RU142930U1 - MAGNETOSTRICTIONAL LEVEL METER - Google Patents

Abstract

1. Магнитострикционный уровнемер, характеризующийся тем, что он включает антенно-крепежный узел, закрепленный на крыше резервуара, канализирующий узел, хотя бы один поплавок с автономным модулем сенсоров и магнитной системой с радиально-ориентированным магнитным полем и измерительно-передающий блок, причем измерительно-передающий блок расположен на дне резервуара.2. Магнитострикционный уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что канализирующий узел содержит совмещенную акусто-электрическую длинную линию в виде центрального провода, окружающей его диэлектрической трубки и металлической оплетки, помещенных внутри внешней диэлектрической трубки.3. Магнитострикционный уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что канализирующий узел содержит звукопровод и отдельный коаксиальный кабель, помещенные внутри диэлектрической трубки.4. Магнитострикционный уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что измерительно-передающий блок содержит "якорь Радомского", автономный модуль сенсоров, пьезоприемник, измерительную схему, микропроцессор, батарею, стабилизатор напряжения и радиомодем, подвешенные на канализирующий узел.5. Магнитострикционный уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что измерительно-передающий блок содержит автономный модуль сенсоров, пьезоприемник, измерительную схему, микропроцессор, батарею, стабилизатор напряжения и радиомодем, помещенные в корпус с магнитом и овальной конструкцией нижней части. 1. Magnetostrictive level gauge, characterized in that it includes an antenna-mounting unit mounted on the roof of the tank, a canalizing unit, at least one float with an autonomous sensor module and a magnetic system with a radially oriented magnetic field, and a measuring and transmitting unit, The transmitting unit is located at the bottom of the tank. 2. The magnetostrictive level gauge according to claim 1, characterized in that the canalizing unit comprises a combined acousto-electric long line in the form of a central wire, a dielectric tube surrounding it and a metal braid placed inside an external dielectric tube. The magnetostrictive level gauge according to claim 1, characterized in that the canalizing unit comprises a sound duct and a separate coaxial cable placed inside the dielectric tube. The magnetostrictive level gauge according to claim 1, characterized in that the measuring and transmitting unit contains a Radomsky anchor, an autonomous sensor module, a piezoelectric receiver, a measuring circuit, a microprocessor, a battery, a voltage stabilizer, and a radio modem suspended from a sewer assembly. The magnetostrictive level gauge according to claim 1, characterized in that the measuring and transmitting unit comprises an autonomous sensor module, a piezoelectric receiver, a measuring circuit, a microprocessor, a battery, a voltage stabilizer and a radio modem, placed in a housing with a magnet and an oval bottom structure.

Description

Заявленное техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости преимущественно в резервуарах.The claimed technical solution relates to measuring equipment and can be used to measure the liquid level mainly in tanks.

Известно устройство для измерения уровня жидкости, использующее для своей работы ультразвуковые волны. Устройство содержит уровнемерную трубку, специальный звукопровод в виде металлического сердечника, на котором расположена первичная обмотка линейного трансформатора, электроакустический преобразователь, нагруженный на звукопровод, а также поплавок, охватывающий уровнемерную трубку. В блок вторичной электронной аппаратуры входит импульсный генератор, формирователь импульсов отраженных сигналов, логический блок и другие элементы, содержание которых зависит от схемы измерения временного интервала [Бабиков О.И. Ультразвуковые приборы контроля. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985, с. 117. А.с. СССР №620828, кл. G01F 23/28, опубл. 1978].A device for measuring the level of a liquid using ultrasonic waves for its operation is known. The device comprises a level gauge tube, a special sound duct in the form of a metal core, on which the primary winding of a linear transformer is located, an electro-acoustic transducer loaded on the sound duct, and also a float covering the level gauge tube. The block of secondary electronic equipment includes a pulse generator, a pulse shaper of reflected signals, a logic block and other elements, the content of which depends on the measurement scheme of the time interval [O. Babikov Ultrasonic monitoring devices. - L .: Engineering, Leningrad Branch, 1985, p. 117. A.S. USSR No. 620828, cl. G01F 23/28, publ. 1978].

Недостатками данного устройства измерения уровня жидкости являются невысокая точность при измерении больших уровней, появление дополнительной погрешности при изменении в широких пределах температуры внешней среды, невозможность измерения больше одного уровня, что, особенно актуально для жидкостей, состоящих из фракций.The disadvantages of this device for measuring the liquid level are the low accuracy when measuring large levels, the appearance of additional errors when changing over a wide range of ambient temperatures, the inability to measure more than one level, which is especially true for liquids consisting of fractions.

