Цифровой акустический уровнемер

Цифровой акустический уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Совет скик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 23.02.77 (21) 2454397/18-10 с присоединением заявкн РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 05,10.79. Бюллетень М 37

Дата опубликования описания 08.10.79 (51) М. Кл.

G 01 Г 23/28

Госудврственный квинтет

СССР ко делам нзооретеннн н открытой (53) УДК 681.128..82(088,8) (12) Авторы изобретения

В. М. Кушуль, B. В. Рудин, B. К. Хамидуллин и В, Л. Борцов

Ленинградский институт авиационного приборостроения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ АКУСТИ П:СКИЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области измерительной техники, и предназначено для контроля уровня жидких и сыпучих веществ.

Известны ультразвуковые измерители уровня раздела сред, включающие изме» рительный электроакустический канал, схему регистрации уровня и эталонный канал, с помощью которого производится компенсация влияния изменения скорости распространения ультразвука на работу измерительного канала 91, (2).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой: акустический уровнемер, содержащий

15 измерительный и эталонный электроакустические каналы и схему регистрации

$3), Измерительный канал состоит из установленных над измеряемой границей раздела сред излучателя и приемника акустических колебаний, охваченных эле» ментами цепи обратной связи для обеспечения автоциркуляционного режима ра» боты, а эталонный канал имеет излучатель и приемник акустических колебаний, закрепленный на фиксированном расстоя нии от них отражатель и элемент обратной связи, включенный межлу приемником и излучателем.

Выход измерительного канала через делитель частоты подключен к управляющему входу счетчика импульсов. Выход эталонного канала подключен к одному входу симметричного триггера, другой вход которого через пересчетную схему соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, а выход - с управляющим входом вентиля. Сигнальный вход вентиля соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, а выход - со счетным входом счетчика импульсов.

Период повторения имульсов измерительного канала пропорционален измеряе мому уровню и параметрам среды, а эталонного канала только параметрам среды. Отношение периодов повторенйя им пульсов измерительного и эталонного канала пропорционально уровню границы

69О31О

10 го

ЗО,раздела сред. Сигнал с измерительного канала поступает на управляющий вход счетчика импульсов через делитель частоты импульсов. Это позволяет удлинить период следования управляющих импульсов в несколько раэ. Сигнал с эталонного канала поступает на первый вход симметричного триггера, который открывает при этом вентиль. Импульсы генератора заполняющих импульсов поступают одновременно на входы счетчика импульсов и пересчетной схемы с коэффициентом пересчета и . Каждый 11 -ый импульс генератора через, пересчетную схему поступает на второй вход симметричного триггера, закрывающего г:ри этом вентиль. Следующий импульс с выхода эталонного канала вновь приводит вентиль в открытое состояние и т. д.

Таким образом, каждый импульс эталонного канала преобразуется в пачку иэ g импульсов, поступающих на счетный . вход счетчика. Счетчик регистрирует число этих импульсов эа период следовании управляющих импульсов.

Длительность формируемой пачки не может быть больше минимального периода повторения импульсов эталонного канала, соответствующего максимальной скорости распространения ультразвука в среде. При меньших скоростях ультразвука временной интервал между импульсами эталонного канала будет частично заполнен импульсами генератора. Зго вызывает дополнительную составляющую ошибки измерения уровня, величина которой определяется длительностью незаполненной части периода следования импульсов эталонного канала и не зависит от параметров генератора заполняющих импульсов и пересчетной схемы. Величина ошибки резко возрастает с увеличением диапазона изменения скорости распространения ультразвука в среде. Ослабить влияние этой ошибки в данном устройстве можно увеличением коэффициента деления делителя, однако это приводит к снижению быстродействия прибора.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемый акустический уровнемер, содержащий автоциркупяционные измерительный и эталонный эпектроакустический каналы, выход первого иэ которых через делитель частоты подключен к управляющему входу счетчика импульсов, а выход второго — к одному входу симметричного триггера, другой вход которого через пересчетную схему соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, введен блок перестройки частоты, вход которого соединен с выходом симметричного триггера, а выход — с управляющим входом генератора заполняющих импульсов, выходом соединенного со счетным входом счетчика импульсов.

На фиг. 1 показана функциональная схема описываемого уровнемера; на фиг.

2 - эпюры напряжений на выходе функциональных блоков.

