[go: up one dir, main page]

RU33221U1 - Ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank - Google Patents

Ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank Download PDF

Info

Publication number
RU33221U1
RU33221U1 RU2003115286/20U RU2003115286U RU33221U1 RU 33221 U1 RU33221 U1 RU 33221U1 RU 2003115286/20 U RU2003115286/20 U RU 2003115286/20U RU 2003115286 U RU2003115286 U RU 2003115286U RU 33221 U1 RU33221 U1 RU 33221U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tank
electro
acoustic
reflector
level
Prior art date
Application number
RU2003115286/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.Я. Андреев
А.А. Гончаров
И.Л. Рубанов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority to RU2003115286/20U priority Critical patent/RU33221U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU33221U1 publication Critical patent/RU33221U1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Description

, Устройство относится к контрольно-измерительной технике, в частности, к ультразвуковым измерителям уровня, и может быть использовано для измерения уровня жидкости в резервуарах. Известны ультразвуковые устройства для измерения уровня жидкости в резервуаре, содержащие электроакустический преобразователь, контактирующий с наружной поверхностью резервуара, и электронный блок приема-передачи и обработки информации {1+3. Недостатком известных устройств является малая точность. Недостаток известных устройств объясняются следующим образом. Измерение уровня в них производится на основании измерения времени прохождения в среде ультразвукового импульса и априорно заложенного значения скорости звука. В связи с тем, что скорость звука в жидкостях и газах зависит от температуры, давления, наличия примесей и т.д. 4+6, для использования известных устройств необходимо априорное знание скорости звука в рабочей среде - содержимом резервуара - с высокой точностью и степенью достоверности, что не всегда возможно. По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является ультразвуковое устройство для измерения уровня жидкости в резервуарах, содержащее электроакустический преобразователь, контактирующий с наружной поверхностью днища резервуара, соединенный с первым входом электронногоThe device relates to instrumentation, in particular, to ultrasonic level meters, and can be used to measure the level of liquid in tanks. Known ultrasonic devices for measuring the liquid level in the tank, containing an electro-acoustic transducer in contact with the outer surface of the tank, and an electronic unit for receiving and transmitting and processing information {1 + 3. A disadvantage of the known devices is the low accuracy. The disadvantage of the known devices are explained as follows. The level measurement in them is based on measuring the transit time in the medium of an ultrasonic pulse and the a priori embedded value of the speed of sound. Due to the fact that the speed of sound in liquids and gases depends on temperature, pressure, the presence of impurities, etc. 4 + 6, the use of known devices requires an a priori knowledge of the speed of sound in the working medium — the contents of the tank — with high accuracy and reliability, which is not always possible. The technical essence of the closest to the proposed is an ultrasonic device for measuring the liquid level in tanks, containing an electro-acoustic transducer in contact with the outer surface of the bottom of the tank, connected to the first input of the electronic

блока приема-передачи и обработки информации, и второй электроакустическийblock transmit-receive and information processing, and the second electro-acoustic

преобразователь, контактирующий с боковой поверхностью резервуара на уровне заведомо ниже минимального уровня жидкости в резервуаре на известном расстоянии L от противоположной стенки резервуара, соединенный со вторым входом электронного блока приема-передачи и обработки информации 7.a converter in contact with the side surface of the tank at a level known to be lower than the minimum liquid level in the tank at a known distance L from the opposite wall of the tank, connected to the second input of the electronic unit for transmitting and processing information 7.

Недостатками известного устройства являются ограниченная область применения и малая точность.The disadvantages of the known devices are limited scope and low accuracy.

Недостатки известного устройства объясняются следующим образом.The disadvantages of the known device are explained as follows.

Применение известного устройства возможно только в тех случаях, когда возможна постановка на боковую стенку резервуара второго электроакустического датчика. В том случае, если боковая стенка резервуара покрыта теплоизоляцией, на ней установлена арматура, элементы конструкции и т.д., установка второго электроакустического датчика на боковой стенке невозможна.The use of the known device is possible only in cases where it is possible to set the second electro-acoustic sensor on the side wall of the tank. In the event that the side wall of the tank is covered with thermal insulation, fittings, structural elements, etc. are installed on it, the installation of a second electro-acoustic sensor on the side wall is not possible.