Известен ультразвуковой уровнемер, содержащий прямолинейный магнитострикционный звукопровод, сигнальный электроакустический преобразователь, поплавковый элемент с поляризатором, волновой отражатель, усилитель записи, усилитель считывания, блок кодирования и вычислений. Блок кодирования и вычислений подключен к звукопроводу через усилитель записи. Другой выход блока кодирования и вычислений подключен через усилитель считывания к выводам сигнального электроакустического преобразователя. Сигнальный электроакустический преобразователь закреплен на опорном расстоянии от конца звукопровода и подсоединен к выводам усилителя считывания. На другом конце звукопровода жестко закреплен волновой отражатель. Между сигнальным электроакустическим преобразователем и волновым отражателем помещен поплавковый элемент с поляризатором [Патент РФ №2213940, кл. G01F 23/28, G01F 23/30, опубл. 2002].A known ultrasonic level gauge containing a rectilinear magnetostrictive sound pipe, signal electro-acoustic transducer, a float element with a polarizer, a wave reflector, a recording amplifier, a reading amplifier, a coding and computing unit. The coding and computing unit is connected to the sound pipe through a recording amplifier. The other output of the coding and computing unit is connected through a read amplifier to the terminals of the signal electro-acoustic transducer. The signal electro-acoustic transducer is fixed at a reference distance from the end of the sound duct and is connected to the terminals of the reading amplifier. At the other end of the sound duct, a wave reflector is rigidly fixed. A float element with a polarizer is placed between the signal electro-acoustic transducer and the wave reflector [RF Patent No. 2213940, cl. G01F 23/28, G01F 23/30, publ. 2002].

Недостатками данного устройства являются большие питающие напряжения, необходимые для формирования ультразвуковой волны электроакустическим преобразователем (особенно при большой длине звукопровода, что затрудняет обеспечение искробезопасности), появление дополнительной погрешности при изменении в широких пределах температуры внешней среды, невозможность измерения нескольких уровней, что характерно для жидкостей, состоящих из фракций.The disadvantages of this device are the large supply voltages necessary for the formation of an ultrasonic wave by an electro-acoustic transducer (especially with a large length of the sound duct, which makes it difficult to ensure intrinsic safety), the appearance of an additional error when the ambient temperature changes over a wide range, and the inability to measure several levels, which is typical for liquids, consisting of fractions.

Известен поплавковый уровнемер, содержащий электропроводный звукопровод, блок обработки, поплавок, установленный на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль него, и проводящий элемент. Кроме того, уровнемер содержит генератор переменного тока, акустический преобразователь, соединенный с верхним концом звукопровода, дискриминатор-формирователь, промежуточный трансформатор, а поплавок содержит генератор электрических импульсов, выпрямитель, расположенные концентрично с отверстием поплавка, тороидальный трансформатор и катушку возбуждения, подключенную к генератору электрических импульсов [патент РФ №2463566, кл. G01F 23/28, опубл. 2006].Known float level gauge containing conductive sound pipe, processing unit, a float mounted on the sound pipe with the ability to move along it, and a conductive element. In addition, the level gauge contains an alternating current generator, an acoustic transducer connected to the upper end of the sound duct, a discriminator-shaper, an intermediate transformer, and the float contains an electric pulse generator, a rectifier located concentrically with the hole of the float, a toroidal transformer and an excitation coil connected to an electric generator pulses [RF patent No. 2463566, class. G01F 23/28, publ. 2006].

Недостатками данного уровнемера являются невозможность измерения нескольких уровней, что характерно для жидкостей, состоящих из фракций, появление дополнительной погрешности при изменении в широких пределах температуры внешней среды.The disadvantages of this level gauge are the inability to measure several levels, which is typical for liquids consisting of fractions, the appearance of an additional error when the temperature of the environment changes over a wide range.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому является магнитострикционный уровнемер, содержащий чувствительный элемент с помещенным в магнитопроницаемую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, автономный измерительный модуль, находящийся на известном расстоянии от днища емкости, пьезоприемник, блок вычисления интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности (границы раздела фракций) жидкости до днища емкости, по крайней мере, один поплавок, причем в поплавках размещены активные автономные модули, измеряющие температуру и давление жидкости в точке расположения, с измерительными схемами под управлением микропроцессоров, катушками возбуждения звукопровода и магнитными блоками из n постоянных магнитов (кольцевые магниты с радиально ориентированными магнитными полями), где n=1, 2…i, размещенными вокруг трубки с возможностью перемещения вдоль нее, а также дополнительно содержит «якорь Радомского», представляющий собой стойку с утяжеленным основанием, тремя остроконусными опорами и герметичным объемом в верхней части для размещения автономного модуля. Кроме этого уровнемер содержит автономный источник питания, цифровую схема хранения результатов измерения, радиомодем и антенну [патент РФ на полезную модель №134317, кл. G01F 23/28, опубл. 10.11.2013].Of the known technical solutions, the closest in purpose and technical essence to the claimed one is a magnetostrictive level gauge containing a sensitive element with a sound duct made of magnetostrictive material placed in a magnetically permeable tube, an autonomous measuring module located at a known distance from the bottom of the tank, a piezoelectric receiver, and an ultrasonic transit time interval calculation unit fluctuations from the surface (interface of fractions) of the liquid to the bottom of the tank, at least one float ok, and in the floats there are active autonomous modules that measure the temperature and pressure of the liquid at the point of location, with measuring circuits controlled by microprocessors, sound pipe excitation coils and magnetic blocks of n permanent magnets (ring magnets with radially oriented magnetic fields), where n = 1 , 2 ... i, placed around the tube with the possibility of moving along it, and also additionally contains a "Radomsky anchor", which is a rack with a heavier base, three sharp-con proof operation and a pressurized volume in the upper part for placing a standalone module. In addition, the level gauge contains an autonomous power source, a digital circuit for storing measurement results, a radio modem and an antenna [RF patent for utility model No. 134317, class. G01F 23/28, publ. 11/10/2013].

