RU2298155C1 - Magnetostrictive level meter-indicator - Google Patents
Magnetostrictive level meter-indicator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2298155C1 RU2298155C1 RU2005138733/28A RU2005138733A RU2298155C1 RU 2298155 C1 RU2298155 C1 RU 2298155C1 RU 2005138733/28 A RU2005138733/28 A RU 2005138733/28A RU 2005138733 A RU2005138733 A RU 2005138733A RU 2298155 C1 RU2298155 C1 RU 2298155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- measuring
- sound
- magnetostrictive
- fixed
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и предназначено для использования в качестве мобильного устройства при измерениях и контроле уровня жидких сред во взрывоопасных условиях.The invention relates to measuring and conversion equipment and is intended for use as a mobile device for measuring and monitoring the level of liquid media in explosive conditions.
Известен уровнемер [1], содержащий прямолинейный звукопровод из магнитострикционного материала с распределенной по всей его рабочей длине обмоткой и излучающего элемента (пьезоэлемент), закрепленного на торцевой поверхности, вдоль которого перемещается поплавковый элемент с магнитом, разделяющий границу жидкой среды, а также последовательно включенные генератор электрических сигналов, усилитель и решающий блок.A known level gauge [1], containing a rectilinear sound guide made of magnetostrictive material with a winding distributed along its entire working length and a radiating element (piezoelectric element) mounted on the end surface, along which a float element with a magnet moves, separating the boundary of the liquid medium, as well as a series-connected generator electrical signals, amplifier and solver.
Известен уровнемер [2], состоящий из прямолинейного магнитострикционного звукопровода с пьезоэлементом и распределенной измерительной обмоткой, заключенных в герметизированную трубку, вдоль которой перемещается поплавковый элемент с постоянным магнитом, а также два усилителя и формирователя импульсов, генератор импульсов и решающий блок.A known level gauge [2], consisting of a rectilinear magnetostrictive sound pipe with a piezoelectric element and a distributed measuring winding, enclosed in a sealed tube along which the float element with a permanent magnet moves, as well as two amplifiers and a pulse shaper, a pulse generator and a deciding unit.
Известен уровнемер [3], выбранный в качестве прототипа, содержащий прямолинейный звукопровод из магнитострикционного материала с отражающей нагрузкой и неподвижным электроакустическим преобразователем, вдоль которого перемещается поплавковый элемент с магнитом, фиксирующий уровень раздела контролируемой среды, а также последовательно включенные усилитель считывания, блок кодирования и вычислений и усилитель записи.A known level gauge [3], selected as a prototype, contains a straight-line sound duct made of magnetostrictive material with a reflective load and a stationary electro-acoustic transducer, along which a float element with a magnet moves, which fixes the interface level of the controlled medium, as well as a readout amplifier, a coding and calculation unit and recording amplifier.
Отмеченные устройства [1-3] имеют общие недостатки, связанные с недостаточной надежностью измерительного преобразования уровня и взрывобезопасностью, ограничивая область их технического приложения. Это можно объяснить невысоким уровнем сигнал/помеха, который обычно не превышает значений С/Ш=2/1 для [1, 2] и С/Ш=5/1 для [3]. Устройства [1, 2] имеют технологически сложный первичный преобразователь с распределенной обмоткой считывания, ограничивающей диапазон измерения уровня, а устройство [3] обладает недостаточной взрывобезопасностью вследствие принятого метода возбуждения ультразвуковых волн кручения в волноводном тракте. Эти обстоятельства ограничивают область технического применения известных устройств в технологических системах.The marked devices [1-3] have common disadvantages associated with the insufficient reliability of the measurement level conversion and explosion safety, limiting the scope of their technical application. This can be explained by the low signal / noise level, which usually does not exceed the values S / N = 2/1 for [1, 2] and S / N = 5/1 for [3]. Devices [1, 2] have a technologically sophisticated primary transducer with a distributed reading coil, which limits the level measurement range, and device [3] has insufficient explosion safety due to the accepted method of excitation of ultrasonic torsion waves in the waveguide path. These circumstances limit the field of technical application of known devices in technological systems.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности измерительного преобразования при работе во взрывоопасных условиях и расширении области технического использования.The technical result of the invention is to increase the reliability of the measurement conversion when working in explosive conditions and expanding the field of technical use.
