Устройство для измерения уровня веществ в емкостях

Устройство для измерения уровня веществ в емкостях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: устройство содержит: 1. блок ультразвуковых преобразователей(Г), 1 генератор импульсов (2),.1 блок критических значений (3), I блок управления (4), 2 триггера (16. 17). 1 генератор тактовых импульсов (18), 1 реверсивный счетчик (19), 1 селектор (20), 1 ключ (21), 1 генератор опорной частоты (22), 1 генератор зондирующих импульсов (23), 1 усилитель (24), 1 формирователь импульсов (25), 1 регистратор (26), 1 сравнивающее устройство (27), 1 цифровой

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 F 23/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО ССС Р (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4885275/10 (22) 26.11,90 (46) 23.02.93. Бюл. гв 7 (71) Харьковский институт инженеров,коммунального строительства (72) Я.А.Сериков, Л., H.Øóòåí ко, M.Ñ.Çîë отов и И,П.Серикова (56) Авторское свидетельство СССР

М 1315815, кл. 6 01 F23/28,,1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЙ ИЗМЕРЕНИЯ

УРОВНЯ ВЕЩЕСТВ В ЕМКОСТЯХ

„„5U„„1796915 А1 (57) Сущность изобретения: устройство содержит: 1, блок ультразвуковых преобразователей (I), 1 генератор импульсов (2);.1 блок критических значений(3), блок управления (4), 2 триггера (16, 17). 1 генератор тактовых импульсов (18), 1 реверсивный счетчик (19), 1 селектор(20), 1 ключ(21), 1 генератор опорной частоты (22), 1 генератор зондирующих импульсов (23), 1 усилитель (24), 1 формирователь импульсов (25), 1 регистратор (26), 1 сравнивающее устройство (27), 1 цифровой

1796915 индикатор (28), 1 индикатор граничных зна, чений (29). Блок управления содержит 1 ге. нератор импульсов (5), 3 триггера (6,7,8), 3 ключа (9,10,11), 4 формирователя управляющих импульсов (12,13,14,15). 5-9+10-7-11-8 4

15-23-1 -24-25-17-20-19-27-29. 7-14-18-16-21-19-28, 6-12-17-27, 6-13-19, 7-13-16, 5-26, 5-10, 5-11, 8-9, 8-12, 18-19, 17-26, 18-2-21, 3- 27, 22-20, 4 ил.

Изобретение относится к койтрольно- объясняется тем; что в средах с меньшей

: измерительной технике, в частности к уров- плотностью высокочастотные составляюнемерам, и может .быть использовано в щие спектра принимаемого сигнала-поглостроительстве, пищевой, химической и неф- щаются более эффективно, чем в средах с теперерабатывающей промышленности. 5 большей плотностью, Данйое явление:выраИзвестно устрбйство для контроля жается в формировании более ниэкочастотуровня жидкости, содержащее приемно-из- ного информационного ситнала, а значит и лучающий акустический преобразователь, увеличении отрезка времени от "вступлеустановленный на стенке резервуара, им- ния" информационного сигнала до середи, пульсный генератор, селекторный и ре- 10 ны первого полупериода (дополнительной гйстрирующий блоки, детектор, каскад, Aiz h,r< отсечки, .дифференцирующедиодный фор- по"решност" 2 2 мирователь, триггер, бл к задержки.., Вторым недостатком этого устройства устройство позволяет контролировать является отсутствие автоматической сигуровень жидкости на основе измерения вре- 15 нализации критических и измеряемых

: мани распространения ультразвука, .: уровней жидкостей в резервуарах — максиНедостатком устройства является ниэ- . мально и минимально допустимой его ве- кая:точность измерения.. -. -; — личины, Этот йедостаток вызывает

Наиболее близким по технический сущ- необходимость непрерывного йаблюдейия ности является устройство для контроля 20 за показаниями регистратора,что влечет за . уровня жидкости, содержащее ультразвуко- собой необходимость выделения специаль вые излучатель и приемник,. соединенный ной штатной едийицы на предприятии.

