×
01.03.2019
219.016.d156

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ СРЕД

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
02195635
Дата охранного документа
27.12.2002
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к области определения уровня жидких и сыпучих сред, а также может быть использован для определения расстояния до объектов контроля. В данном способе с помощью совмещенного преобразователя направляют двухчастотный ультразвуковой импульс на контролируемую поверхность. Измеряют время прохождения импульса от излучателя до контролируемой поверхности и обратно. В качестве времени прохождения импульса измеряют время от момента изменения одной частоты на другую в излученном импульсе до момента соответствующего изменения частоты в принятом преобразователем импульсе, отраженном от контролируемой поверхности. По измеренной величине времени и скорости ультразвука определяют значение уровня. Технический результат состоит в повышении точности определения уровня жидких и сыпучих сред, не зависящей от флуктуации газовых потоков. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к области определения уровня жидких и твердых сыпучих веществ, а также для определения расстояния до объектов контроля.

Известны способы измерения уровня, в основе которых лежит эхо-метод, например А. С. 1778540. Этот способ заключается в измерении времени прохождения ультразвукового импульса от преобразователя до контролируемой поверхности и обратно, измерении скорости ультразвука в данной среде и нахождении произведения половины измеренного времени на скорость, которое и будет определять контролируемый уровень. Для упрощения способа определения уровня часто пользуются расчетными значениями скорости ультразвука. От того, каким образом определяется время между посылкой ультразвукового импульса и приемом отраженного сигнала, зависит точность способа. В известном способе это время измеряют между передним фронтом генератора зондирующих импульсов и передним фронтом первого отраженного импульса.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является ультразвуковой способ определения уровня жидких или сыпучих веществ, описанный в А.С. 1767354. В известном способе с использованием совмещенного преобразователя направляют ультразвуковые импульсы на контролируемую поверхность и измеряют время их прохождения до поверхности и обратно и по произведению половины измеренного времени на скорость ультразвука определяют контролируемый уровень. Измеренное время на самом деле несколько превышает истинное время между посылкой и приемом импульса на некоторую величину Δt, за которое амплитуда принятого импульса достигает того значения, которое может быть аппаратно измерено. Для устранения этой погрешности используют не один импульс, а их последовательность, и компенсируют Δt сложными аппаратными средствами. Но при этом возникает другая погрешность измерения, вызванная тем, что в газовой среде амплитуда принятого сигнала не стабильна от импульса к импульсу из-за локальных воздушных потоков, поэтому время, измеренное описанным амплитудным методом, будет точным только в стабильной газовой среде.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке способа измерения уровня жидких или сыпучих веществ, в котором точность измерения не зависит от флуктуации газовых потоков.

Поставленная задача решается за счет того, что, как и в известном способе, в предлагаемом способе с помощью совмещенного преобразователя направляют ультразвуковой импульс на контролируемую поверхность, измеряют время его прохождения до контролируемой поверхности и обратно и по измеренной величине и скорости ультразвука определяют значение уровня. Но, в отличие от известного, в качестве ультразвукового импульса использован одиночный двухчастотный импульс, а в качестве времени прохождения импульса от излучателя до контролируемой поверхности и обратно измеряют время от момента изменения одной частоты на другую в излученном импульсе до момента соответствующего изменения частоты в принятом импульсе, отраженном от контролируемой поверхности. В этом случае время прихода импульса не зависит от амплитуды принимаемого сигнала, поэтому не появляется погрешность, связанная с флуктуациями газовой среды и, соответственно, с флуктуациями амплитуды принятого сигнала.

В предложенном способе можно использовать расчетное значение скорости ультразвука.

Для более точного учета изменения скорости ультразвука под влиянием окружающей среды в пункте 2 формулы изобретения предложено дополнительно измерять скорость ультразвука. Для этого между контролируемой поверхностью и преобразователем на фиксированном расстоянии от него устанавливают реперную поверхность с возможностью частичного отражения ультразвукового импульса, измеряют время от момента изменения частоты в излученном импульсе до момента изменения частоты в принятом преобразователем импульсе, отраженном от реперной поверхности, и по его величине и величине фиксированного расстояния от излучателя до реперной поверхности определяют скорость ультразвукового импульса.

Изобретение поясняется чертежами, где на
фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ контроля уровня сыпучих и жидких сред;
на фиг.2 - временные диаграммы (а, b, с);
на фиг.3 - схема одного из вариантов выполнения реперной поверхности.

Способ может быть реализован с использованием блок-схемы (фиг.1), состоящей из совмещенного преобразователя 1, генератора зондирующих импульсов 2, коммутатора 3, усилителя 4, блока обработки 5, блока управления и вычисления 6 и индикатора 7.

Предложенный способ реализуется следующим образом:
Блок управления и вычисления 6 (фиг.1) запускает генератор зондирующих импульсов 2, формируя двухчастотный импульс с частотами f1 = 1/τ1 и f2 1/τ2 (фиг. 2, а). Одновременно в блоке обработки 5 запускается генератор счетных импульсов и счетчик счетных импульсов. Импульс с генератора зондирующих импульсов 2 поступает на преобразователь 1. Ультразвуковой импульс излучается в воздушную среду, отражается от контролируемой поверхности и поступает на преобразователь 1, затем через коммутатор 3 и усилитель 4 поступает в блок обработки 5. В блоке обработки 5 импульс преобразуется в последовательность τi, (2с). В этой последовательности ищется переход с частоты f1 на f2. Как только находится этот переход, значение счетчика счетных импульсов, соответствующее этому моменту, попадает в блок управления и вычисления 6, который определяет значение расстояния D по формуле
D = (nτc-ΔT)C/2,
где n - количество счетных импульсов, соответствующих времени между запуском генератора зондирующих импульсов и моментом изменения частоты в принятом импульсе, отраженном от контролируемой поверхности;
τc - длительность счетных импульсов (2b);
ΔT - (2а) время до момента изменения частоты в зондирующем импульсе, равное n1τc, где n1 число счетных импульсов, соответствующих этому времени;
С - скорость ультразвука в воздухе, которую можно рассчитать по формуле
С=С0+0,59Т,
где С0 - скорость ультразвука при 0oС,
Т - температура окружающей среды по шкале Цельсия.

