SU1500842A1 - Ultrasonic device for measuring the level of interface of two immiscible liquids - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к акустическим устройствам дл  непрерывного измерени  границы раздела двух несмешивающихс  жидкостей и может найти применение в нефтехимической, химической и других отрасл х промышленности. Цель изобретени  - повышение точности измерений. Устройство содержит акустический датчик 1 с трем  приемниками 2,3 и 4 и трем  излучател ми 8,9 и 10, генератор 14 синхроимпульсов, который через линию 15 задержки возбуждает излучатели и через ключи 16 и 17 подает синхроимпульсы в линию 18 св зи. В устройстве имеютс  также селектор 19 импульсов, арифметический блок 20, цифроаналоговый преобразователь 21 и регистрирующий прибор 22, которые осуществл ют прием электрических сигналов с линии 18 св зи, вычисление рассто ни  от плоскости излучател  10 до поверхности раздела жидкостей и регистрацию этого рассто ни . В устройстве обеспечиваетс  повышение точности измерений уровн  поверхности раздела двух несмешивающихс  жидкостей за счет того, что в каждом из трех акустических каналов датчика, образованных парами излучатель-приемник, акустические импульсы не претерпевают искажений, обусловленных дифракцией акустических волн на элементах конструкции на пути их распространени . 2 ил.The invention relates to acoustic devices for the continuous measurement of the interface between two immiscible liquids and can be used in the petrochemical, chemical and other sectors of the industry. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The device contains an acoustic sensor 1 with three receivers 2.3 and 4 and three radiators 8.9 and 10, a generator of 14 clock pulses, which, via line 15, delays the emitters and through the keys 16 and 17 delivers clock pulses to communication line 18. The device also has a pulse selector 19, an arithmetic unit 20, a digital-to-analog converter 21 and a recording device 22 that receive electrical signals from the communication line 18, calculate the distance from the plane of the emitter 10 to the interface of the fluids and record this distance. The device provides an increase in the accuracy of measurements of the level of the interface between two immiscible liquids due to the fact that in each of the three acoustic channels of the sensor, formed by the emitter-receiver pairs, the acoustic pulses do not undergo distortions due to diffraction of acoustic waves on the structural elements in the way of their propagation. 2 Il.

Description

слcl

СПSP

оabout

оabout

00 400 4

toto

точности измерений. Устройство содержит акустический датчик 1 с трем  приемниками 2, 3 и 4 и трем  излучател ми 8, 9 и 10, генератор 14 синхроимпульсов , который через линию 15 задержки возбуждает излучатели и через ключи 16 и 17 подает синхроимпульсы 3 линию 18 св зи, В устройстве имеютс  также селектор 19 импульсов , арифметический блок 20, цифро- аналоговый преобразователь- 21 и регистрирующий прибор 22, которые осуществл ют лрием электрических сигналов с линии 18 св зи, вычисление рассто ни  от плоскости излучател  10 до поверхности раздела жидкостей и ре- . гистрадию этого рассто ни , В устройстае обеспечиваетс  повьтшение точное ти измерений уровн  поверхности раздела двух несмешиваклцихс  жидкостей за счет того, что в каждом из трех акустических каналов датчика, образованных парами, излучатель-приемник акустические импульсы не претерпевают искажений, обусловленных дифракцией акустических волн на элементах конструкции на пути их распространени , 2 ил.measurement accuracy. The device contains an acoustic sensor 1 with three receivers 2, 3 and 4 and three radiators 8, 9 and 10, a generator of 14 clock pulses, which, via line 15, delays the emitters and through the keys 16 and 17 delivers the clock pulses 3 of the communication line 18, In the device there are also a pulse selector 19, an arithmetic unit 20, a digital-to-analog converter 21 and a registering device 22, which carry out electrical signals from the communication line 18, to calculate the distance from the plane of the radiator 10 to the interface of the liquids and re-. The history of this distance, In the device, provides an accurate measurement of the level of the interface of two immiscible liquids due to the fact that in each of the three acoustic channels of the sensor, formed by pairs, the emitter-receiver, acoustic pulses do not undergo distortions due to the diffraction of acoustic waves on the structural elements in the way of their distribution, 2 Il.