Недостатком этого магнитострикционного уровнемера являются появление дополнительной погрешности при изменении в широких пределах температуры внешней среды.The disadvantage of this magnetostrictive level gauge is the appearance of an additional error when the ambient temperature changes over a wide range.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в создании магнитострикционного уровнемера, имеющего расширенный рабочий диапазон температуры внешней среды за счет размещения электроники в объеме с меньшим диапазоном температурных изменений, чем рабочий диапазон температуры внешней среды.The problem to which the claimed technical solution is directed is to create a magnetostrictive level gauge having an expanded operating range of the ambient temperature by placing the electronics in a volume with a smaller range of temperature changes than the operating range of the ambient temperature.

Поставленная задача достигается за счет того, что магнитострикционный уровнемер содержит антенно-излучающий узел, канализирующий узел, измерительно-передающий блок и, по крайней мере, один поплавок, причем в поплавках размещены активные микропроцессорные автономные модули, измеряющие дополнительные параметры жидкости (например температуру и давление), с катушками возбуждения звукопровода и магнитными блоками с радиально ориентированным магнитным полем.The task is achieved due to the fact that the magnetostrictive level gauge contains an antenna-emitting unit, a channeling unit, a measuring and transmitting unit and at least one float, moreover, active microprocessor-based autonomous modules that measure additional parameters of the liquid (for example, temperature and pressure) are placed in the floats ), with sound duct excitation coils and magnetic blocks with a radially oriented magnetic field.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение диапазона рабочих температур внешней среды за счет размещения электроники (измерительно-передающего блока) в объеме с меньшим диапазоном температурных изменений, чем диапазон температур внешней среды.The technical result provided by the given set of features is to expand the range of operating temperatures of the environment due to the placement of electronics (measuring and transmitting unit) in a volume with a smaller range of temperature changes than the temperature range of the environment.

Кроме того, согласно заявляемому техническому решению, канализирующий узел содержит совмещенную акусто-электрическую длинную линию в виде центрального провода для передачи звука, окружающей его диэлектрической трубки, и металлической оплетки, помещенной в свою очередь внутрь внешней диэлектрической трубки. При этом вход пьезоприемника измерительно-передающего блока подсоединяется к центральному проводу, а выход радиомодема измерительно-передающего блока присоединяется к центральному проводу и оплетке, к которым в верхней части канализирующего узла присоединяется антенна через согласующий сопротивления трансформатор.In addition, according to the claimed technical solution, the sewer assembly contains a combined acousto-electric long line in the form of a central wire for transmitting sound, the dielectric tube surrounding it, and a metal braid placed in turn inside the external dielectric tube. In this case, the input of the piezoelectric receiver of the measuring and transmitting unit is connected to the central wire, and the output of the radio modem of the measuring and transmitting unit is connected to the central wire and the braid, to which the antenna is connected to the upper channel of the channel through the matching resistance transformer.

Кроме того, согласно заявляемому техническому решению, канализирующий узел содержит звукопровод в виде стальной проволоки для передачи звука и отдельный коаксиальный кабель для передачи сигнала радиомодема, помещенные внутрь диэлектрической трубки. При этом вход пьезоприемника измерительно-передающего блока подсоединяется к звукопроводу, а выход радиомодема измерительно-передающего блока присоединяется к коаксиальному кабелю, в верхней части которого присоединяется антенна.In addition, according to the claimed technical solution, the sewer assembly contains a sound pipe in the form of a steel wire for transmitting sound and a separate coaxial cable for transmitting the signal of the radio modem, placed inside the dielectric tube. In this case, the input of the piezoelectric receiver of the measuring and transmitting unit is connected to the sound duct, and the output of the radio modem of the measuring and transmitting unit is connected to the coaxial cable, in the upper part of which the antenna is connected.