Цифровой акустический уровнемер содержит измерительный электроакустический канал 1 и эталонный электроакустический канал 2. Измерительный канал состоит иэ излучателя 3, приемника 4, установленных над границей раздела. сред 5 и элемента обратной связи 6, эталонный канал - из излучателя 7, приемника 8, элемента обратной связи 9 и отражателя 10, установленного на фиксированном расстоянии от излучатели 7 и приемника 8. Элемент обратной связи 6 (9) в каждом канале включен между приемником 4 (8) и излучателем 3 (7) и обеспечивает автоциркуляционный режим работы канала..

Последовательно с измерительным каналом 1 включен делитель частоты

11 импульсов, а выход эталонного канала 2 соединен с входом симметричного триггера 12, к выходу которого подключены последовательно соединенные блок

13 перестройки частоты, генератор 14 заполняющих импульсов и пересчетная схема 15, выходом соединенная со вторым входом симметричного триггера 12.

Управляющий и счетный входы цифрового счетчика 16 соединены соответственно с выходами делители частоты 11 и генератора 14.

Работает устройство следующим образом. При включении питания в элементах обратной связи измерительного и эталонного каналов вырабатываются импульсы, поступающие на излучатели, которые преобразуют их в акустические колебания среды. Акустические волны, достигнув поверхности раздела сред и отражателя, отражаются. Отраженные волны, пройдя вторично среду, достигают приемников, где преобразуются в электрический сигнал. Элементы обратной связи преобра690310 зуют принятый сигнал в импульсы, которые вновь подаются на излучатели. B измерительном и эталонном каналах устанавливается автоциркуляционный режим.

Период повторения импульсов измерительного канала равен удвоенному времени распространения ультразвука от излучателя (приемника) до границы раздела сред, а эталонного канала - удвоенному времени распространения ультразвука от излучателя (приемника) до отражателя.

Период повторения импульсов измерительного канала пропорционален измеряемому уровню и обратно пропорционален скорости распространения ультразвука в среде, а эталонного канала - обратно пропорционален скорости ультразвука.

Отношение периодов следовния импульсов измерительного и эталонного каналов пропорционально измеряемому уровню.

Импульсы с измерительного электроакустического канала через делитель час тоты импульсов поступают на управляющий вход счетчика импульсов, подготавливая последний к счету заполняющих импульсов.

Импульсы с эталонного канала поступают на первый вход симметричного триггера, на второй вход которого поступают импульсы с выхода пересчетной схемы.

Частота этих импульсов определяется коэффициентом пересчета пересчетной схемы и частотой генератора заполняющих импульсов. Импульсы с эталонного канала и пересчетной схемы поочередно опрокидывают симметричный триггер, при этом на его выходе появляются прямоугольные импульсы, поступающие на вход блока перестройки частоты. Блок перестройки частоты изменяет частоту гене ратора таким образом, чтобы поддерживать на выходе триггера симметричные прямоугольные импульсы. При этом час тота следования импульсов с пересчетной схемы будет равна, а частота генератора заполняющих импульсов пропорциональная частоте импульсов эталонного канала. Коэффициент пропорциональности равен коэффициенту пересчетной схемы.

Импульсы с выхода генератора поступают на счетный вход счетчика импульсов, который регистрирует количество импульсов, прошедших за период следования управляющих импульсов с делителя.

Перестройка частоты генератора заполняющих импульсов позволяет ликвидирс вать составляющую ошибки измерения уровня, обусловленную изменением скорости распространения ультразвука в из1С вестном устройстве с постоянной частотой гечератора заполняющих импульсов.

При заданной точности измерения в предлагаемом устройстве увеличением коэффиъ циента пересчетной схемы и уменьше15 нием коэффициента деления делителя можно увеличить быстродействие устройства независимо от диапазона изменения скорости ультразвука. го формула изобре тения

Цифровой акустический уровнемер, содержащий автоциркуляционные измерительный и эталонный злектроакустические каналы, выход первого иэ которых через делитель частоты подключен к управляющему входу счетчика импульсов, а ь1ход второго - к одному входу симметричного триггера, другой вход которого через пересчетную схему соединен с выходом генератора заполняющих импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений и быстро» действия, в него введен блок перестройки частоты, вход которого подключен к выходу симметричного триггера, а выходк управляющему входу генератора запол4 няющих импульсов, выходом соединенного со счетным входом счетчика импуль сов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 498496, кл. G 01 F 23/28, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 322640, кл. б 01 F 23/28, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР за N 322639, кл. G 01 Г 23/28, 1966 (прототип) . д!! о»

Составитель Л. Кочураев

Техред Л, Алферова Корректор М. Селехмап

Редактор Л. Бибер

Филиал ППП Патент.", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5949/37 Тираж В66 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-38, Раушская наб., д. 4/5