Ультразвуковой уровнемер

 

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к приборам непрерывного контроля уровня жидких сред, в основу которых положен принцип эхо-импульсной локации. Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерений. Уровнемер содержит приемоизлучающий акустический преобразователь, приемовозбуждающее устройство, генератор тактовых импульсов, триггер, формирующий временной интервал, пропорциональный измеряемому уровню, временной селектор, генератор счетных импульсов и счетчик, преобразующие временной интервал в число. Повышение достоверности результатов измерения достигается введением периодического самоконтроля работоспособности уровнемера. Контроль основан на использовании в качестве приемного импульса затухающих колебаний акустического преобразователя, вызванных его дополнительным возбуждением и вдвинутым относительно основного возбуждения. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня в резервуарах. Целью изобретения является повышение достоверности результатов измерений путем обеспечения самоконтроля работоспособности уровнемера. На фиг. 1 приведена структурная схема ультразвукового уровнемера; на фиг. 2 - временные диаграммы работы уровнемера. Ультразвуковой уровнемер содержит приемоизлучающий акустический преобразователь 1, приемовозбуждающее устройство 2, первую схему 3 совпадения, первый ждущий генератор 4, RS-триггер 5, элемент 6 задержки, временной селектор 7, генератор 8 импульсов, счетчик 9, вторую схему 10 совпадения, вентили 11, генератор 12 тактовых импульсов, делитель 13 частоты, второй ждущий генератор 14, третий ждущий генератор 15, формирователь 16 импульсов, схему 17 сложения. К выходу уровнемера подключен регистратор 18. Для пояснения работы уровнемера на временных диаграммах фиг. 2 обозначены эпюры выходных напряжений следующих узлов уровнемера: 19 - выход генератора 12 тактовых импульсов; 20 - выход делителя 13 частоты; 21 - выход первого ждущего генератора 4; 22 - выход второго ждущего генератора 14; 23 - выход третьего ждущего генератора 15; 24 - выход формирователя 16 импульсов; 25 - выход схемы 17 сложения; 26 - эпюры сигналов на приемоизлучающем акустическом преобразователе 1; 27 - выход приемовозбуждающего устройства 2;
28 - выход второй схемы 10 совпадения;
29 - выход элемента 6 задержки;
30 - выход RS-триггера 5;
31 - выход временного селектора 7. Уровнемер в режиме измерения работает следующим образом. Генератор 12 вырабатывает короткие прямоугольные импульсы (эпюра 19 на фиг. 2), которые устанавливают в исходное состояние счетчик 9 по входу R и RS-триггер 5 по входу R2, а также производят запуск первого ждущего генератора 4 и элемента 6 задержки. Кроме того, импульсы 19 генератора 12 поступают на вход делителя 13 частоты и один из входов схемы 17 сложения. Схема 17 сложения обеспечивает прохождение на ее выход импульсов от генератора 12 или от формирователя 16. Импульсы генератора 12, прошедшие через схему 17 сложения, поступают на вход приемовозбуждающего устройства 2 (эпюра 25), которое формирует видеоимпульсы (или радиоимпульсы), подаваемые на приемоизлучающий акустический преобразователь 1 для возбуждения ультразвуковых колебаний. Электрический импульс возбуждения приемоизлучающим акустическим преобразователем 1 преобразуется в ультразвуковой импульс, который после распространения в контролируемой жидкости и отражения от границы раздела жидкость-газ возвращается на акустический преобразователь 1 и снова преобразуется в электрический приемный импульс. Приемный импульс, а также затухающие электрические колебания (эпюра 26) приемоизлучающего акустического преобразователя 1, вызванные его возбуждением, после усиления приемовозбуждающим устройством 2 поступают на один из входов второй схемы 10 совпадения (эпюра 27). Схема 10 совпадения импульсами ждущего генератора 4 (эпюра 21) блокируется для запрета прохождения на ее выход усиленных затухающих колебаний, вызванных возбуждением акустического преобразователя 1. На выход схемы 10 совпадения в режиме измерения проходят только усиленные приемные импульсы (эпюра 28). Формирование временного интервала (эпюра 31), пропорционального измеряемому уровню жидкости, производится с RS-триггером 5. Начало интервала соответствует приходу на вход RS-триггера 5 импульса с элемента 6 задержки (эпюра 29), а конец интервала - приходу на вход R1 приемного импульса с выхода схемы 10 совпадения. Для преобразования временного интервала в последовательность импульсов с выхода RS-триггера 5 он поступает на один из входов временного селектора 7, на другой вход которого следуют импульсы с выхода генератора 8. При поступлении на временной селектор 7 преобразуемого временного интервала на его выходе следует последовательность импульсов (эпюра 31) с частотой генератора 8, Подсчет числа этих импульсов в последовательности осуществляется счетчиком 9. Код, записанный в счетчик 9, через вентили 11 поступает на вход регистратора 19. Управление вентилям 11 производится с выхода схемы 3 совпадения, которая обеспечивает выдачу кода только после окончания подсчета импульсов. В режиме контроля работоспособности уровнемер работает следующим образом. При появлении на выходе делителя 13 частоты перепада напряжения, например отрицательного (эпюра 20, момент времени t₁ на фиг. 2), происходит последовательный запуск ждущих генераторов 14 (эпюра 22) и 15 (эпюра 23). По заднему фронту импульса ждущего генератора 14 с помощью формирователя 16 формируется короткий прямоугольный импульс (эпюра 24, время t₂ на фиг. 2), который поступает на один из входов схемы 17 сложения. Этот импульс после прохождения приемов возбуждающего устройства 2 производит дополнительное возбуждение акустического преобразователя 1. Усиленные с помощью приемовозбуждающего устройства 2 электрические затухающие колебания акустического преобразователя 1, вызванные его дополнительным возбуждением, следуют на вход схемы 10 совпадения. Схема 10 совпадения по другим входам закрыта импульсами ждущих генераторов 14 и 15 для прохождения на ее выход сигналов с выхода приемовозбуждающего устройства 2. С момента окончания импульса на выходе ждущего генератора 15 (время t₃ на фиг. 2) схема 10 совпадения открыта и появившиеся на ее выходе импульсы от дополнительного возбуждения акустического преобразователя 1 по входу R1 триггера 5 формируют задний фронт контрольного временного интервала. Дальнейшее преобразование временного интервала осуществляется так же, как и в режиме измерения. В результате преобразования на выходе уровнемера будет сформирован контрольный код, повторяющийся с периодом, определяемым коэффициентом деления делителя 13 частоты и периодом следования импульсов генератора 12.