Кроме того, согласно заявляемому техническому решению, измерительно-передающий блок содержит «якорь Радомского» (внешнюю конструкцию, опирающуюся через конические стойки на дно резервуара), автономный модуль сенсоров в верхней части «якоря Радомского», пьезоприемник, измерительную схему, микропроцессор, батарею, стабилизатор напряжения и радиомодем, подвешенные на канализирующий узел.In addition, according to the claimed technical solution, the measuring and transmitting unit contains a “Radomsky anchor” (an external structure resting on the bottom of the tank through conical racks), an autonomous sensor module in the upper part of the “Radomsky anchor”, a piezoelectric receiver, a measuring circuit, a microprocessor, a battery, voltage stabilizer and radio modem suspended on the sewer assembly.

Кроме того, согласно заявляемому техническому решению, измерительно-передающий блок содержит автономный модуль сенсоров, пьезоприемник, измерительную схему, микропроцессор, батарею, стабилизатор напряжения и радиомодем, помещенные в корпус с овальной конструкцией нижней части, прижимающийся ко дну резервуара под действием силы тяжести и силы притяжения магнита. Канализирующий узел для обеспечения вертикальности кверху подтягивается пружиной.In addition, according to the claimed technical solution, the measuring and transmitting unit contains an autonomous sensor module, a piezoelectric receiver, a measuring circuit, a microprocessor, a battery, a voltage stabilizer and a radio modem, placed in a housing with an oval bottom structure, pressed against the bottom of the tank under the action of gravity and force magnet attraction. Sewer unit to ensure vertical upward pulled by a spring.

Сущность заявляемого технического решения поясняется графическими материалами:The essence of the proposed technical solution is illustrated by graphic materials:

- на фиг. 1 представлено размещение магнитострикционного уровнемера в резервуаре;- in FIG. 1 shows the placement of a magnetostrictive level gauge in a tank;

- на фиг. 2 представлена функциональная схема активного автономного модуля сенсоров;- in FIG. 2 shows a functional diagram of an active autonomous sensor module;

- на фиг. 3 представлена функциональная схема измерительно-передающего блока;- in FIG. 3 shows a functional diagram of a measuring and transmitting unit;

- на фиг. 4 представлен вариант конструктивного исполнения уровнемера с совмещенным вариантом канализирующего узла;- in FIG. 4 shows an embodiment of a level gauge with a combined variant of a sewer assembly;

- на фиг. 5 представлены варианты построения канализирующего узла;- in FIG. 5 presents options for constructing a sewer assembly;

- на фиг. 6 представлены варианты конструкции измерительно-передающего блока.- in FIG. 6 shows the design options of the measuring and transmitting unit.

Магнитострикционный уровнемер (фиг. 1) состоит из антенно-крепежного узла 1, канализирующего узла 5, хотя бы одного поплавка 7 с автономным модулем сенсоров 6 и магнитной системой 8, измерительно-передающего блока 9. Поплавок находится на поверхности (границе раздела фаз) жидкости 11 резервуара 10 с крышей 4 и может перемещаться вдоль канализирующего узла. Антенно-крепежный узел 1 зафиксирован на крышке люка 3 цанговым зажимом 2.The magnetostrictive level gauge (Fig. 1) consists of an antenna-mounting unit 1, a channeling unit 5, at least one float 7 with an autonomous sensor module 6 and a magnetic system 8, a measuring and transmitting unit 9. The float is on the surface (interface) of the liquid 11 of the tank 10 with a roof 4 and can move along the sewer node. Antenna-mounting unit 1 is fixed on the hatch cover 3 with a collet clip 2.

Автономный модуль сенсоров 6 состоит (фиг. 2) из датчиков параметров жидкости 12 (например, датчика температуры) и 13 (например, датчика давления), микропроцессора 14, схемы формирования импульсов 15, автономного источника питания 16, накопителя энергии 17 и катушки индуктивности 18, намотанной на гильзе, в которую пропущен звукопровод канализирующего узла.The autonomous sensor module 6 consists (Fig. 2) of fluid parameters sensors 12 (for example, a temperature sensor) and 13 (for example, a pressure sensor), a microprocessor 14, a pulse generating circuit 15, an autonomous power source 16, an energy storage device 17 and an inductor 18 wound on a sleeve into which the sound duct of the sewer assembly is passed.

