Ультразвуковой уровнемер

 

Ффтентио-т.-..-.;, ie

y, f,. л те; е

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 55:1- 5 -4

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к втоескоьа свидепльств (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено26.05.75 (21) 2137279/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.03.77.Бюллетень № 11 (45) Дата опубликования описания 30.05.77 (Я) M. Кл.>

6 01 F 23/28

Государственный комнтет

Совета Мнннстроа СССР оо делам нзобретеннй и отнрытнй (53) УДК 534.232. (088. 8) T. P. Рехельс, И. Д. Рубин, И. A. Наэиеь и P. М. Ахмедов (72) Авторы изобретения

Азербайджанский институт нефти н химии имени N. Азизбекова (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к технической акустике и может найти применение при разработке контрольно-измерительных приборов для определения уровня жидкости в закрытых резервуарах. 5

Известны ультразвуковые урэвнемеры с волноводами, свойства которых изменяются при переходе границы раздела жидкость-газ, что приводит к отражению ультразвуковой волны, распространяющейся по волноводу от мео- 1О та этого перехода (1). Однако эти уровнемеры недостаточно эффективны при измерениях больших уровней.

Наиболее близким к изобретению по сво- 1б ей технической сущности является ультразвуковой уровнемер, содержащий заполненную эталонной жидкостью урэвнемерную трубку, в стенках, которой образованы чередующиеся акустически прозрачные и непрозрач- 20 ные участки, механизм перемещения, приемный и излучающий электроакустические преобразователи, генератор синусоидальных колебаний и демодулятор, соединенный со счетчиком импульсов (21. Однако этот уровнемер 5 из-за большэгэ числа деталей не обладает высокой надежностью.

Цель изэбретения — повышение надежности уровнемера.

Указанная цель достигается благодаря тому, чтэ уровнемер содержит линейный трансформатор, первичная обмотка которого, соединенная с выходом генератора синусоидальных кэлебаний, размещена на металлическом сердечнике, установленном концентрично внутри урэвнемернэй трубки, а вторичная обмотка подключена к излучающему электроакустическому преобразователю, выполненному трубчатым, и эни вместе закреплены на катушке, свэбэдно скэльзящей пэ внутренней поверхности урэвнемерной трубки.

На фиг. 1 представлена схема уровнемера; на фиг. 2 — диаграмма электрических напряжений; на фиг. 3 — узел уровнемера с преобразователем, расположенным вне трубки.

Ультразвуковой уровнемер в зависимости эт вида кэнтрэлируемой жидкости и типа резервуара мэжет быть использован в двух режимах работы: в опросном и следящем, B первом режиме в него входят следующие ос551514 г!овные узлы: урэвнемерная трубка 1, заполненная эталонной жидкостью, в стенках которой образованы чередующиеся акустически прозрачные и непрозрачные участки 2, приемный преобразователь 3, трос 4, звукопог- 5 лотитель 5, механизм перемещения 6, генератор синусоидальных колебаний 7, усилительдемодулятор 8, счетчик импульсов 9.

Линейный трансформатор сэсгоит из первичной обмотки 10, распределеннэй по всей 10 высоте металлического сердечника 11, который установлен концентрично внутри уровнемерной трубки. Вторичная обмотка 12 линейного трансформатора соединяется с трубчатым пьезопреэбразователем 13 и устанавли-15 вается HQ катушке 14, свободно скэльзяшей по поверхности металлическэгэ серцечника.

Устрэйствэ работает следующим образом.

В исходном положении катушка с пьезэпреобразователем находится в верхней части 0 уровнемерной трубки. В момент опроса эна начинает опускаться с помощью механизма перемещения 6. Одновременно включается генератор синусоидальных колебаний 7, нагрузкой которого служит первичная обмотка

10. Создаваемое при этом электрол!агнитное поле наводит ЭДС в его вторичной обмотке

12.

При этом пьезопреэбразователь 13 начинает непрерывные ультразвуковые колебания, З0 направленные lIo перпендикуляру к внутренней поверхности уровнемерной трубки 1.

