход через второй генератор строб-импульса и первый электронный ключ подключен к второму входу каскада отсечки, первый вход которого через второй интегратор подключен к выхоДу первого генератора строб-импульса, а выход - к nepBcwy интегратору, при

этом первый вход второго электронного ключа подключен к выходу усилителя, второй вход - к выходу первого генератора строб-импульса, а его через пиковый детектор подключен к второму интегратору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

2.Авторское свидетельство СССР № 581380, кл. G 01 F 13/00, 1976 (прототип).