Измерительно-передающий блок 9 состоит (фиг. 3) из автономного модуля сенсоров 19, пьезоприемника 20, измерительной схемы 21, микропроцессора 22, батареи 23, стабилизатора напряжения 24 и радиомодема 25.The measuring and transmitting unit 9 consists (Fig. 3) of an autonomous sensor module 19, a piezo receiver 20, a measuring circuit 21, a microprocessor 22, a battery 23, a voltage regulator 24, and a radio modem 25.

Вариант конструктивного исполнения уровнемера с совмещенным канализирующим узлом 5 (фиг. 1) содержит (фиг. 4) радиопрозрачный колпак антенны 26, звукопровод 27, верхняя часть которого заканчивается четвертьволновой петлевой антенной, металлическую часть 28 и диэлектрическую часть 29 четвертьволнового трансформатора сопротивлений, согласующего длинную линию (звукопровод) с антенной, трубу корпуса верхней части 30 уровнемера, диэлектрическую трубку 31, оплетку 32 и внутреннюю диэлектрическую трубку 33 длинной линии, центральным проводом которой является звукопровод. Вариант конструкции измерительно-передающего блока 9 представлен автономным модулем сенсоров 19, магнитом с радиальным магнитным полем 8, корпусом автономного модуля сенсоров 34, корпусом «якоря Радомского» 35, микропроцессором 22, батареей 23, стабилизатором напряжения 24, радиомодемом 25, измерительной схемой 21, кольцевым пьезоприемником 20, направленным ответвителем 37 связи радиомодема с длинной линией, концевым резистором направленного ответвителя 36, корпусом 38 измерительно-передающего блока, согласованным резистором начала длинной линии 39, кольцом нижней части звукопровода 40, коническими опорами якоря 41.An embodiment of the level gauge with the combined channeling unit 5 (Fig. 1) contains (Fig. 4) a radio-transparent cap of the antenna 26, a sound duct 27, the upper part of which ends with a quarter-wave loop antenna, a metal part 28 and a dielectric part 29 of a quarter-wave resistance transformer matching a long line (sound duct) with an antenna, a housing pipe of the upper part of the level gauge 30, a dielectric tube 31, a braid 32 and an internal dielectric tube 33 of a long line, the central wire of which S THE turbo. A design variant of the measuring and transmitting unit 9 is represented by an autonomous sensor module 19, a magnet with a radial magnetic field 8, an autonomous sensor module housing 34, a Radomsky anchor housing 35, a microprocessor 22, a battery 23, a voltage stabilizer 24, a radio modem 25, a measuring circuit 21, an annular piezoelectric receiver 20, a directional coupler 37 for connecting the radio modem to a long line, an end resistor for the directional coupler 36, a housing 38 for a measuring and transmitting unit, matched with a resistor for starting a long line 39, the ring of the lower part of the sound duct 40, the conical supports of the armature 41.

Варианты конструктивного исполнения канализирующего узла 5 (фиг. 1) представлены (фиг. 5) совмещенным канализирующим узлом (фиг. 5а), когда средняя жила звукопровода 27, является одновременно центральной жилой коаксиального кабеля, передающего высокочастотную энергию от радиомодема к передающей антенне. Коаксиальный кабель состоит из центральной жилы 27, диэлектрической трубки 33, металлической оплетки коаксиального кабеля 32 и внешней защитной трубки 31.Variants of the design of the canalizing unit 5 (Fig. 1) are presented (Fig. 5) by a combined canalizing unit (Fig. 5a), when the middle core of the sound duct 27 is simultaneously the central core of the coaxial cable transmitting high-frequency energy from the radio modem to the transmitting antenna. The coaxial cable consists of a central core 27, a dielectric tube 33, a metal braid of the coaxial cable 32 and an external protective tube 31.

Вариант конструктивного исполнения раздельного канализирующего узла 5 (фиг. 1) представлен (фиг. 5б) внешней диэлектрической трубкой 31, в которой размещены средняя жила звукопровода 27 и отдельный коаксиальный кабель 42, соединяющей радиомодем с антенной.A design variant of a separate sewer assembly 5 (Fig. 1) is represented (Fig. 5b) by an external dielectric tube 31, in which the middle core of the sound duct 27 and a separate coaxial cable 42 are connected, connecting the radio modem to the antenna.

Варианты конструктивного исполнения измерительно-передающего блока 9 (фиг. 1) представлены на фиг. 6.Variants of the design of the measuring and transmitting unit 9 (FIG. 1) are presented in FIG. 6.