Изобретение относитс  к акустическим устройствам дл  непрерывного измерени  границы раздела двух несмешивающихс  жидкостей и может найти применение в нефтехимической, хими- ческой и других отрасл х промьшшен- ности.The invention relates to acoustic devices for the continuous measurement of the interface between two immiscible liquids and can be used in petrochemical, chemical and other industrial sectors.

Цель изобретени  - повьшение точности измерений.The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy.

На фиг,1 приведена блок-схема уст ройства; на фиг„2 - временные диаграммы напр жени  в линии св зи и на выходе селектора импульсов„Fig. 1 shows a block diagram of the device; Fig. 2 shows timing diagrams of the voltage in the communication line and at the output of the pulse selector.

Устройство состоит из акустического датчика 1, включающего три приемни ка 2-4 с усилител ми 5-7 и три излучател  8-10 с генераторами зондирующих и myльcoв 11-13, генератора синхроимпульсов 14, линии задержки 15, двух формирователей 16 и 17, линии св .зи 18, селектора импульсов 19, арифметического блока 20, цифроана- логового преобразовател  2.и регистрирующего прибора 22,The device consists of an acoustic sensor 1, which includes three receivers 2-4 with amplifiers 5-7 and three radiators 8-10 with probes and mycorns 11-13, clock generator 14, delay line 15, two drivers 16 and 17, lines St. 18, the pulse selector 19, the arithmetic unit 20, the digital-analog converter 2. and the recording device 22,

Излучатели и приемники в трех акус тических каналах, образованных парой излучатель-приемник, расположены на рассто ни х 1, 1, 1 j соответственно . Поверхность раздела двух жидкостей находитс  между излучателем О и приемником 4, при этом рассто ние Ц  вл етс  диапазоном измерени  устройства , а плоскость излучател  10  вл етс  началом отсчета уровн  X до поверхности .раздела жидкостей, The emitters and receivers in the three acoustic channels formed by the emitter-receiver pair are located at distances x 1, 1, 1 j, respectively. The interface between the two liquids is between the radiator O and the receiver 4, the distance C being the measuring range of the device, and the plane of the radiator 10 is the origin of the level X to the surface of the section liquids

Каждый приемник с усилителем и каждый излучатель с генератором зондирующих импульсов размещены в отдельном герметичном контейнере„Each receiver with an amplifier and each radiator with a generator of probe pulses are placed in a separate sealed container "

5five

5 five

,, ,,

Q Q

00

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Генератор синхроимпульсов 14.генерирует импульсы, открывающие формирователь 16, при этом-в линии св зи формируютс  синхроимпульсы определенной амплитуды на резисторе, наход щемс  в селекторе импульсов 19, Импульсы на выходе линии задержки 15 задержаны относительно синхроимпульсов на врем  to, превышающее длительность синхроимпульсов. Эти импульсы открывает формирователь 17, формирующий в линии св зи импульсы, следующие за синхроимпульсами Одновременно эти импульсы запускают генераторы зондирующих импульсов 11, 12, 13, Излучатели 8-10, подключенные к выходам генераторов зондирующих импульсов, преобразуют электрические зондирующие импульсы в ультразвуковые, которые , распростран  сь в жидкост х, достигают соответствующих приемников 2-4, где преобразуютс  в электрические импульсы, усиливаютс  усилител ми 5-7 и поступают в линию св зи, при этом временные интервалы между началом импульса запуска зондирующих генераторов и началом каждого из импульсов, формируемых на выходе усилителей, соответствуют времени распространени  ультразвуковых импульсов в .каждом акустическом канале.The sync pulse generator generates pulses opening shaper 16, and in the communication line the sync pulses of a certain amplitude are formed on the resistor located in the pulse selector 19. The pulses at the output of the delay line 15 are delayed relative to the sync pulses by time longer than the sync pulse length. These pulses are opened by the shaper 17, which forms pulses in the communication line following the sync pulses. At the same time, these pulses trigger the probing pulse generators 11, 12, 13, Emitters 8-10, connected to the outputs of the probing pulse generators, convert the electrical probing pulses into ultrasonic, which, distributed in liquids, they reach the corresponding receivers 2–4, where they are converted into electrical pulses, amplified by amplifiers 5–7, and fed into the communication line, with the time intervals between The starting point of the starting pulse of the probe generators and the beginning of each of the pulses generated at the output of the amplifiers correspond to the propagation time of the ultrasonic pulses in each acoustic channel.