Изменение температуры рабочей жидкости, уровня налива, ветровая нагрузка, деформация резервуара приводят к отклонению истинного значения мерной базы от заложенного в расчетной формуле значения мерной базы L.Changes in the temperature of the working fluid, level of loading, wind load, deformation of the tank lead to a deviation of the true value of the measured base from the value of the measured base L in the calculation formula.

Кроме того, установка второго электроакустического преобразователя на боковой стенке резервуара позволяет определить скорость звука в рабочей среде на том горизонте, на котором он расположен. Однако, в силу ряда факторов сжимаемости рабочей среды, наличия распределения температуры, распределение плотности (особенно при измерении взвесей и механических смесей) - в резервуарах присутствует неучитываемое распределение скорости звука по вертикали, отличающееся от измеренного при помощи второго электроакустического преобразователя.In addition, the installation of a second electro-acoustic transducer on the side wall of the tank allows you to determine the speed of sound in the working medium at the horizon on which it is located. However, due to a number of factors of compressibility of the working medium, the presence of temperature distribution, density distribution (especially when measuring suspensions and mechanical mixtures) - in reservoirs there is an unaccounted vertical distribution of sound velocity, different from that measured using the second electro-acoustic transducer.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков.The objective of the utility model is to eliminate these disadvantages.

Техническим результатом при этом является увеличение точности измерений и расширение области применения устройства.The technical result is to increase the accuracy of measurements and expand the scope of the device.

Для достижения указанного технического результата в ультразвуковое устройство для измерения уровня жидкости в резервуаре, содержащее первый электроакустический преобразователь, контактирующий с наружной поверхностью днища резервуара, подключенный к первому входу электронного блока приема-передачи и обработки информации, второй электроакустический преобразователь, подключенный ко второму входу электронного блока приема-передачи и обработки информации, введены новые признаки: а именно второй электроакустический преобразователь также контактирует с наружной поверхностью днища резервуара, при этом в резервуаре на уровне Н, заведомо ниже минимального уровня жидкости в нем, соосно второму электрическому преобразователю установлен плоский акустический отражатель.To achieve the technical result, an ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank containing the first electro-acoustic transducer in contact with the outer surface of the bottom of the tank, connected to the first input of the electronic unit for transmitting and processing information, the second electro-acoustic transducer connected to the second input of the electronic unit reception, transmission and processing of information, introduced new features: namely, the second electro-acoustic transducer t Also in contact with the outer surface of the bottom of the tank, while in the tank at level H, obviously lower than the minimum liquid level in it, a flat acoustic reflector is installed coaxially with the second electric transducer.

Наилучшие результаты достигаются в том случае, если уровень Н удовлетворяет соотношениюThe best results are achieved if the level H satisfies the relation

; ;

А(1)A (1)

где h - толщина стенки резервуара;where h is the wall thickness of the tank;

Ро - плотность рабочей жидкости;Po is the density of the working fluid;

р - плотность материала стенки резервуара.p is the density of the material of the tank wall.

