[1]Ультразвуковой уровнемер.
[2]Полезная модель относится к. ультразвуковым локационным измерителям уровня жидкости в резервуарах на автозаправочных станциях и нефтебазах, а также в химической, нефтяной и других отраслях народного хозяйства.
[3]Известен ультразвуковой уровнемер А. С. СССР № 1064147, кл. G 01 F 23/28, Ультразвуковой уровнемер. - опубл.30.12.1983. Бюл. № 48, содержащий генератор импульсов возбуждения, устройство для устранения погрешности от непостоянства скорости ультразвука, выполненное в виде ультразвуковой линии задержки с приемо-излучаюпщми пьезопреобразователями, погруженными в жидкость уровень которой измеряется, генератор стробирующих импульсов, приемные устройства, измерительные триггеры и устройства для обработки и индикации полученной информации. Компенсация скоростной погрешности, обусловленной зависимостью скорости ультразвука от температуры и химического состава контролируемой жидкости, осуществляется за счет того, что измерение времени распространения ультразвуковых колебаний в измерительном канале, производится с помощью контура автоциркуляции в ультразвуковой линии задержки, так что период циркуляции зависит от скорости ультразвука в контролируемой среде и, следовательно, результата измерений, то есть количество циклов за время измерения уровня, не зависит от скорости ультразвука в контролируемой среде.
[4]Недостатком известного устройства является наличие погрешности измерений, обусловленной градиентом скорости ультразвука в жидкости в вертикальной плоскости из-за градиента температуры и плотности.
[5]Известен ультразвуковой уровнемер Патент СССР № 1757304, МКИ G 01 F 23/28, Ультразвуковой уровнемер /Цехановский С.А., Макаров B.C., Уханов Л.И., Козлов Ю.В.- опубл. 30.08.1994, Бюл. № 16, выбранный в качестве прототипа, содержащий многоканальный генератор, генератор стробирующих импульсов, блок обработки и индикации, измерительный и эталонный канал, каждый из которых состоит из последовательно соединенных обратимого
[8]электроакустического преобразователя, усилителя и триггера, первый вход которого подключен к выходу усилителя, при этом эталонный канал содержит отражатель, первый и второй выходы многоканального генератора подключены соответственно к обратимым электроакустическим преобразователям измерительного и эталонного каналов, а его третий выход подключен к входу генератора стробирующих импульсов, первый выход которого подключен к второму входу триггера измерительного канала, выход которого подключен к первому входу блока обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу триггера эталонного канала, который снабжен трубой с продольной щелью, к верхнему концу которой прикреплен введенный поплавок, при этом труба установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости, отражатель и обратимый электроакустический преобразователь эталонного канала закреплены внутри трубы, а второй выход генератора стробирующих импульсов подключен к второму выходу триггера эталонного канала.
[9]Недостатком прототипа является наличие мертвой зоны, обусловленной вертикальным расположением обратимого электроакустического преобразователя, а также низкой надежностью вследствие возможного засорения акустического тракта осадком измеряемой жидкости.
[10]Задача полезной модели - уменьшение нижнего предела измерения уровня и повышение надежности ультразвукового уровнемера.
[11]Поставленная задача достигается тем, что в ультразвуковом уровнемере, содержащем многоканальный генератор, генератор стробирующих импульсов, блок обработки и индикации, измерительный и эталонный канал, электронная часть каждого из которых состоит из последовательно соединенных обратимого электроакустического преобразователя, усилителя и триггера, первый вход которого подключен к выходу усилителя, при этом эталонный канал содержит отражатель, первый и второй выходы многоканального генератора подключены соответственно к обратимым электроакустическим преобразователям измерительного и эталонного каналов, а его третий выход подключен к входу генератора стробирующих импульсов, первый выход которого подключен к второму входу триггера измерительного канала, выход которого подключен к первому входу блока обработки и индикации, второй вход которого подключен к
[12]выходу триггера эталонного канала, акустическая часть эталонного канала выполнена в виде трубы с продольной щелью, к верхнему концу которой прикреплен поплавок, при этом труба установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости, отражатель и обратимый электроакустический преобразователь эталонного канала закреплены внутри трубы, а второй выход генератора стробирующих импульсов подключен к второму входу триггера эталонного канала. Согласно полезной модели акустическая часть измерительного канала выполнена в виде Г-образной трубы, состоящей из вертикального и горизонтального участка с отверстием в нижней части для удаления отложений, а в горизонтальном участке трубы размещены преобразователь, излучающая поверхность которого расположена вертикально, и отражатель ориентированный под углом 45° к поверхности преобразователя в результате чего, независимо от величины мертвой зоны излучателя минимально контролируемый уровень становится меньше на половину диаметра трубы.