Таким образом, в линии св зи 18 при каждом такте работы генератора синхроимпульсов формируетс  последо1 IThus, in the communication line 18, at each clock cycle of the clock generator, a sequence is generated.

вательность импульсов 23 (фиг,2),the intensity of the pulses 23 (Fig, 2),

из которой при помощи селектора 19 выдел ютс  синхроимпульс 24, импульсfrom which, using the selector 19, the sync pulse 24 is extracted, the pulse

25 запуска зондирующих генераторов и выходные импульсы 26-28 усилителей,25 start-up probing generators and output pulses of 26-28 amplifiers,

В арифметическом блоке 20 производитс  преобразование временных интервалов t, t, tj цифровой код и вычисление рассто ни  при помощи выражени In the arithmetic unit 20, the time intervals t, t, tj are converted by a digital code and the distance is calculated using the expression

X Itikt,.-l,.t3l ,-l,t 2X Itikt, .- l, .t3l, -l, t 2

гдеWhere

X - ,, -j.X - ,, -j.

t. t.

1,, 1,, 1, 1 ,, 1 ,, 1,

рассто ние от плоскости излучател  10 до поверхности раздела жидкостей; временные интервалы между импульсом 25 и импульсами 26, 27, 28, соотрет- ствующие времени распространени  акустических импульсов в первом, втором и третьим акустических каналах;the distance from the plane of the radiator 10 to the interface of the liquids; the time intervals between the pulse 25 and the pulses 26, 27, 28, corresponding to the propagation time of the acoustic pulses in the first, second and third acoustic channels;

рассто ни  между плоскос- излучателей и приемников соответственно в первом, втором, третьим акустических каналах. На выходе арифметического блока величина X представлена в цифровом коде. Преобразование этого кода в аналоговьй сигнал производитс  при помощи цифроаналогового преобразовател  21, выход которого подключен к регистрирующему прибору 22,the distances between the plane emitters and receivers, respectively, in the first, second, and third acoustic channels. At the output of the arithmetic unit, the X value is represented in a digital code. The conversion of this code into an analog signal is carried out using a digital-to-analog converter 21, the output of which is connected to a recording device 22,

Точность измерени  устройства определ етс  в основном точностью измерени  временных интервалов между импульсами запуска зондирующих генераторов и импульсами, получаемыми на выходе усилителей, а также точностью арифметического блока.The measurement accuracy of the device is determined mainly by the accuracy of measuring the time intervals between the starting pulses of the probe generators and the pulses received at the output of the amplifiers, as well as the accuracy of the arithmetic unit.