а диаметр плоского акустического отражателя D, диаметр электроакустических преобразователей d, расстояние между центрами первого и второго электроакустических преобразователей 1, и уровень установки плоского акустического отражателя Н удовлетворяют соотношениям: д т „ 59°Я D w-ь-иг+т(2) arctg где Я - длина звуковой волны в жидкости. а неплоскосность (угол между плоскостью акустического отражателя и щем резервуара) а удовлетворяет соотношению а arcsin- Достижение положительного результата объясняется тем, что установка плоского акустического отражателя (реперной площадки) в рабочей среде соосно со вторым электроакустическим преобразователем, контактирующим с днищем резервуара, на расстоянии Н обеспечивает измерение скорости звука в рабочей среде с учетом распределения ее по вертикали. Условие (1) я в соответствии с результатами работы 8 обеспечивает уменьшение уровня свободных колебаний в механической системе стенка резервуара рабочая среда, возникающих после окончания посылки импульса и препятствующих обнаружению отраженного от границы раздела импульса на 40 дБ. Условие (2) с учетом того, что ширина основного лепестка характеристики направленности электроакустического преобразователя равна 9 D 59°Я 2Я d(3) 2Я(4)and the diameter of the flat acoustic reflector D, the diameter of the electro-acoustic transducers d, the distance between the centers of the first and second electro-acoustic transducers 1, and the installation level of the flat acoustic reflector H satisfy the relations: d t „59 ° I D w-b-ig + t (2) arctg where I am the sound wavelength in the liquid. and flatness (angle between the plane of the acoustic reflector and the tank) and satisfies the ratio a arcsin. Achieving a positive result is explained by the fact that the installation of a flat acoustic reflector (reference platform) in the working medium is coaxial with the second electro-acoustic transducer in contact with the bottom of the tank at a distance of H provides measurement of the speed of sound in a working environment, taking into account its vertical distribution. Condition (1) I, in accordance with the results of work 8, ensures a decrease in the level of free vibrations in the mechanical system of the tank wall, the working medium that occurs after the end of the pulse and prevents the detection of a pulse reflected from the interface by 40 dB. Condition (2), taking into account the fact that the width of the main lobe of the directivity characteristics of the electro-acoustic transducer is 9 D 59 ° I 2N d (3) 2N (4)

где Я - длина волны в рабочей среде.where I am the wavelength in the working medium.

обеспечивает нахождение отражателя вне основного лепестка характеристики направленности первого электроакустического преобразователя.ensures that the reflector is located outside the main lobe of the directivity characteristics of the first electro-acoustic transducer.

Условие (3) с учетом (5) обеспечивает полное попадание основного лепестка характеристики направленности второго электроакустического преобразователя на расположенный соосно с ним в рабочей среде отражатель.Condition (3), taking into account (5), ensures that the main lobe of the directivity of the second electro-acoustic transducer completely hits the reflector located coaxially with it in the working medium.

Условие (4) обеспечивает при неплоскостности а, попадание акустического луча, отраженного от крайних точек отражателя на рабочую поверхность второго электроакустического преобразователя.Condition (4) ensures, when a is non-flat, that the acoustic beam reflected from the extreme points of the reflector hit the working surface of the second electro-acoustic transducer.

. На Фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства. Ультразвуковое устройство для измерения уровня жидкости в резервуаре содержит первый и второй электроакустические преобразователи 1 и 2, например, описанные в 10, контактирующие с наружной поверхностью днища резервуара 3, соединенные соответственно с первым и вторым входами электронного блока приема-передачи и обработки информации, например, описанного в 11, и плоский акустический отражатель 5, расположенный в жидкости б соосно со вторым электроакустическим преобразователем 2 на калиброванном уровне Н, при этом диаметр плоского отражателя D, диаметр первого и второго электроакустических. Figure 1 shows a block diagram of the proposed device. An ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank contains the first and second electro-acoustic transducers 1 and 2, for example, described in 10, in contact with the outer surface of the bottom of the tank 3, connected respectively to the first and second inputs of the electronic unit for transmitting and processing information, for example, described in 11, and a flat acoustic reflector 5 located in the liquid b coaxially with the second electro-acoustic transducer 2 at a calibrated level H, while the diameter of the flat reflector D, diameter of the first and second electroacoustic

преобразователей d, расстояние Н, расстояние между центрами преобразователей L и неплоскостность отражателя относительно днища резервуара а связаны соотношениямиtransducers d, distance H, the distance between the centers of the transducers L and the non-flatness of the reflector relative to the bottom of the tank a are related by the relations