Поставленная цель достигается тем, что в магнитострикционный уровнемер-индикатор, содержащий корпус с закрепленным по оси прямолинейным магнитострикционным звукопроводом, имеющим волновой отражатель на одном конце и выходной электроакустический преобразователь, закрепленный на опорном расстоянии от другого его конца, и погруженным в рабочую среду, где уровень раздела фиксирует поплавковый элемент с магнитом, закрепленный на звукопроводе с возможностью продольного перемещения, причем вывод выходного электроакустического преобразователя через усилитель считывания подключен к сигнальному входу вычислительного блока, соосно с его корпусом установлена направляющая трубка с дискретным наполнителем с малым поверхностным трением, по оси которой закреплен звукопровод, имеющий кинематическое соединение со стабилизатором натяжения и скручивания, на том же опорном расстоянии от свободного конца звукопровода закреплен входной электроакустический преобразователь, подключенный через генератор записи к другому сигнальному входу вычислительного блока, соединенного с информационными входами блока индикации, а управляющий вход генератора записи подключен к шине управления.This goal is achieved by the fact that in the magnetostrictive level gauge indicator, comprising a housing with a rectilinear magnetostrictive sound conductor fixed along the axis, having a wave reflector at one end and an output electro-acoustic transducer fixed at a reference distance from its other end, and immersed in a working medium where of the section is fixed by a float element with a magnet, mounted on the sound duct with the possibility of longitudinal movement, and the output of the output electro-acoustic transducer the driver through a readout amplifier is connected to the signal input of the computing unit, a guide tube with a discrete filler with low surface friction is installed coaxially with its body, along the axis of which a sound duct is fixed, having a kinematic connection with a tension and twist stabilizer, at the same reference distance from the free end of the sound duct fixed input electro-acoustic transducer connected through a recording generator to another signal input of a computing unit connected to formation inputs of the display unit, and the control input of the recording generator is connected to the control bus.
Устройство поясняется чертежами. На фиг.1 показана блок-схема магнитострикционного уровнемера-индикатора.The device is illustrated by drawings. Figure 1 shows a block diagram of a magnetostrictive level gauge indicator.
Магнитострикционный уровнемер-индикатор (фиг.1) содержит корпус 1, направляющую трубку 2 из немагнитного материала, магнитострикционный звукопровод 3 с волновым отражателем 4 и стабилизатором 5 натяжения и скручивания (СНС), помещенный в дискретный наполнитель 6, входной и выходной сигнальные электроакустические преобразователи (ЭАП) 7, 8, поплавковый элемент 9 с постоянным магнитом 10, ограничитель 11 перемещений, рабочую среду 12 (жидкость Ж), генератор 13 записи, усилитель 14 считывания, вычислительный блок 15, блок 16 индикации и шину 17 управления.Magnetostrictive level indicator (Fig. 1) contains a housing 1, a