Измерительно-передающий блок 9 (фиг. 1) свободно подвешивается к канализирующему узлу 5 (фиг. 6а). Измерительно-передающий блок расположен внутри корпуса 35 «Якоря Радомского», опирающегося на дно резервуара коническими опорами 41. В верхней части корпуса 35 размещается АМС 19 с магнитной системой 8, объединенные в корпус автономного модуля сенсоров 34. В корпусе 38 измерительно-передающего блока расположены микропроцессор 22, батарея 23, стабилизатор напряжения 24, радиомодем 25, измерительная схема 21, кольцевой пьезоприемник 20, направленный ответвитель 37 связи радиомодема 25 с длинной линией, концевой резистор направленного ответвителя 36, согласованный резистор начала длинной линии 39, кольцо нижней части звукопровода 40.The measuring and transmitting unit 9 (Fig. 1) is freely suspended from the sewer unit 5 (Fig. 6a). The measuring and transmitting unit is located inside the Radomsky Anchor housing 35, resting on the bottom of the tank with conical supports 41. In the upper part of the housing 35 there is an AMC 19 with a magnetic system 8, integrated into the housing of an autonomous sensor module 34. In the housing 38 of the measuring and transmitting unit microprocessor 22, battery 23, voltage stabilizer 24, radio modem 25, measuring circuit 21, ring piezo receiver 20, directional coupler 37 for connecting the radio modem 25 with a long line, end resistor of the directional coupler 36, co the laminated resistor of the beginning of the long line 39, the ring of the lower part of the sound duct 40.

Измерительно-передающий блок 9 (фиг. 1) устанавливается (фиг. 6б) непосредственно на дно резервуара 10 с жидкостью. Измерительно-передающий блок расположен внутри корпуса 38, опирающегося на дно резервуара нижней овальной частью 43 с магнитом 45. Магнит 45 обеспечивает перпендикулярное дну резервуара положение корпуса 38 измерительно-передающего блока. В верхней части корпуса 38 размещается АМС 19 с магнитной системой 8. В корпусе 38 измерительно-передающего блока расположены также микропроцессор 22, батарея 23, стабилизатор напряжения 24, радиомодем 25, измерительная схема 21, пьезоприемник 20, конусный переходник звукопровода 44.The measuring and transmitting unit 9 (Fig. 1) is installed (Fig. 6b) directly to the bottom of the tank 10 with liquid. The measuring and transmitting unit is located inside the housing 38, resting on the bottom of the tank with a lower oval part 43 with a magnet 45. The magnet 45 provides a position perpendicular to the bottom of the tank of the housing 38 of the measuring and transmitting unit. The AMC 19 with the magnetic system 8 is located in the upper part of the housing 38. The microprocessor 22, the battery 23, the voltage stabilizer 24, the radio modem 25, the measuring circuit 21, the piezo receiver 20, the conical adapter of the sound pipe 44 are also located in the housing 38 of the measuring and transmitting unit.

Заявляемое техническое решение поясняется во взаимодействии между отдельными элементами в процессе работы.The claimed technical solution is illustrated in the interaction between the individual elements in the process.

Автономный модуль сенсоров 6 (фиг. 1) и 19 (фиг. 6) для обеспечения высокой энергетической экономичности большую часть времени находится в режиме пониженного энергопотребления (спящем режиме) и только изредка активизируется, формирует кодированную последовательности импульсов, которая посредством катушки индуктивности, окружающей звукопровод, создает магнитное поле, которое, взаимодействуя с радиальным магнитным полем магнитного блока, вызывает в звукопроводе магнитострикционные ультразвуковые колебания, распространяющиеся по звукопроводу вверх и вниз, причем вверху они отражаются от конца звукопровода и возвращаются вниз. Таким образом, на выходе пьезоприемника от каждого автономного модуля сенсоров появляются по два сигнала, задержанные друг от друга на удвоенное время прохождения ультразвуковых колебаний от данного автономного модуля до верхнего конца звукопровода.To ensure high energy efficiency, the stand-alone sensor module 6 (Fig. 1) and 19 (Fig. 6) is in most of the time in the low power consumption mode (sleep mode) and only occasionally activates, forms an encoded pulse sequence, which through the inductor surrounding the sound duct , creates a magnetic field, which, interacting with the radial magnetic field of the magnetic block, causes magnetostrictive ultrasonic vibrations in the sound pipe propagating along the sound path water up and down, and they are reflected from the top end of the acoustic line and return downwards. Thus, at the output of the piezoelectric receiver from each autonomous sensor module, two signals appear, delayed from each other by twice the transit time of ultrasonic vibrations from this autonomous module to the upper end of the sound duct.