Значение D выводится на индикатор.

При использовании реперной поверхности, выполненной в виде кольца 8 (фиг. 3), установленной в трубе на фиксированном расстоянии R от преобразователя, для определения скорости ультразвука в данной среде дополнительно регистрируют время прихода отраженного от реперной поверхности ультразвукового импульса, а именно момент изменения в нем частоты. Скорость ультразвука С рассчитывается по формуле
С=2R/t,
где t = nRτC-ΔT, nR - число счетных импульсов, соответствующих времени между запуском генератора зондирующих импульсов и моментом изменения частоты в отраженном от реперной поверхности импульсе.

Как видно из описания способа, на точность измерения уровня контролируемых веществ не влияют флуктуации газовых потоков.

1.Способизмеренияуровняжидкихисыпучихсред,заключающийсявтом,чтоспомощьюсовмещенногопреобразователянаправляютультразвуковойимпульснаконтролируемуюповерхность,измеряютвремяегопрохождениядоконтролируемойповерхностииобратноипоизмереннойвеличинеискоростиультразвукаопределяютзначениеуровня,отличающийсятем,чтовкачествеультразвуковогоимпульсаиспользовандвухчастотныйимпульс,авкачествевременипрохожденияимпульсаотизлучателядоконтролируемойповерхностииобратноизмеряютвремяотмоментаизмененияоднойчастотынадругуювизлученномимпульседомоментасоответствующегоизменениячастотывпринятомпреобразователемимпульсе,отраженномотконтролируемойповерхности.12.Способизмеренияуровняжидкихисыпучихсредпоп.1,отличающийсятем,чтомеждуконтролируемойповерхностьюипреобразователемнафиксированномрасстоянииотнегоустанавливаютрепернуюповерхностьсвозможностьючастичногоотраженияотнееультразвуковогоимпульса,измеряютвремяотмоментаизменениячастотывизлученномимпульседомоментаизменениячастотывпринятомпреобразователемимпульсе,отраженномотрепернойповерхности,ипоеговеличинеивеличинефиксированногорасстоянияотизлучателядорепернойповерхностиопределяютскоростьультразвуковогоимпульса.2
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-7 из 7.
10.06.2014
№216.012.cc01

Датчик ультразвукового расходомера

Датчик ультразвукового расходомера может быть использован для определения расхода газов и жидкостей. Он состоит из пролетного канала, в торцах которого установлены акустические преобразователи, и двух патрубков, соединяющих пролетный канал с контролируемым трубопроводом. Акустическая ось...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517996
Дата охранного документа: 10.06.2014
01.03.2019
№219.016.c8f7

Электроакустический преобразователь для работы в газовой среде

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах ультразвуковой локации для газовых сред, в уровнемерах, системах ультразвуковой сигнализации и управления. Техническим результатом изобретения является создание электроакустического преобразователя, инертного к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002273967
Дата охранного документа: 10.04.2006
01.03.2019
№219.016.cad2

Смеситель-терморегулятор для систем водоснабжения

Изобретение относится к устройствам с регулируемыми параметрами и может быть использовано в качестве смесителя горячей и холодной воды и для регулирования температуры в системах водоснабжения. Достигаемый технический результат - повышение надежности устройства, стабильности заданной температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02218589
Дата охранного документа: 10.12.2003
01.03.2019
№219.016.cd39

Автоматизированный тепловой пункт системы отопления (варианты)

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для использования в системах теплоснабжения с зависимой схемой присоединения систем отопления (СО) в качестве автоматизированного теплового пункта (АТП). Технический результат: снижение расхода электроэнергии, повышение срока службы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002300709
Дата охранного документа: 10.06.2007
09.06.2019
№219.017.790d

Акустический блок ультразвукового измерительного устройства

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: акустический блок ультразвукового измерительного устройства содержит звуковод, выполненный в виде трубы, внутри которого на его верхнем конце жестко закреплен электроакустический преобразователь, обращенный излучающей поверхностью к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348907
Дата охранного документа: 10.03.2009
19.06.2019
№219.017.8437

Электромагнитный расходомер

Изобретение может быть использовано для измерения расхода электропроводных жидкостей. Расходомер содержит выполненный из алюминия трубчатый корпус, в котором размещен участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала и покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции (например,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002272998
Дата охранного документа: 27.03.2006
19.06.2019
№219.017.850f

Ультразвуковой сигнализатор уровня

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для сигнализации уровня жидкости в технологических резервуарах, а также в системах автоматизации технологических процессов, использующих меняющийся уровень жидкости. Устройство содержит электроакустический блок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02206070
Дата охранного документа: 10.06.2003
Показаны записи 1-2 из 2.
10.04.2019
№219.017.0a79

Устройство для измерения толщины

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов ультразвуковым методом и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности. Повышение точности измерений и упрощение процедуры настройки устройства достигается за счет того, что устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02163351
Дата охранного документа: 20.02.2001
19.06.2019
№219.017.850f

Ультразвуковой сигнализатор уровня

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для сигнализации уровня жидкости в технологических резервуарах, а также в системах автоматизации технологических процессов, использующих меняющийся уровень жидкости. Устройство содержит электроакустический блок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02206070
Дата охранного документа: 10.06.2003
+ добавить свой РИД