Соосно с корпусом 1 уровнемера жестко закреплена направляющая трубка 2, по оси которой установлен нагруженный СНС 5 прямолинейный звукопровод 3 с волновым отражателем 4 на конце, погруженные в дискретный наполнитель 6 с малым поверхностным трением. С другой стороны звукопровода 3 на опорном расстоянии α от его свободного конца закреплены выходной и входной ЭАП 8, 7, подключенные к усилителю 14 считывания и генератору 13 записи соответственно. В рабочей полости между стенками корпуса 1 и направляющей трубкой 2 размещены поплавковый элемент 9 с поляризующим магнитом 10, имеющие возможность перемещаться в полости в пределах ограничителя 11 перемещений, фиксируя уровень раздела контролируемой рабочей среды 12. Выходы усилителя 14 считывания и генератора 13 записи подсоединены к входам вычислительного блока 15, а его выходы подключены к входам блока 16 индикации. Управляющий вход генератора 13 записи соединен с шиной 17 управления.A
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Первоначально устройство (фиг.1) находится в исходном состоянии. Его перевод в режим измерения осуществляется при подаче по шине 17 управления сигнала "Управление". Запускается генератор 13 записи. По его сигналам, поступающим на вход ЭАП 7 трансформаторного типа, в напряженном звукопроводе 3 посредством СНС 5 под магнитом 10 поплавкового элемента 9 возбуждаются ультразвуковые волны кручения. Они распространяются в обе стороны по звукопроводу 3 с фазовой скоростью Vкр.Initially, the device (figure 1) is in its original state. Its transfer to the measurement mode is carried out when the signal "Control" is supplied via the
По инверсному сигналу генератора 13 записи счетчик 23 импульсов и триггер 21 ошибки вычислительного блока 15 устанавливаются в начальное состояние. Так, в счетчик 23 импульсов будет занесен двоичный код Nн коррекции измерения, который учитывает составляющую температурной погрешности на текущий момент времени. По этому сигналу генератора 13 запускается одновибратор 18, который формирует отрицательный импульс заданной длительности Тмв, удерживающий в нулевом состоянии Т-триггер 20 на момент поступления первого импульса считывания с выхода усилителя 14 считывания.By the inverse signal of the
В следующие моменты времени падающая волна кручения распространяется на звукопровод 3 в сторону выходного ЭАП 8 и им считывается с удвоенной амплитудой из-за его расположения на расстоянии α полуволны от конца звукопровода 3, преобразуется в прямоуголный видеоимпульс, которым взводится Т-триггер 20 вычислительного блока 15. По его сигналу запускается измерительный генератор 22 блока 15, вырабатывающий серии высокочастотных импульсов, которые подсчитываются двоичным счетчиком 23 импульсов.At the following time instants, the incident torsion wave propagates to the
Другая падающая волна кручения распространяется в сторону волнового отражателя 4, расположенного на искомом расстоянии hх от магнита 10 поплавкового элемента 9, фиксирующего текущее значение уровня рабочей среды 12 (жидкости Ж) в корпусе 1 уровнемера. Достигает его, отражаясь без существенной потери энергии волны, и распространяется по звукопроводу 3 в сторону выходного ЭАП 8. В результате через искомое время Тх=2·hх/Vкр отраженная волна считывается выходным ЭАП 8, усиливается и преобразуется в прямоугольный видеоимпульс усилителем 14 считывания. По сигналу считывания в исходное (нулевое) состояние переводится Т-триггер 20 вычислительного блока 15.Another incident torsion wave propagates in the direction of the wave reflector 4, located at the desired distance h x from the magnet 10 of the float element 9, fixing the current value of the level of the working medium 12 (liquid G) in the housing 1 of the level gauge. Reaches it, reflected without significant loss of wave energy, and propagates through the
Работа измерительного генератора 22 вычислительного блока 15 приостанавливается и в следующий момент на п-разрядных выходах счетчика 23 импульсов формируется двоичный код искомого уровня hх рабочей среды:The operation of the
Nх=Nх.i+Nн.i,N x = N x.i + N n.i ,