г „ 59°Я D .tg- + D 59°Яd „59 ° I D .tg- + D 59 ° I

arctg arctg

2Н d2H d

а , arcsin- 2Я а отстояние реперной площадки Н, толщина стенки резервуара h иа, arcsin - 2Я and the distance of the reference site Н, the wall thickness of the tank h and

плотности стенки резервуара р и рабочей жидкости ро связаны соотношениемthe density of the wall of the tank p and the working fluid po are related by the relation

,36-hp, 36-hp

Работа устройства осуществляется следующим образом. При его включении блок приема-передачи и обработки информации 4 генерирует электрический сигнал заданной частоты /Ь (которой в жидкости соответствует длина волны А.), который поступает на первый и второй электроакустические преобразователи 1 и 2, контактирующие с наружной поверхностью днища резервуара 3, и преобразующие электрический импульс в акустические колебания. Последние проходят через стенку резервуара 3 в жидкость 6. Импульсы, излученные первым электроакустическим преобразователем 1, проходят через жидкость 6, доходят до искомой границы раздела 7, отражаются от нее, приходят на днище резервуара 3, проходят через него и принимаются первым электроакустическим преобразователем 1. Импульсы, излученные вторым электроакустическим преобразователем 2, проходят через жидкость 6, отражаются от плоского акустического отражателя 5 и принимаются вторым электроакустическим преобразователем 2. Электроакустические преобразователи 1 и 2 преобразует акустические сигналы в электрические, которые соответственно поступают на первый и второй входы электронного блока приема-передачи и обработки информации 4, в котором производится обработка принятых сигналов и вычисление уровня жидкости в резервуаре Нж, по формуле:The operation of the device is as follows. When it is turned on, the transmit-receive and information processing unit 4 generates an electrical signal of a given frequency f / (which corresponds to wavelength A in the liquid), which is supplied to the first and second electro-acoustic transducers 1 and 2 in contact with the outer surface of the bottom of the tank 3, and transforming an electric impulse into acoustic vibrations. The latter pass through the wall of the tank 3 into liquid 6. The pulses emitted by the first electro-acoustic transducer 1 pass through the liquid 6, reach the desired interface 7, are reflected from it, come to the bottom of the tank 3, pass through it and are received by the first electro-acoustic transducer 1. The pulses emitted by the second electro-acoustic transducer 2 pass through the liquid 6, are reflected from the flat acoustic reflector 5 and are received by the second electro-acoustic transducer 2. Electroacoustic RP G converters 1 and 2 convert acoustic signals into electrical signals which are respectively supplied to first and second inputs of the electronic unit receiving the transmission and processing of information 4, wherein the processing the received signals is produced and calculating the liquid level in the tank nJ, from the formula:

Я I

где ti и fe соответственно интервалы времени между моментами излучения и приема отраженных импульсов первым и вторым электроакустическими преобразователями соответственно.where ti and fe, respectively, the time intervals between the moments of radiation and reception of reflected pulses by the first and second electro-acoustic transducers, respectively.

6 6

Наличие плоского акустического отражателя - реперной площадки позволяет решить поставленную техническую задачу, а именно, обеспечить расширение области применения и увеличение точности измерения уровня жидкости в резервуаре и при отношениях размеров, отличных от заявленных.The presence of a flat acoustic reflector - a reference platform allows us to solve the technical problem, namely, to expand the scope and increase the accuracy of measuring the liquid level in the tank and at different ratios.

Claims (3)