Вычисление уровня жидкости (уровня границы раздела фракций жидкости) производится в соответствии с формулой:The calculation of the liquid level (level of the interface between the liquid fractions) is carried out in accordance with the formula:

h=h_n+h₁-h₂+h₃,h = h _n + h ₁ -h ₂ + h ₃ ,

где h - расстояние от поверхности жидкости (уровня границы раздела фракций жидкости) до днища емкости;where h is the distance from the surface of the liquid (the level of the interface of the fractions of the liquid) to the bottom of the tank;

h_n - расстояние от поверхности жидкости до отсчетной точки измерительного поплавка;h _n is the distance from the surface of the liquid to the reference point of the measuring float;

h₁ - расстояние от отсчетной точки измерительного поплавка до верхнего конца звукопровода;h ₁ - the distance from the reference point of the measuring float to the upper end of the sound duct;

h₂ - расстояние от отсчетной точки измерительной системы измерительно-передающего блока до верхнего конца звукопровода;h ₂ is the distance from the reference point of the measuring system of the measuring and transmitting unit to the upper end of the sound duct;

h₃ - расстояние от отсчетной точки измерительной системы измерительно-передающего блока до днища емкости.h ₃ - the distance from the reference point of the measuring system of the measuring and transmitting unit to the bottom of the tank.

Величины h_{n и} h₃ вводятся в память измерителя при его размещении в резервуаре и калибровке, а h₁ и h₂ вычисляются, исходя из измеренных значений временных интервалов t_h1 и t_h2.The values of h _{n and} h ₃ are entered into the memory of the meter when it is placed in the tank and calibrated, and h ₁ and h ₂ are calculated based on the measured values of the time intervals t _h1 and t _h2 .

, ,

, ,

где t_h1 - время прохождения ультразвука от отсчетной точки измерительного поплавка до верхнего конца звукопровода;where t _h1 is the ultrasound transit time from the reference point of the measuring float to the upper end of the sound duct;

t_h2 - время прохождения ультразвука от отсчетной точки измерительной системы измерительно-передающего блока до верхнего конца звукопровода;t _h2 is the ultrasound transit time from the reference point of the measuring system of the measuring and transmitting unit to the upper end of the sound duct;

V_зв - скорость распространения ультразвука в звукопроводе.V _Sv - the speed of propagation of ultrasound in the sound duct.

Расстояние h₃ от отсчетной точки измерительной системы измерительно-передающего блока до днища емкости может быть измерено с высокой точностью при первоначальном монтаже измерителя в емкости с жидкостью в результате привязки конкретного уровнемера к емкости путем замеров уровня контрольной рулеткой относительно высотного трафарета по паспорту и градуировочной таблице. Значение этой величины вводится в блок определения уровня и используется для вычислений.The distance h ₃ from the reference point of the measuring system of the measuring and transmitting unit to the bottom of the tank can be measured with high accuracy during the initial installation of the meter in a tank with liquid as a result of linking a specific level gauge to the tank by measuring the level with a control tape measure relative to the height stencil according to the passport and calibration table. The value of this quantity is entered into the level determination unit and is used for calculations.

Подробнее работу магнитострикционного уровнемера можно уяснить, рассмотрев взаимодействие между его отдельными элементами (фиг. 2, 3, 4, 5, 6).The operation of the magnetostrictive level gauge can be understood in more detail by considering the interaction between its individual elements (Figs. 2, 3, 4, 5, 6).

Микропроцессор 14 (фиг. 2) автономного модуля большую часть времени находится в режиме пониженного энергопотребления (спящем режиме) и только изредка активизируется, считывает измеренные датчиками 12 и 13 параметры (допустим температуру и давление), выдает команду на накопление энергии накопителю 17 от автономного источника питания 16 и в необходимые моменты запускает схему формирования импульсов 15, которая подключает накопитель энергии к катушке индуктивности 18, формирующей импульсное магнитное поле, в результате взаимодействия которого с радиальным магнитным полем магнитного блока 8 и магнитострикционного эффекта возникают ультразвуковые колебания в звукопроводе 27. Ультразвуковые колебания, достигающие пьезоприемника 20 (фиг. 3), за счет пьезоэлектрического эффекта преобразуются в импульсы напряжения, которые поступают на вход измерительной схемы 21 вычисления интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности (границы раздела фракций) жидкости до днища емкости. Значение интервала времени с выхода измерительной схемы 21 поступает на микропроцессор 22, а с него на радиомодем 25, с которого высокочастотный сигнал через коаксиальный кабель подводится к передающей антенне.The microprocessor 14 (Fig. 2) of the autonomous module most of the time is in the low power consumption mode (sleep mode) and only occasionally activates, reads the parameters measured by the sensors 12 and 13 (let's say temperature and pressure), issues a command to store energy to the drive 17 from the autonomous source power supply 16 and at the necessary moments starts the pulse formation circuit 15, which connects the energy storage to the inductor 18, forming a pulsed magnetic field, as a result of the interaction of which with the radial magnetic field of the magnetic unit 8 and the magnetostrictive effect, ultrasonic vibrations occur in the sound duct 27. Ultrasonic vibrations reaching the piezoelectric receiver 20 (Fig. 3) are converted into voltage pulses due to the piezoelectric effect, which are input to the measuring circuit 21 for calculating the ultrasonic vibrations transit time interval 21 from the surface (interface of fractions) of the liquid to the bottom of the tank. The value of the time interval from the output of the measuring circuit 21 is supplied to the microprocessor 22, and from it to the radio modem 25, from which the high-frequency signal is fed through a coaxial cable to the transmitting antenna.