здесь Nх.i=Тх.i·fo=2·hх.i/Vкр·fo, fо - частота дискретизации измерительного генератора 22 вычислительного блока 15, i-е измерительное преобразование уровня.here N х.i = Т х.i · f o = 2 · h х.i / V cr · f o , f о is the sampling frequency of the
В случае возникновения переполнения разрядной сетки счетчика 23 импульсов вычислительного блока 15 (нештатная ситуация) на его выходе переноса формируется импульсный сигнал, которым взводится триггер 21 ошибки, формирующий сигнал "Ошибка".In the event of an overflow of the discharge grid of the counter 23 pulses of the computing unit 15 (an emergency situation), a pulse signal is generated at its transfer output, which triggers the
Далее информационные сигналы вычислительного блока 15 подаются на входы блока 16 индикации, формируя световую (звуковую) информацию о текущем значении уровня hх рабочей среды. При снятии сигнала "Управление" по шине 17 управления генерация информационных сообщений (Nх.i) прекращается и устройство переходит в режим ожидания.Further, the information signals of the computing unit 15 are fed to the inputs of the
Падающие и отраженные упругие волны кручения, достигая свободного конца звукопровода 3, вторично переотражаются и по мере прохождения по волноведущему тракту теряют свои энергии до полного коллапса. Через этот временной интервал возможно повторное проведение измерительного преобразования, который является критерием установления периода опроса Топр первичного преобразователя устройства.The incident and reflected elastic torsion waves, reaching the free end of the
Создание принудительных растягивающе-скручивающих напряжений в звукопроводе 3 посредством СНС 5 и помещение его в дискретный наполнитель 6 повышают устойчивость к механическим помехам акустического тракта уровнемера. Одновременно размещение выходного ЭАП 8 на опорном расстоянии α, от конца звукопровода 3, равного акустической полуволне кручения, позволяет использовать отражение в целях двойного увеличения амплитуды сигнала считывания без дополнительных энергетических затрат по тракту «запись-чтение». Это способствует повышению надежности преобразования и расширению области технического использования предлагаемого устройства.The creation of forced tensile-torsional stresses in the
Ограничитель 11 перемещений задает рабочий ход поплавкового элемента 9 вдоль звукопровода 3, предотвращая его от механических повреждений.The limiter 11 displacements sets the stroke of the float element 9 along the
Использование корректирующего кода Nн позволяет более гибко корректировать составляющую температурной погрешности измерительного преобразования при работе устройства с разными средами и условиями измерений, способствует расширению его функциональных возможностей.Using the corrective code N n allows you to more flexibly correct the component of the temperature error of the measurement conversion during operation of the device with different media and measurement conditions, and helps to expand its functionality.
Отмеченное отличает предлагаемое устройство от известных устройств и обеспечивает достижение положительного эффекта, выраженного в повышении надежности измерительного преобразования уровня и расширении области технического использования.Noted distinguishes the proposed device from known devices and ensures the achievement of a positive effect, expressed in increasing the reliability of the measurement level conversion and expanding the field of technical use.
Источники информацииInformation sources
1. А.с. №838381, G 01 F 23/28. БИ №22-81.1. A.S. No. 838381, G 01 F 23/28. BI No. 22-81.
2. Патент РФ №2060472, G 01 F 23/28. БИ №14-96.2. RF patent No. 2060472, G 01 F 23/28. BI No. 14-96.
