SU1767353A1 - Device for determining interface of two mediums in reservoir - Google Patents

Abstract

Использование: в горнодобывающей или химической промышленности дл  контрол  за состо нием жидкости, наход щейс  в герметичных резервуарах, или границ раздела двух разных сред. Сущность изобретени : устройство содержит наклонно установленные на внешней боковой стенке резервуара ВЧ-излучатель акустических колебаний , соединенный с ВЧ-генератором, и ВЧ-приемник акустических колебаний, соединенный с усилителем и измерительным блоком, один выше другого. Между ВЧ-излу- чателем и приемником размещаетс  НЧ-из- лучатель акустических колебаний, соединенный с НЧ-генератором так. чтобы ось его была горизонтальной. Жестко св занные между собой излучатель и приемник перемещаютс  вдоль высшей боковой поверхности резервуара. 2 ил.Use: in the mining or chemical industry to monitor the state of the fluid in sealed tanks, or the interfaces between two different media. SUMMARY OF THE INVENTION: The device comprises obliquely mounted acoustic oscillations connected to an RF generator, and an RF receiver of acoustic oscillations connected to an amplifier and a measuring unit, one above the other on an external side wall of the tank. Between the high-frequency radiator and the receiver, there is a low-frequency acoustic emission emitter connected to the low-frequency generator. so that its axis was horizontal. The radiator and receiver, which are tightly connected to each other, move along the higher lateral surface of the tank. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковым методам контрол  за границей раздела двух сред, наход щихс  в герметичном резервуаре .This invention relates to ultrasonic methods for monitoring the boundary between two media contained in an airtight container.

Известно устройство, в котором используютс  пр мые акустические преобразователи , установленные соосно друг другу по разным сторонам резервуара (Ультрасо- никс, т.4, 1966, с.96). Известно также устройство дл  контрол  уровн  жидких сред в резервуарах, в которых используютс  установленные на стенке резервуара два преобразовател  волн Лэмба со звуководами, к одному из которых подключен генератор, соединенный с усилителем мощности, а к другому - усилитель и измерительный блок (авт.св. №343155, кл.С 01 F 23/28,16.04.70).A device is known which uses direct acoustic transducers mounted coaxially with each other on opposite sides of a tank (Ultrasonics, vol. 4, 1966, p. 96). It is also known a device for monitoring the level of liquid media in tanks in which two Lamb wave converters mounted on the tank wall with sound guides are used, one of which is connected to a generator connected to a power amplifier, and the other to an amplifier and measuring unit (av.st. No. 345155, C 01 F 23 / 28,16.04.70).

Наиболее близким к предлагаемому устройству  вл етс  устройство дл  контрол  уровн  жидких сред в резервуарах (авт.св. № 769346, G 01 F 23/28, 26.04.75), содержащее установленные на Стенке резервуара два наклонных пьезопреобразовател  волн Лэмба со звуководами, к одному из которых подключен генератор, соединенный с усилителем мощности, а к другому -усилитель и измерительный блок, причем Звуководы выполнены из двух сопр гаемых по цилиндрической поверхности частей, симметричных относительно оси преобразовател , из материалов, различных по скорости ультра- звука.Closest to the proposed device is a device for monitoring the level of liquid media in tanks (ed.St. No. 769346, G 01 F 23/28, 26.04.75), which has two inclined Lamb wave piezoelectric transducers installed on the tank wall one of which is connected to a generator connected to a power amplifier, and to another - an amplifier and a measuring unit, moreover, the sound guides are made of two parts matched on a cylindrical surface, symmetrical about the axis of the converter, from materials of different speeds ultra-sound.

Недостатком этих устройств  вл ютс  неконтролируемые измерени  затухани  акустических колебаний, св занные с изменени ми свойств среды, нестабильностью параметров излучающего и приемного трактов (излучаема  мощность, коэффициент преобразовани , коэффициент усилени , коэффициент передачи амплитудного детектора и т.д.).The disadvantage of these devices is uncontrolled measurements of attenuation of acoustic oscillations associated with changes in the properties of the medium, instability of the parameters of the radiating and receiving paths (radiated power, conversion factor, gain factor, amplitude detector transmission coefficient, etc.).

С/1C / 1

СWITH

xj о XJ соxj about xj with

;СЛ; SL

;со; with

Целью устройства  вл етс  повышение точности.The purpose of the device is to increase accuracy.

Достигаетс  это тем, что на стенке резервуара дополнительно устанавливаетс  низкочастотный излучатель между ВЧ-излу- чателем и приемником, соединенный с НЧ- генератором таким образом, чтобы ось НЧ-излучател  располагалась горизонтально .,-This is achieved by the fact that a low-frequency radiator between the high-frequency radiator and the receiver is additionally installed on the tank wall, connected to the low-frequency generator so that the low-frequency radiator axis is horizontal.

На фиг.1 приведена схема устройства дл  определени  границы раздела двух сред в резервуаре; на фиг.2 - изменение измер емого параметра кмод в резервуаре длиной L с двум  разными средами.Figure 1 is a schematic of the device for determining the interface between two media in a tank; Fig. 2 shows a change in the measured parameter kmod in a tank of length L with two different media.