Ультразвуковой луч, распространяясь по эталонной жидкости, достигает внутренней поверхности уровнел ерной трубки. Если ка- у тушка с пьезопреэбразователем датчика уровня располагается выше уровня контролируемой жидкости, то ультразвуковой луч, вследствие большой разницы акустических сопротивлений воздуха (газа) и материала трубки, после многэкратногэ отражения от стенки трубки попадает на приемный преобразователь 3. Часть ультразвуковых лучей, распространяющихся в направлении дна урэвне-!

epHDI! трубки, пэглэ!дается размещаемым 45 здесь звукопэглэтителем 5. На выходе усилителя — демодулятора 8 при этом напряжение выходного сигнала будет равно нулю, так как на его вход поступают немэдулирован— ные по ампл» туде ко;!ебания. 50

Как т;-.!в!!э катушка с пь зопреэбразоваIeIIe;.; .;:ò!íê:I уровня пересекает границу разде,!д аз- ».:иди Jc гь, ультразвуковой луч !.аппо-. —.:-.-!р!!:;.г,!:.: -кп прощупывать урэвнемерную тр .бк .. !.. Т к., ои достиже!лии ак-усти- 55 !ее ки проз оач дог э участка "! рэвг!эмери ой труэлу !ll!ýõen!Iò в кэ!!трэлируелгую х(идкость (нс!гедствие In,.; < -.;; дк,.стичеслих сопротивлений материала т,,, бк!! и лэнтрэ,гируо!.!эй! жггдкэсти) и затухт" -; - э!! а,!р!: пг!э. эж- 60 дении акустически непрозрачного участка отражается от него и после многократного отражения от стенок трубки попадает на приемный преобразователь 3.

Благодаря наличию акустически неоднородных участков на поверхности уровнемерной трубки, по мере опускания катушки с пьезо преобразователем, преобразователь 3 будет принимать прерывистую последовательность импульсов, число которых соответствует числу акустически непрозрачных участков, пропорциональному уровню контролируемой жидкости. Работа устройства поясняется диаграммой напряжений (см. фиг. 2).

При работе в следящем режиме в ультразвукэвой уровнемер входят следующие основные узлы: акустически прозрачная уровнемерная трубка, заполненная эталонной жидкостью, приемник-пьезоэлемент, датчик уров. ня, звукопоглотитель, генератор импульсов, приемник, измеритель временных интервалов

В свою очередь, датчик уровня выполнен в виде линейного трансформатора, первичная обмотка которого наматывается равномерно по всей высоте металлического сердечника, устанавливаемого концентрично внутри уровнемерной трубки 1.

Вторичная обмотка линейного трансформатора, соединенная с трубчатым пьезопреобразователем, может быть размещена снаружи урэвнемерной трубки, например на кольцевом поплавке 15.

Формула изобретения

l. Ультразвуковой уровнемер, содержащий заполненную эталонной жидкостью уровнемерную трубку, в стенках которой образованы чередующиеся акустически прозрачные и непрозрачные участки, механизл! перемещения, приемный и излучающий электрэакустические преобразователи, генератор синусоидальных колебаний и демодулятор, соединенный со счетчиком импульсов, о т л и ч а ю .ц и йс я тем, что, с целью повышения надежности, урэвнемер сэдержит линейный трансформатор, первичная обмотка которэго, соединенная с выходом генератора синусоидальных колебаний, размещена на металлическом сердечнике, установленном концентричнэ внутри уровнемерной трубки, а вторичная обмотка подключена к излучающему электроакустическому преэбразэвателю, выполненному трубчатым, и эни совместно закреплены на катушке, свободно скользящей вдоль оси уровнемерной тр бки.

2. Уровнемер по и. 1, о т л и ч а ю— тц и и с я тем, что, первичная обмотка ли551514 фИГ Ф гг нейнэго трансформатора намотана равномерно по всей длине металлического сердечника, а вторичная обмотка и трубчатый преобразователь установлены внутри уровнемерной трубки концентрично с ней. 5

3. Уровнемер по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что вторичная обмотка и

6 трубчатый преобразователь установлены вне уровнемерной трубки кэнцентрично с ней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство № 322634, М. Кл . G 01 Р 23/28, 1970.

2. Патент СЛА № 2 707 160, кл.

73-290, 1957 (прототип) .