[13]На фиг. 1. представлена функциональная схема уровнемера.
[14]Ультразвуковой уровнемер содержит резервуар 1 горизонтального типа (т. е. высота резервуара меньше его длины), многоканальный генератор 2 импульсов возбуждения, который связан с генератором 3 стробирующих импульсов, а также измерительный канал 4 и эталонный канал 5, обратимые электроакустические преобразователи 6 и 7, усилители 8 и 9, триггеры 10 и 11, входы R которых соединены с выходом генератора 3 стробирующих импульсов, входы S связаны с выходом соответствующих усилителей эталонного и измерительного каналов, а выходы присоединены к соответствующим входам блока 12 обработки и индикации.
[15]В трубе эталонного канала 5, установленной с возможностью вращения в вертикальной плоскости относительно точки закрепления на дне резервуара 1, размещен на фиксированном расстоянии отражатель 13. К противоположному концу трубы прикреплен поплавок 14. Труба измерительного канала 4 выполнена Г - образной, состоящей из вертикального и горизонтального участка 15с отверстием 17 для удаления отложений, в горизонтальном участке трубы размещены преобразователь 6, излучающая поверхность которого расположена вертикально, и отражатель 16 ориентированный под углом 45 ° к поверхности преобразователя.
[16]Многоканальный генератор 2 выполнен по схеме с разрядом накопительной емкости на тиристорах типа КУ104Г. Генератор 3 стробирующих импульсов, может быть собран на интегральных схемах серии 1533. Усилители 8 и 9 представляют собой резонансные усилители, которые могут быть собраны на интегральных схемах, например К118УН1. В качестве триггеров 10 и 11 могут быть использованы соответствующие интегральные схемы, например К1533ТМ2. В качестве блока обработки и индикации может быть использована схема содержащая кварцевый генератор, ключ, управляемый через мультиплексор сигналами с выходов измерительных триггеров, и микропроцессор. Все указанные элементы реализованы на микросхемах серии 1533 и 590, а в качестве микропроцессора, например любой аналог MCS -51.
[17]Ультразвуковой уровнемер работает следующим образом.
[18]При включении устройства многоканальный генератор 2 вырабатывает импульс, который одновременно возбуждает обратимые электроакустические преобразователи 6, 7 и запускает генератор 3 стробирующих импульсов, с выхода которого импульс строба поступает на входы D триггеров 10, 11 и устанавливает их в положение 1. Ультразвуковой импульс в измерительном канале 4 излучается, затем отражается от отражателя 16, а затем отражается от границы раздела жидкость - воздух и принимается тем же преобразователем 6. В эталонном канале 5 ультразвуковой импульс, излученный преобразователем 7, отражается от отражателя 13 и принимается тем же преобразователем 7. Затем принятые сигналы поступают на входы усилителей 8 и 9, с выхода которых попадают на входы R триггеров 10, 11, которые при этом устанавливаются в положение О, в результате чего на выходе триггера 10 формируется импульс, длительность которого равна удвоенному времени прохождения ультразвука от преобразователя 6 до границы раздела жидкость-воздух, а на выходе триггера 11 формируется импульс длительность которого равна удвоенному времени прохождения ультразвука от преобразователя 7 до отражателя 13. Блок 12 обработки и индикации преобразует временные интервалы в соответствующие коды, которые могут поступать затем на ЭВМ. Вычисление уровня жидкости в резервуаре 1 осуществляется по формуле:
[19]где LH - измеряемый уровень жидкости; Ьэ - расстояние от преобразователя до отражателя в эталонном канале; - длительность импульса измерительного канала; Т$- длительность импульса эталонного канала.
[20]Опытный образец уровнемера, выполненный в соответствии с формулой изобретения, установлен в резервуаре горизонтального типа на АЗС №32 г. Томска. Испытания в течение 1 года показали высокую надежность и соответствие требованиям измерительных систем используемых в коммерческом учете.