Ультразвук от звукопровода 27 подводится к пьезоприемнику 20 через кольцо нижней части звукопровода 40 (фиг. 6а), либо через конусный переходник 44 (фиг. 6б). Высокочастотный сигнал от радиомодема 25 передается в высокочастотную длинную линию через направленный ответвитель (с элементами: направленный ответвитель связи радиомодема с длинной линией 37, концевой резистор направленного ответвителя 36, согласованный резистор начала длинной линии 39), либо непосредственно в коаксиальный кабель 42 (фиг. 5б).Ultrasound from the sound duct 27 is supplied to the piezoelectric receiver 20 through the ring of the lower part of the sound duct 40 (Fig. 6a), or through a conical adapter 44 (Fig. 6b). The high-frequency signal from the radio modem 25 is transmitted to the high-frequency long line through a directional coupler (with elements: a directional coupler for connecting the radio modem with a long line 37, an end resistor of a directional coupler 36, a matched resistor to the beginning of a long line 39), or directly to a coaxial cable 42 (Fig. 5b )

Измерительно-передающий блок 9 расположен в жидкости 11 на дне резервуара 10, поэтому диапазон температур, в которых находится электроника измерительно-передающего блока, будет намного уже диапазона температур окружающей среды, что улучшает стабильность работы уровнемера и уменьшает погрешности измерения уровня.The measuring and transmitting unit 9 is located in the liquid 11 at the bottom of the tank 10, therefore, the temperature range in which the electronics of the measuring and transmitting unit is located will be much narrower than the ambient temperature range, which improves the stability of the level gauge and reduces the level measurement errors.

Claims (5)

1. Магнитострикционный уровнемер, характеризующийся тем, что он включает антенно-крепежный узел, закрепленный на крыше резервуара, канализирующий узел, хотя бы один поплавок с автономным модулем сенсоров и магнитной системой с радиально-ориентированным магнитным полем и измерительно-передающий блок, причем измерительно-передающий блок расположен на дне резервуара.1. Magnetostrictive level gauge, characterized in that it includes an antenna-mounting unit mounted on the roof of the tank, a canalizing unit, at least one float with an autonomous sensor module and a magnetic system with a radially oriented magnetic field, and a measuring and transmitting unit, The transmitting unit is located at the bottom of the tank. 2. Магнитострикционный уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что канализирующий узел содержит совмещенную акусто-электрическую длинную линию в виде центрального провода, окружающей его диэлектрической трубки и металлической оплетки, помещенных внутри внешней диэлектрической трубки.2. The magnetostrictive level gauge according to claim 1, characterized in that the sewer assembly comprises a combined acousto-electric long line in the form of a central wire, a dielectric tube surrounding it and a metal braid placed inside an external dielectric tube. 3. Магнитострикционный уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что канализирующий узел содержит звукопровод и отдельный коаксиальный кабель, помещенные внутри диэлектрической трубки.3. The magnetostrictive level gauge according to claim 1, characterized in that the canalizing assembly comprises a sound duct and a separate coaxial cable placed inside the dielectric tube. 4. Магнитострикционный уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что измерительно-передающий блок содержит "якорь Радомского", автономный модуль сенсоров, пьезоприемник, измерительную схему, микропроцессор, батарею, стабилизатор напряжения и радиомодем, подвешенные на канализирующий узел.4. The magnetostrictive level gauge according to claim 1, characterized in that the measuring and transmitting unit comprises a “Radomsky anchor”, an autonomous sensor module, a piezo receiver, a measuring circuit, a microprocessor, a battery, a voltage stabilizer, and a radio modem suspended from a channel. 5. Магнитострикционный уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что измерительно-передающий блок содержит автономный модуль сенсоров, пьезоприемник, измерительную схему, микропроцессор, батарею, стабилизатор напряжения и радиомодем, помещенные в корпус с магнитом и овальной конструкцией нижней части.

5. The magnetostrictive level gauge according to claim 1, characterized in that the measuring and transmitting unit comprises an autonomous sensor module, a piezoelectric receiver, a measuring circuit, a microprocessor, a battery, a voltage stabilizer and a radio modem, placed in a housing with a magnet and an oval bottom structure.