Формула изобретения

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР, содержащий акустический преобразователь, соединенный с приемоизлучающим устройством, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, генератор импульсов, соединенный с временным селектором, счетчик, счетный С-вход которого подключен к выходу временного селектора, установочный R-вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов, вентили, с первыми входами которых поразрядно соединены выходы счетчика, вторые входы вентилей соединены с выходом первой схемы совпадения, регистратор, входы которого соединены с выходами вентилей, а первый вход первой схемы совпадения - с входом временного селектора, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерений путем обеспечения контроля работоспособности, в него введены RS-триггер, вторая схема совпадений, делитель частоты, первый, второй и третий ждущие генераторы, формирователь импульсов, схема сложения, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен через делитель частоты, второй и третий ждущие генераторы с первым входом второй схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом второго ждущего генератора, и входом формирователя импульсов, третий вход второй схемы совпадения соединен с выходом приемовозбуждающего устройства, а четвертый вход - с выходом первого ждущего генератора и вторым входом первой схемы совпадения, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым R-входом RS-триггера, с входом первого ждущего генератора, входом элемента задержки, и первым входом схемы сложения, второй вход которой соединен с выходом формирователя импульсов, а выход - с приемовозбуждающим устройством, второй R-вход RS-триггера соединен с выходом второй схемы совпадений, S-вход соединен с выходом элемента задержки, а выход RS-триггера - с входом временного селектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2