:через блок запрета, формирователь импуль-: Третьим. недостатком .существующего сов и элемент И со входом триггера, ревер- устройства является индикация результата сивный счетчик; подключенный через 25 измерения, который равняется двойной иэ второй триггера с регистратором, суммиру- - меренной величине за счет прохода ульющий счетчик и кварцевый генератор.: . траэвуком расстояния ".излучатель—

Это устройство обеспечивает измере- .поверхность жидкости — приемник". Это ние уровня жидкости в аиде некоторого rio- вызывает необходимость последующей обказателя, пропорционально измеряемому 30 работкиданныхизмерения, уровню жидкости, путем фиксации времен- Целью изобретения является обеспеченого отрезка между излучением ультразву- . we измерения уровня вещества в емкостях кового импульса и серединой первого снепосредственнойиндикациейэтойвелиполупериода принятого сигнала:: . чины, повышение точности измерения, Недостатком существующего техниче- 35 обеспечение индикации критических уровского решения является наличие.погреш--: ней веществ в емкостях. ности и из-за фиксирования временного Г1оставленнзя цель достигается тем, что отрезка не по моменту "вступления".инфор- . в устройство. содержащее излучающий и мационного сигнала (порогу срабатывания . приемные ультразвуковые преобразоватеформирователя Ипорог), а по середине пер- 40 ли, генератор ЗОндирующих импульсОВ, вого полупериода этого сигнала, В дополне- . подключейный к излучателю, первый и втоние к этому следует отметить, что величина рой триггеры, формирователь импульсов, : этой погрешностй не является постояннойи подключенный к первому входу второго может значительно изменяться при рас- тригтера, селектор, генераторопорнойчаспространении ультразвукового сигнала в 45 тоты, регистратор, реверсивный счетчик и средах с различной плотностью и при изме- сравнивающее устройство, к четвертому нении расстояния между ультразвуковыми входукоторогоподключенпервыйвходпер пьеэопреобразователямй и поверхностью вого триггера, введены блок управления, (уровнем) контролируемого вещества. Это .. усилитель, .включенный блок управления, 1796915

