Ультразвуковой уровнемер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сацналнстнческнх

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 03Х.1971 (№ 1654640/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано Ol.!!!.1973. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 25.IV.1973

М. Кл. б Olf 2.3/28

Комитет по делам изобретаннй н аткрытнй прн Совете 1т1нннстрсв

СССР

УДК 681.128.82(088.8) Авторы изобретения

Б. В. Дюдин и Л. Ф. Лепендин

Таганрогский радиотехнический институт

Заявитель

УЛЪТРАЗВУКОВОЙ УРОВНEMEP

Изобретение относится к области измерения уровня ультразвуковыми уравнемерами.

Известные ультразвуковые уровнемеры содержат чувствительный элемент в виде излучающего и приемного волновода, пьезоэлектрические преобразователи, генератор радиоимпульсов, электронный измерительный блок и индикатор. Принцип работы их заключается в том, что измеряется время прохождения упругого импульса от пьезоизлучателя, закрепленного в верхней части излучающего волновода до пьезоприемника, укрепленного в верхней части приемного волновода. Время прохождения сигнала пропорционально расстоянию до границы раздела газ — жидкость.

Чувствительный элемент у таких устройств может быть выполнен в виде двух параллельных стержней, в виде двух параллельных спиралей или коаксиально расположенных труб.

Однако в таких уровнемерах акустический сигнал, несущий информацию об уровне, проходит в контролируемой среде некоторый путь, что вносит дополнительные погрешности в результате измерения, особенно при измерении уровня в кипящих или загазованных жидкостях. При передаче упругой энергии от излучающего волновода к приемному происходит искажение упругого импульса за счет возбуждения в приемном волноводе большого числа мод, что вносит искажения при индикации времени прохождения сигнала. Из-за акустических наводок в местах крепления волноводов к фланцам возникают дополнительные акустические помехи, повышающие общий

5 уровень шумов. Кроме того, так как передача сигнала от волновода к волноводу происходит в некотором слое жидкости и вследствие дифракции ультразвуковых волн на концах волноводов, в нижней части датчиков таких уров10 иемеров существует значительная мертвая зона.

Предлагаемый уровнемер от.шчается от известных тем, что в Hpм чувствительный элемент выполнен в виде U-образно изогнутой

15 трубки. На одном конце трубки крепится излучатель, а иа другом — приемник ультразвуковых волн. Для измерения уровня используется эффект трансформации упругой волны на границе раздела газ — жидкость. Суть

20 эффекта заключается в том, что фазовая скорость нормальной волны, распространяющейся по трубке в свободном состоянии, orëèчается от фазовой скорости упругих воли, распространяющихся по трубке, погруженной

25 в жидкость.

На чертеже изображен схематично уровнемер.

На концах волновода 1, который является чувствительным элементом уровнемера, укреп30 лены пьезоэлектрические излучатель 2 и при372455

Предмет изобретения

Составитель Ж. Теслер

Редактор О. Филиппова Текрсд Л. Богданова Корректоры: H. Прокуратова и Е; Михеева

Заказ 1149j12 Изд. № 293 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская наб., д, 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2 емник 3 осесимметричных упругих нормальных волн. Излучатель 2 электрически соединен с генератором 4 радиоимпульсов, блоком задержки 5 и измерительным блоком б. Приемник 8 электрически связан с усилителем 7, измерительным блоком 8 и индикатором.

Радиоимпульсы, вырабатываемые генератором 4, поступают на излучатель ультразвуковых волн, блок задержки 5 и измерительный блок б. Излучатель преобразует электрические сигналы в упругие импульсы, которые распространяются вдоль оси трубы в виде осесимметричных волн с фазовой скоростью V.

Достигнув поверхности жидкости со стороны газа, импульсы продолжают распространяться уже с фазовой скоростью, отличной от первоначальной, т. е. Г.

По колену трубки упругие волны поступают на второй участок трубки и достигают приемника 8, где снова преобразуются в радиоимпульсы. Принятый сигнал усиливается усилителем 7 и подается на вход измерительного блока б. На этот же вход подается сигнал о|т генератора, задержа IHbIH íà время:

1

) т где l — расстояние от излучателя до приемника упругих волн;

V — фазовая скорость т-й моды нормальной волны для цилиндра в воздухе, Разность времен между сигналом, прошедшим через чувствительный элемент и задер?KBHHbIM зондирующим импульсом, пропорциональна уровню контролируемой жидкости.

Ультразвуковой уровнемер, содержащий

15 чувствительный элемент, пьезоэлектрические преобразователи, генератор радиоимпульсов, электронный измерительный блок и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, работоспособности в сильнопо20 глощающих средах и упрощения конструкции, чувствительный элемент выполнен в виде

U-образно изогнутой трубки, на одном конце которой расположен пьезоизлучатель, а на другом — пьезоприемник.