Акустический уровнемер

 

Изобретение относится к измерению уровня акустическими методами. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и достоверности измерений акустического уровнемера. При включении питания блок 18 возбуждения возбуждает с помощью излучателя 8 зондирующий акустический импульс, который, отразившись от поверхности жидкости, достигает входа приемника 9. Последний преобразует акустический импульс в электрический. Усиленный импульс выхода приемника 9 поступает на вход компаратора 12, и при достижении уровня источника 14 опорного напряжения срабатывает компаратор 12. Измененный блоком 15 по длительности и времени поступления выходной импульс компаратора 12 является стробирующим для компаратора 16, и последний осуществляет фильтрацию сигнала по частоте, реализуя функцию полосового фильтра. Кроме того, выходной импульс блока 15 укорачивается сигналом с выхода одновибратора 17, что исключает возможность воздействия следующих непосредственно за сигналом помех. При достижении входным сигналом уровня нуля срабатывает компаратор 16, по которому срабатывает одновибратор 17 и синхронизируется блок 18, возбуждая вновь с помощью излучателя 8 зондирующей импульс. Выходной сигнал поступает также на триггер 2 и счетчик 5. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 F 23/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4603142/24-10 (22) 09.11.88 (46) 23.12.90. Бюл. М 47 (71) Проектно-конструкторский и технологический институт "Водавтоматика и метрология" (72) Е.А. Эдель, И,Б. Хан, Ю.И, Абгаров и

О.В. Маевский (53) 681.128.82 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1530926, 29,06,88, (54) АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР (57) Изобретение относится к измерению уровня акустическими методами. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и достоверности измерений акустического уровнемера, При включении питания блок

18 возбуждения возбуждает с помощью излучателя 8 зондирующий акустический импульс, который, отразившись от поверхности жидкости, достигает входа приемника 9. Последний преобразует аку„„Ж„„1615559 А1 стический импульс в электрический. Усиленный импульс с выхода приемника 9 поступает на вход компаратора 12 и при достижении уровня источника 14 опорного напряжения срабатывает компаратор 12.

Измененный блоком 15 по длительности и времени поступления выходной импульс компаратора 12 является стробирующим для компаратора 16, и последний осуществляет фильтрацию сигнала по частоте, реализуя функцию полосового фильтра. Кроме того, выходной импульс блока 15 укорачивается сигналом с выхода одновибратора 17, что исключает возможность воздействия следующих непосредственно за сигналом помех. При достижении входным сигналом уровня нуля срабатывает компаратор 16, по 3 которому срабатывает одновибратор 17 и синхронизируется блок 18, возбуждая вновь с помощью излучателя 8 зондирующий импульс. Выходной сигнал поступает также на триггер 2 и счетчик 5. 3 ил.

1615559

10

30

Изобретение относится к области измерения расстояния акустическим способом.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и достоверности измерения акустического уровнемера.

Указанная цель достигается тем, что акустический уровнемер, содержащий триггер формирования строба, выходы которого соединены с первым и вторым входами счетчика, третий вход которого соединен с выходом частотного датчика температуры, и автоциркуляционный измерительный канал, содержащий последовательно соединенные приемник акустических колебаний, усилитель и компаратор и стробируемый компаратор, одновибратор, блок возбуждения и излучатель, а также источник опорного напряжения, первая шина которого подключена к второму входу компаратора, а вторая шина — к второму входу соединенно-! го первым входом с первым выходом компаратора стробируемого компаратора, выход одновибратора подключен к входу триггера формирования строба, дополнительно снабжен управляемым блоком задержки; вход которого подключен к выходу компаратора, выход — к стробирующему входу стробируемого компаратора, а управляющий вход — к выходу одновибратора и входу блока возбуждения, при этом управляемый блок задержки содержит последовательную цепь из триггера, параллельно соединенных резистора и диода и элемента ИЛИ. между первым входом которого и второй шиной источника опорного напряжения включен конденсатор, и последовательную ! цепь из одновибратора и элемента И, вход которой соединен с первыми входами триггера и управляемого блока задержки, а выход — с выходом управляемого блока задержки, второй вход элемента И связан с выходом триггера, второй вход элемента

ИЛИ вЂ” с управляющим входом управляемого блока задержки, а выход — с вторым входом триггера, третий вход которого подключен к первой шине источника напряжения, вторая шина которого соединена с второй шиной источника опорного напряжения.

В предлагаемом акустическом уровнемере достигается повышение помехоустойчивости путем введения в автоциркуляционный измерительный канал дополнительного Ф ВЧ, образующего с имеющимся ФНЧ полосовой фильтр с идеальной (прямоугольной) частотной характеристикой, причем полоса пропускания фильтра автоматически регулируется (сужается), что дополнительно повышает достоверность измерения.

На фиг, 1 представлена структурная схема акустического уровнемера; на фиг. 2— схема управляемого блока задержки; на фиг. 3 — временная диаграмма работы уровнемера.