6 усилитель, включенный между приемником и приемной частей, первый генератор ими формирователем импульсов, последова- . пульсов 2, блок критических значений 3, тельно соединенные генератор тактовых блок управления 4, состоящий из второго импульсов, первый генератор импульсов и. генератора импульсов 5, трех триггеров ключ, цифровой индикатор, блок критиче- 5 6,7,8, трех ключей 9, 10, 11, четырех формиских значений, и блок индикации граничных рователей управляющих импульсов 12, 13, значений,.«о входу которого подключен вы- 14, 15 и соединенный с первым триггером . ход сравнивающего устройства, к первому, 16 через генератор тактовых импульсов 18 и второму и третьему входам которого. под-. со вторым триггером 17, реверсивный счет- ключены соответственно первый и второй 10 чик 19, соединенный с селектором 20, клювыходы блока критических значений и вто- чом 11 и, через селектор 20; с генератором рой выход цифрового индикатора, к перво- опорной частоты 22, генератор зондируюму и четвертому входам реверсивного щих импульсов 23, связанный через блок 1 счетчика подключены соответственно вы- .ультразвуковых преобразователей с усилиход селектора и выход генератора тактовых 15 телем 24, подключенным к формирователю импульсов, соединенный также с первым.и 25 импульсов, регистратор 26, соединенный вторым входами первого триггера, выход со сравнивающим устройством 27, цифрокоторого подключен ко второму входу клю- вой индикатор 28, индикатор 29 граничных ча, ко второму и первому входам селектора значений. подключены соответственно выход генера- 20 тораопорнойчастотыи второй выходвторо- Устройство для измерения уровня вего триггера, первый выход которого ществ работает следующим образом. соединен также с первым входом регистра- Блок 1 ультразвуковых преобразоватетора, при этом блок управления выполнен в лей устройства, состоящий иэ приемной и виде второго генератора импульсов, трех 25 излучающей частей, устанавливается в неключей, трех триггеров и четырех формиро- обходимом месте на резервуаре с веществателей управляющих импульсов. выходы вом, -На первом генераторе импульсов 2 которых. соединены соответственно со вто- устанавливается число N=H — высоте реэеррым входом" второго триггера, третьим вхо- вуара для вещества, 8 режиме генерации дом реверсивного счетчика и входами 30. генератор импульсов обеспечивает выдачу генератора тактовых импульсов и генерато- импульсов с фиксированной частотой f<). На . ра зондирующих импульсов, второй и.пер- блоке 3 эталонных значений устанавливаетвый выходы второго генератора импульсов ся максимально и минимально допустимые соединены соответственно со вторым вхо- уровни вещества в резервуаре. 8 момент дом регистратора и первыми входами пер- 35 включения устройства схема регистратора вого, второго и третьего ключей, выходы 26 устанавливается в такое положение, при которых подключены ко входам соответст- котором:его выходной потенциал разрешавующих триггеров, первые входы триггеров ет генерирование управляющих сигналов соединены со вторым входами соответсг- вторым генератором 5 импульсов блока упвенно второго, первого и третьего ключей, 40. равления 4. Работа узлов блока автоматики причем второй выход первого триггера под- заключается в следующем. Генератор 5 явключен к первым входам первого и второго ляется генератором последовательности формирователей управляющих импульсов, импульсов с внешним управлением {региствторой выход второго триггера подключен ратора 26). Выходные импульсы генератора ко второму входу второго и входу третьего 45 5управляюттриггерами6,7,8,спривлечениформирователей управляющих импульсов, ем ключей 9, 10, 11, При этом, выходной а второй выход третьего триггера соединен потенциал триггера 6 управляет входом разсо вторымвходомпервогои входомчетвер- решения ключа 10,. вйходной потенциал того формирователя управляющих импуль- триггера 7 управляет входом разрешения сов. 50 ключа 11, и. триггер 8 — ключом 9. 8 резульНа фиг.1 представлены формы сигна- тате такого соединения триггеров и ключей . лов. формирующиеся при измерении уров- последовательность импульсов генератора ня известным (а) и заявленным (б) 5 преобразуется в.последовательность имустройствами; на фиг.2 — блок- схема устрой- пульсов на выходах триггеров 6, 7, 8 таким . ства: на фиг.3 — его основные временные 55 образом, что положительные перепады этих. . диаграммы работы; на фиг.4 — временные триггеров,.в совокупности с коммутацйвй диаграммы работы блока автоматики. входа выходных формирователей управляУстройство для измерения уровня ве- ющих.импульсов 12 — 15» обеспечивает необ. ществ содержит блок 1 ультразвуковых пре- ходимую последовательность, сигналов на образователей, состоящий из излучающей . выходе блока автоматики 4, 1796915

30

В результате первый сигнал блока авто. матики устанавливает первый триггер 16, второй триггер 17, генератор 18 тактовых импульсов и.реверсивный счетчик 19 в исходное состояние, При этом селектор 20 и ключ 21 находятся в закрытом состоянии и импульсы генератора 22 опорной частоты и .:первого генератора импульсов 2 не проходят на вход реверсивного счетчика 19. Причем, частота следования импульсов генератора 22 в два раза ниже частоты генератора импульсов, Второй сигнал блока 4 управления запускает генератор 18 тактовых импульсов, который устанавливает реверсивный счетчик

19 в режим сложения, опрокидывает первый триггер 16 таким образам, что его потенциал открывает ключ 21, и запускает генератор

N импульсов, В результате в реверсивный счетчик 19 записывается число импульсов 20

N, пропорциональное высоте Н резервуара для жидкости., Второй сигнал генератора 18- тактовых импульсов вторичйо опрокидывает первый триггер 16, тем самым закрывая ключ 21, и переводит реверсивный счетчик в режим вычитан ия.

Третий сигнал блока автоматики. запуг;кает генератор 23 зондирующих импульсов.и одновременно опрокидывает второй триггер 17, При этом потенциал второго триггера воздействует на селектор 20„ .обеспечивая прохождение счетных импульсов от генератора 22 опорной частоты.на вход реверсивного счетчика 19.