1. Ультразвуковое устройство для измерения уровня жидкости в резервуаре, содержащее первый электроакустический преобразователь, контактирующий с наружной поверхностью днища резервуара, подключенный к первому входу электронного блока приема-передачи и обработки информации, второй электроакустический преобразователь, подключенный ко второму входу электронного блока приема-передачи и обработки информации, отличающееся тем, что второй электроакустический преобразователь также контактирует с наружной поверхностью днища резервуара, при этом в резервуаре на уровне Н, заведомо ниже минимального уровня жидкости в нем, соосно второму электрическому преобразователю установлен плоский акустический отражатель.1. An ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank, containing a first electro-acoustic transducer in contact with the outer surface of the bottom of the tank, connected to the first input of the electronic unit for transmitting and processing information, a second electro-acoustic transducer connected to the second input of the electronic receiving-transmitting unit, and information processing, characterized in that the second electro-acoustic transducer also contacts the outer surface of the bottom of the tank, p and in this tank at the level H, certainly below the minimum liquid level therein coaxially mounted second electrical converter planar acoustic reflector. 2. Ультразвуковое устройство по п.1, отличающееся тем, что уровень установки плоского акустического отражателя Н удовлетворяет соотношению2. The ultrasonic device according to claim 1, characterized in that the level of installation of a flat acoustic reflector H satisfies the ratio
Figure 00000001
Figure 00000001
где h - толщина стенки резервуара;where h is the wall thickness of the tank; ρ0 - плотность жидкости в резервуаре;ρ 0 is the density of the liquid in the tank; ρ - плотность материала стенки резервуара.ρ is the density of the material of the wall of the tank.
2. Ультразвуковое устройство по п.1, отличающееся тем, что уровень установки плоского отражателя Н, диаметр отражателя D, диаметр электроакустических преобразователей d, расстояние между центрами первого и второго электроакустических преобразователей L и неплоскостность установки плоского акустического отражателя α удовлетворяют соотношениям:2. The ultrasonic device according to claim 1, characterized in that the level of installation of a flat reflector H, the diameter of the reflector D, the diameter of the electroacoustic transducers d, the distance between the centers of the first and second electroacoustic transducers L and the non-flatness of the installation of a flat acoustic reflector α satisfy the relations:
Figure 00000002
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000005
RU2003115286/20U 2003-05-26 2003-05-26 Ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank RU33221U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115286/20U RU33221U1 (en) 2003-05-26 2003-05-26 Ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115286/20U RU33221U1 (en) 2003-05-26 2003-05-26 Ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU33221U1 true RU33221U1 (en) 2003-10-10

Family

ID=38310943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003115286/20U RU33221U1 (en) 2003-05-26 2003-05-26 Ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU33221U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5119676A (en) Ultrasonic method and apparatus for determining water level in a closed vessel
EP1962066B1 (en) Fluid level measurement device
US20190078927A1 (en) Sensor
EP0372700A1 (en) A fluid level monitor
CN106441507A (en) System and method for non-instrusive and continuous level measurement in a cylindrical vessel
US10466209B2 (en) Low-power wireless device for asset-integrity monitoring
EP3710795B1 (en) Device and method for detecting deposition layers in a conduit conducting a liquid or a soft medium and/or for level detection
JP4202083B2 (en) Acoustic fluid measurement method
CN114111928B (en) High-frequency ultrasonic sensor suitable for gas flow detection
JPH11502031A (en) Method and apparatus for determining the level of a liquid by ultrasonic pulses
JPH09126862A (en) Fluid-quantity measuring system
RU2580907C1 (en) Ultrasonic waveguide level meter for liquid
RU33221U1 (en) Ultrasonic device for measuring the liquid level in the tank
JP7638582B2 (en) Method and system for measuring target strength based on boundary acoustic reflection
CN209605906U (en) A kind of small blind area liquidometer of minor diameter
JPH0486525A (en) Ultrasonic level meter
RU86001U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE LIQUID LEVEL BY THE ULTRASONIC METHOD THROUGH THE LOWER WALL OF THE TANK
JPH06249697A (en) Ultrasonic liquid-level indicator
JP2009168554A (en) Ultrasonic liquid level detecting device
RU30974U1 (en) Ultrasonic device for measuring liquid level in tanks
RU2249186C1 (en) Resonance acoustical level meter
CN110081951A (en) A kind of supersonic range finder
RU53001U1 (en) ELECTRONIC-ACOUSTIC LIQUID MEASUREMENT DEVICE
WO2008147223A1 (en) Improvements relating to ultrasonic distance measuring devices
RU26124U1 (en) ULTRASONIC MEASURING DEVICE

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20060527