3. Патент РФ №2213940, G 01 F 23/28. БИ №28-03, прототип.3. RF patent No. 2213940, G 01 F 23/28. BI No. 28-03, prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005138733/28A RU2298155C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Magnetostrictive level meter-indicator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005138733/28A RU2298155C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Magnetostrictive level meter-indicator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2298155C1 true RU2298155C1 (en) | 2007-04-27 |
Family
ID=38106985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005138733/28A RU2298155C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Magnetostrictive level meter-indicator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2298155C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2338162C1 (en) * | 2007-04-28 | 2008-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | Ultrasound level gauge with temperature correction |
| RU2518470C1 (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Средства автоматизации Радомского и Компании" | Method to define level and other parameters of fractionated fluid and magnetostriction level gauge for its implementation |
| RU2517919C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное предприятие "Парус" | Magnetostriction level gauge |
| CN112944198A (en) * | 2021-03-20 | 2021-06-11 | 青海西钢自动化信息技术有限公司 | Method and device for detecting inclination direction of floating roof in gas chamber in real time |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1090652A (en) * | 1964-04-02 | 1967-11-15 | Zd Y V I Plzen Narodni Podnik | Improvements in or relating to ultra-sonic liquid level indicators |
| RU2060472C1 (en) * | 1993-12-02 | 1996-05-20 | Валерий Александрович Кабатчиков | Level gauge |
| RU2064666C1 (en) * | 1993-11-09 | 1996-07-27 | Валерий Александрович Кабатчиков | Ultrasonic level gauge |
| RU2213940C1 (en) * | 2002-01-09 | 2003-10-10 | Демин Станислав Борисович | Ultrasonic level gauge |
-
2005
- 2005-12-12 RU RU2005138733/28A patent/RU2298155C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1090652A (en) * | 1964-04-02 | 1967-11-15 | Zd Y V I Plzen Narodni Podnik | Improvements in or relating to ultra-sonic liquid level indicators |
| RU2064666C1 (en) * | 1993-11-09 | 1996-07-27 | Валерий Александрович Кабатчиков | Ultrasonic level gauge |
| RU2060472C1 (en) * | 1993-12-02 | 1996-05-20 | Валерий Александрович Кабатчиков | Level gauge |
| RU2213940C1 (en) * | 2002-01-09 | 2003-10-10 | Демин Станислав Борисович | Ultrasonic level gauge |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2338162C1 (en) * | 2007-04-28 | 2008-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | Ultrasound level gauge with temperature correction |
| RU2517919C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное предприятие "Парус" | Magnetostriction level gauge |
| RU2518470C1 (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Средства автоматизации Радомского и Компании" | Method to define level and other parameters of fractionated fluid and magnetostriction level gauge for its implementation |
| CN112944198A (en) * | 2021-03-20 | 2021-06-11 | 青海西钢自动化信息技术有限公司 | Method and device for detecting inclination direction of floating roof in gas chamber in real time |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5774469B2 (en) | Liquid level measuring device, method and program | |
| Tseng | Elastic Surface Waves on Free Surface and Metallized Surface of CdS, ZnO, and PZT‐4 | |
| CN102749108B (en) | Method for reducing working blind zone of ultrasonic transducer on the basis of excitation energy control | |
| SE445261B (en) | ULTRASONIC FLOOD METERS AND SETTING MEASURING THE SPEED OF A FLUID THAT FLOWS INSIDE A CONDUCT | |
| JPS6078317A (en) | Method and device for detecting position of movable object | |
| RU2213940C1 (en) | Ultrasonic level gauge | |
| CN101813528B (en) | Method for precisely measuring temperature by using ultrasonic technology and measuring instrument | |
| US3229523A (en) | Apparatus employing vibratory energy | |
| CN101358843A (en) | Wall thickness detecting system for high-temperature inner barrel | |
| RU2298155C1 (en) | Magnetostrictive level meter-indicator | |
| US4452334A (en) | Tunable damper for an acoustic wave guide | |
| CN115774120B (en) | A device and method for measuring flow velocity in a pipe based on multi-frequency electromagnetic ultrasonic guided waves | |
| Lynnworth et al. | Nuclear reactor applications of new ultrasonic transducers | |
| RU2222786C1 (en) | Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge | |
| US3597316A (en) | Nuclear reactor thermometry | |
| RU2298156C1 (en) | Level meter-indicator | |
| US9960341B1 (en) | High frequency magnetostrictive transducers for waveguide applications | |
| Royer et al. | A liquid level sensor using the absorption of guided acoustic waves | |
| RU2319935C1 (en) | Magnetostrictional level gauge | |
| Rogers et al. | Ultrasonic level, temperature, and density sensor | |
| US3656012A (en) | Method of generating unipolar and bipolar pulses | |
| RU2189009C2 (en) | Ultrasonic converter of linear displacement | |
| RU2298154C1 (en) | Ultrasound level meter | |
| RU2310174C1 (en) | Ultrasonic level meter | |
| RU2299401C2 (en) | Ultrasound transformer of angular displacements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071213 |