Излученный зондирующий импульс рас, пространяется в воздушной среде до поверхности жидкости в резервуаре, отражается от поверхности и; распространяясь вверх, воздействует на приемную часть блока ультразвуковых преобразователей, (В результате переотражения зондирующйй сигнал проходит путь, равный (Н-h)x2). Усиленный

1 усилителем 24 и сформированный формирователей 25 пришедший сигнал воздействует на второй триггер 17, который закрывает селектор 20 и, тем самым, прекращает поступление импульсов от генератора опорной частоты 22 на вход реверсивного счетчика. Выходной перепад напряжения триггера 17, одновременно с прекращением поступления счетных импульсов, запускает регистратор 26 результата измерения и сравнивающее устройство 27 результата измерения с эталонными значениями минимального и максимального .уровней вещества в резервуарах, заложенных в блоке 3, Таким образом, на вход реверсивного счетчика в режиме вычитания приходит некоторое количество импульсов, определяемое временем распространения зондирующего сигнала по двойному расстояник> от верха резервуара до уровня жидкости. Но так как частота генератора 22 в два раза ниже частоты генератора 2, то от количества импульсов N, характеризующих высоту резервуара Н, будет отнято количество импульсов N, которое характеризует высоту пустоты в резервуаре (Н-h).

В результате реверсивный счетчик будет содержать количество импульсов, которое пропорционально высоте жидкости h в: резервуаре. Цифровой индикатор 28 представит измеренную величину в цифровом виде,.а индикатор 29 граничных (критических) значений веществ в резервуаре представит измеренную величину в качественной форме. Например, при допускаемом уровне вещества в резервуаре горит зеленая лампа, при минимальном уровне зажигается красная, à при максимальном— желтая, По истечении времени индикации регистратор 26 вырабатывает сигнал, запускающий блок управления 4 для следующего процесса измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня вещества в емкостях, содер>кащее излучающий и приемный ультразвуковьпз преобразователи,. генератор зондирующих импульсов, подключенный к излучателю, первь.й и второй триггеры, формирователь импульсов, подключенный к первому входу. второго триггера, селектор, генератор опорной.частаты, регистратор, реверсивный счетчик и сравнивающее устройство, .к четвертому входу которого подключен первый выход первого триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения определения текущих, и критических значений уровня и повышения точности, в него введены блок управления,. усилитель,- включенный междуприемником и формирователем импульсов, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов,.первый генератор импульсов и ключ„цифровой индикатор. блок критических значений и блок индикации

1796915

9 граничных эначений к входу которого под- единены соответственно с вторым входом ключен выход сравнивающего устройства, к второго триггера, третьим входом реверсив-. первому; второму и третьему входам которо- ного счетчика и входами генератора тактьго подключены-соответственна первый и . вых импульсов, и генератора зондирукйцих второй выходы блока критических значений импульсов, второй и.первый выходы второгЬ и второй выход цифрового индикатора, к . генератора импульсовсоединены соответст-. первому и четвертому входам реверсивного венно:с вторйм входом регистратора и персчетчика подключены соответственно выход . выми входами первого, второго и третьего селектора и выход-генератора тактовых им- ключей-, выходы-которых подключены-к вхопульсов, соединенный также с первым и вто- дам соответствующйх триггеров, первые рым входами первого триггера,- выход - входы первого. второго и трен,его тригге которого подключен-к второму входу ключа, ров соединены с вторым входами еоответ- квторомуи-йервому входам.селектора под- . ственно второго,. первого и третьегб ключены-соответственно выход- генератора ключей; причем второй выход первого триг- . опорной частоты-и второй выход второго гера. подключен к аервымэходампервого триггера, первый выход которого соединен и второго формирователей управляющйх также с первым-входом регистратора; при импульсов, второй выход второго. триггера .. этом блок управления выполнен в виде вто- .. подключен. к второму входу второгои.входу рого генератора импульсов, первого,. второ- третьего формирователей управляющих

ro и третьего ключей, первого, второго и . импульсов, а второй выход третьего триггетретьего триггеров. и первого, второго, ра соединен с вторым входом первого и третьего и четвертого формирователей.уп- входом четвертого формирователей-управ-, равляющйх импульсов. выходы которых со- ляющих импульсов.

Он

t

8 Ъ

Фог, 4

Составитель Я.Сериков

Редактор А,Купрякова Текред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т,Вашкович

Заказ 644 Тираж Г!одпис мое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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