Устройство содержит наклонно уста- новленные на внешней боковой стенке резервуара ВЧ-излучатель 1 акустических колебаний, соединенный с ВЧ-генератором 2, и ВЧ-приемник 3 акустических колебаний , соединенный с усилителем 4 и измери- тельным блоком 5, один выше другого. Между ВЧ-излучателем и приемником размещаетс  НЧ-излучатель 6 акустических колебаний , соединенный с НЧ-генератором 7 так, чтобы ось его была горизонтальной. The device contains obliquely mounted on the outer side wall of the tank RF emitter 1 acoustic oscillations connected to the RF generator 2, and RF receiver 3 acoustic oscillations connected to the amplifier 4 and the measuring unit 5, one above the other. Between the high-frequency emitter and the receiver is placed the low-frequency emitter 6 of acoustic oscillations connected to the low-frequency generator 7 so that its axis is horizontal.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Одновременно ВЧ-генератор 2 и НЧ-ге- нератор 7 возбуждают соответственно ВЧ- излучатель 1 и НЧ-излучатель 6, которые преобразуют электрические колебани  в акустические, распростран ющиес  в исследуемой среде 8. Приемник акустических колебаний 3 принимает ВЧ акустические колебани , модулированные по фазе и частоте НЧ акустическими колебани ми, преобразует их в электрические сигналы. Эти сигналы усиливаютс  усилителем 4 и поступают в измерительно-регистрирующий блок 5. Здесь ВЧ-сигнал освобождаетс  от помех фильтром ВЧ и ограничителем амплитуды, детектируетс  фазовым детектором, выходное напр жение которого пропорциональное глубине фазовой модул ции и характеризующее исследуемую среду, уси- At the same time, the high-frequency generator 2 and the low-frequency generator 7 excite, respectively, the high-frequency emitter 1 and the low-frequency emitter 6, which convert the electrical oscillations into acoustic waves propagating in the test medium 8. The receiver of acoustic oscillations 3 receives high-frequency acoustic oscillations out of phase and the frequency of the low frequency acoustic oscillations, converts them into electrical signals. These signals are amplified by amplifier 4 and fed to the measuring-recording unit 5. Here, the RF signal is freed from interference by the RF filter and the amplitude limiter, detected by a phase detector, the output voltage of which is proportional to the depth of phase modulation and characterizes the medium under study, amplified

ливаетс  НЧ-усилителем и регистрируетс . Жестко св занные между собой излучатель и приемник могут перемещатьс  вдоль внешней боковой поверхности резервуара, а также могут быть неподвижны с непрерывным отсчетом при движущемс  уровне жидкости .is woofer and recorded. The radiator and receiver, which are tightly coupled with each other, can move along the outer lateral surface of the tank, and can also be fixed with a continuous reading at a moving fluid level.

В качестве ВЧ-излучател  1 волны и ВЧ- приемника 3 можно использовать пьезоке- рамические диски из керамики ЦТС-19 с резонансной частотой 200-400 кГц, а в качестве НЧ-излучател  6 - набор пьезокерами- ческих стержней из ЦТС-19 с резонансной частотой 20-40 кГц. Генераторы 2 и 7 можно использовать стандартные, типа Г4-42 дл  ВЧ-сигналов и ГЗ-Зб - дл  НЧ-сигналов. В качестве измерительного блока 5 возможно использование измерител  девиации частоты СКЗ-45.PTS of ceramic PZT-19 ceramics with a resonant frequency of 200–400 kHz can be used as a high-frequency radiator of the 1-wave and high-frequency receiver 3, and a set of piezoceramic rods of PZT-19 with a resonant frequency frequency of 20-40 kHz. Generators 2 and 7 can be used standard, type G4-42 for high-frequency signals and GZ-Zb - for low-frequency signals. As the measuring unit 5, it is possible to use the meter of the frequency deviation SKZ-45.

Введение в устройство НЧ-излучател  с горизонтальной осью, соединенного с НЧ- генератором, позвол ет осуществл ть фазовую модул цию ВЧ-волны НЧ-волной в исследуемой среде, по глубине которой можно судить о свойствах среды. Возможность измер ть фазовые изменени  акустической волны по сравнению с амплитудными в прототипе позвол ет повысить точность определени  границы раздела двух сред в резервуарах.Introduction of a horizontal-axis LF emitter connected to a low-frequency generator allows phase modulation of the RF wave by a low-frequency wave in the medium under investigation, from which depth one can judge the properties of the medium. The ability to measure phase changes in the acoustic wave as compared with amplitude ones in the prototype makes it possible to increase the accuracy of determining the interface between two media in tanks.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  определени  границы раздела двух сред в резервуаре, содержащее генератор высокочастотных (ВЧ) сигналов , наклонные ВЧ-излучатель и приемник, размещенные на внешней боковой стенке резервуара с конролируемой средой один выше другого, и измерительно-регистрирующий блок, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введен низкочастотный (НЧ) излучатель, размещенный между ВЧ-излучателем и приемником и соединенный с НЧ-генератором, при этом ось НЧ-излучател  расположена горизонтально .A device for determining the boundary between two media in a tank, comprising a generator of high-frequency (HF) signals, inclined high-frequency emitter and receiver located on the outer side wall of the tank with controlled medium one above the other, and measuring-recording unit, characterized in that in order to improve accuracy, a low-frequency (LF) emitter is inserted into it, placed between the high-frequency emitter and the receiver, and connected to the low-frequency generator, while the low-emitter axis is horizontal. Р«г. P "g. 1 4 14 Л  L