2020

ФормулаFormula

иand

66

3 о3 o

бретенийbrets

Ультразвуковое устройство дл  из мерени  уровн  поверхности раздела двух несмешивающихс  жидкостей, содержащее акустический датчик, состо щий из первого излучател  с генератором зондирующих импульсов и первого , второго и третьего приемников с усилител ми, линию св зи, к которой подключены выходы усилителей и последовательно соединенные селектор импульсов, арифмет1гческий блок, циф- роаналоговый преобразователь и регистрирующий прибор, отличающеес  тем, что, с целью повБппени  точности измерен1Ш, акустический дат- чик дополнительно снабжен вторым и третьим излучател ми с генераторами зондирующих импульсов, причем первый приемник, первый излучатель и второй излучатель расположены последовательно в нижней половине акустического датчика, а в верхней половине датчика последовательно расположены второй приемник, третий излучатель и третий приемник, при этом устройство снабжено генератором синхроимпульсов , линией задержки и двум  формировател ми, все генераторы зондирующих импульсов выполнены в виде синхронизируемых генераторов, выход генератора синхроимпульсов подключен к входу первого формировател  и входу линии задержки, выход линии задержки подключен к входам синхронизации генераторов зондирующих импульсов и к входу второго формировател , а выходы формирователей соединены с линией св зи.An ultrasonic device for measuring the level of the interface between two immiscible liquids, containing an acoustic sensor consisting of a first radiator with a probe pulse generator and a first, second and third amplifiers receivers, a communication line to which the outputs of the amplifiers are connected, and the pulse selector connected in series , an arithmetic unit, a digital-analogue converter, and a registering instrument, characterized in that, in order to improve the accuracy of the measured 1W, the acoustic sensor is It is equipped with second and third radiators with probing pulse generators, the first receiver, the first radiator and the second radiator are located sequentially in the lower half of the acoustic sensor, and the second receiver, the third radiator and the third receiver are sequentially located in the upper half of the sensor, and the device is equipped with a generator sync pulses, a delay line and two formers, all probing pulse generators are made in the form of synchronized generators, the sync pulse output lsov connected to the input of the first shaper and the input of the delay line, the delay line output is connected to inputs of a synchronization generator and probe pulses to the input of the second formers and formers outputs are connected with the communication line.

фиг.22

Claims (1)

ормула изобретенияclaims Ультразвуковое устройство для измерения уровня поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей, содержащее акустический датчик, состоящий из первого излучателя с генера тором зондирующих импульсов и первого, второго и третьего приемников с усилителями, линию связи, к которой подключены выходы усилителей и последовательно соединенные селектор импульсов, арифметический блок, цифроаналоговый преобразователь и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, акустический дат-* чик дополнительно снабжен вторым и третьим излучателями с генераторами зондирующих импульсов, причем первый приемник, первый излучатель и второй излучатель расположены последовательно в нижней половине акустического датчика, а в верхней половине датчика последовательно расположены второй приемник, третий излучатель и третий приемник, при этом устройство снабжено генератором синхроимпульсов, линией задержки и двумя формирователями, все генераторы зондирующих импульсов выполнены в виде синхронизируемых генераторов, выход генератора синхроимпульсов подключен к входу первого формирователя и входу линии задержки, выход линии задержки подключен к входам синхронизации генераторов зондирующих импульсов и к входу второго формирователя, а выходы формирователей соединены с линией связи.An ultrasonic device for measuring the interface level of two immiscible liquids, comprising an acoustic sensor consisting of a first emitter with a probe pulse generator and first, second and third receivers with amplifiers, a communication line to which the outputs of the amplifiers and the pulse selector are connected in series, an arithmetic unit , digital-to-analog converter and recording device, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurements, the acoustic sensor * additional sleep It is equipped with a second and third emitter with probing pulse generators, the first receiver, the first emitter and the second emitter being arranged sequentially in the lower half of the acoustic sensor, and the second receiver, the third emitter and the third receiver are sequentially located in the upper half of the sensor, the device being equipped with a clock generator, delay line and two shapers, all probing pulse generators are made in the form of synchronized generators, the output of the clock generator under for prison to the input of the first driver and the input of the delay line, the delay line output is connected to inputs of a synchronization generator and probe pulses to the input of the second generator, and are connected to the output of the link.