Акустический уровнемер (фиг, 1) содержит автоциркуляционный измерительный канал 1, подключенный к входу триггера 2 формирования строба, первый 3.1 и второй

3.2 выходы KoTopofо соединены соответственно с первым 4.1 и вторым 4.2 входами счетчика 5, третий вход 6 которого подключен к выходу частотного датчика 7 температуры. Автоциркуляционный измерительный канал 1 выполнен в виде излучателя 8 и приемника 9 акустических колебаний, установленных в измерительной трубе 10 и включенных в схему автоциркуляции с усилителем 11, компаратором 12. соединенным вторым входом с первой шиной 13 источника 14 опорного напряжения, управляемым блоком 15 задержки, управляющий вход которого подключен к выходу автоциркуляционного измерительного канала 1, стробируемым компаратором 16, первый вход которого связан с входом компаратора

12 и выходом усилителя 11. а второй вход— с второй шиной источника 14 onopHoro t!апряжения, одновибратором 17, выход которого подключен к выходу автациркуляционного измерительного канала 1, и блском 18 возбуждения. Управляемый блок 15 задержки (фиг. 2) выполнен в виде связей между одновибратором 19, триггером 20, элеиментом И 21„элементом

ИЛИ 22, конденсатором 23, резистором 24, диодом 25 и первой 26 и второй 27 шинами источника питания.

Уровнемер работает следующим образом.

При включении питания блок 18 возбуждения, выполненный, например, в виде синхронизируемого автогенератора, возбуждает с помощью излучателя 8 зондирующий акустический импульс в измерительной трубе 10 (волноводе), который, отразившись от поверхности жидкости, достигает входа приемника 9 и воспринимается им. Последний преобразует акустический импульс в электрический, а < силитель 11 усиливает его.

Усиленный импульс 28 (фиг. 3) поступает на первый вход компаратора 12 и при достижении уровня 29 источника 14 опорного напряжения вызывает срабатывание компаратора 12. По фронту импульса ЗО с выхода последнего срабатывает блок 15 задержки, максимальное время задержки заднего фронта импульса 30 Т»;«. которого оп редел яется длител ьн остью импульса ЗО

1615559

Тз1, формируумого одновибратором. собранным на триггере 20, конденсаторе 23, резисторе 24 и диоде 25. Время задержки переднего фронта импульса ЗО Тзп определяется длительнОстью Т32 одновибратора

19, Таким образом, импульс 30 может быть как расширен, так и сужен в зависимости от требуемой полосы Ю пропускания автоциркуляционного измерительного канала 1.

При этом

Ь1—

2ттз! +тэк) 2 гты+тзкj (1) где Тзк — время задержки срабатывания компаратора 12 по отношению к началу (моменту появления) сигнала 28, с.

Измеренный блоком 15 по длительности и времени поступления выходной импульс компаратора 12 (позиция 33, фиг. 3) является стробирующим для компаратора

16 и последний осуществляет таким образом в соответствии с выражением (1) фильтрацию сигнала по частотному признаку, реализуя функцию полосового фильтра с идеальной (прямоугольной) частотной характеристикой.

Кроме того, выходной импульс 33 блока

15 задержки автоматически укорачивается сигналом с выхода одновибратора 17, т. е. сразу после приема сигнала, что исключает возможность воздействия следующих непосредственно за сигналом помех, т, е. повышает достоверность результата измерения, При достижении входным сигналом 28 уровня нуля срабатывает стробирующий компаратор 16 формирует импульс 34, по которому взводится одновибратор 17 и синхронизируется генератор 18, возбуждая вновь с помощью излучателя 8 зондирующий акустический импульс в волноводе 10, т.е. процесс повторяется и наступает режим автоциркуляции зондирующего импульса, Выходной сигнал 35 одновибратора 17 поступает также на счетный вход триггера 2

40 формирования строба, вырабатывающего старт-стопные сигналы 3G.1 и 36.2 для счетчика 5, Промежуток воемени между сигналами "Старт" 36.1 (с выхода 3.1) и "Стоп" 36.2 (с выхода 3.2) заполняется импульсами высокой частоты (не показаны), поступающими с выхода частотного датчика 7 температуры на вход 6 счетчика 5. Это позволяет зарегистрировать счетчиком 5 длительность периода автоциркуляции Тч зондирующего импульса, соответствующего расстоянию до уровня жидкости с одновременной компенсацией температурной погрешности измерения.

Формула изобретения

Акустический уровнемер, содержащий триггер, счетчик, частотный датчик температуры, излучатель и приемник акустических колебаний, измерительную трубу, усилитель, первый компаратор, источник опорного напряжения, блок задержки, второй компаратор, одновибратор, блок возбужде-. ния и источник напряжения, о т л и ч à юшийся тем, -no, c целью повышения помехоустойчивости и достоверности измерений, блок задержки состоит из одновибратора, элемента И, О-триггера, элемента

ИЛИ, цепочки из резистора, диода и конденсатора, при этом вход одновибратора блока задержки и первый вход триггера подключены к выходу первого компаратора, а выходы одновибратора блока задержки и триггера соединены с первым и вторым входами элемента И соответственно, выход которого соединен с входом второго компаратора, выход триггера подключен также к первым выводам параллельно соединенных резистора и диода, второй вывод которых соединен с первым входом элемента ИЛИ, конденсатор с источником опорного напряжения, второй вход элемента WIN соединен с выходом однсвибратора, а выход — с вторым входом триггера, третий вход которого соединен с источником напряжения.

1615559

Составитель Л. Васильков

Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор Е. Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3980 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5