RU189910U1

RU189910U1 - Level

Info

Publication number: RU189910U1
Application number: RU2018126330U
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Кабатчиков
Original assignee: Валерий Александрович Кабатчиков
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2019-06-11

Abstract

Полезная модель относится к области ультразвуковых измерений длин и расстояний и предназначена для использования в системах непрерывного контроля уровней жидких сред. Уровнемер содержит цилиндрическую изолирующую оболочку, внутри которой расположены изготовленный из магнитострикционного материала и помещенный в диэлектрическую трубку звукопровод, намотанную на диэлектрическую трубку обмотку возбуждения, пьезоприемник, по крайней мере один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, где n=1, 2…i, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор, подключенный первым и вторым выходами к обмотке возбуждения, формирователь цифровых импульсов, подключенный к выходам пьезоприемника, блок определения интервалов времени, подключенный входами к выходам генератора и формирователя цифровых импульсов, а также блок определения уровня, при этом в него введены дополнительная обмотка, намотанная, как и обмотка возбуждения, на диэлектрическую трубку, и неподвижный постоянный магнит, охватывающий витки дополнительной обмотки, при этом генератор снабжен третьим и четвертым выходами, к которым подключена дополнительная обмотка, а магниты в магнитном блоке выполнены одинаковыми и расположены симметрично относительно оси цилиндрической изолирующей оболочки таким образом, что их магнитные оси располагаются в плоскостях, проходящих через ось цилиндрической изолирующей оболочки (ось звукопровода). Технический результат заключается в увеличении точности измерения уровня. 3 ил.The invention relates to the field of ultrasonic measurements of lengths and distances and is intended for use in systems for continuous monitoring of levels of liquid media. The level gauge contains a cylindrical insulating sheath, inside of which there is a conductor made of a magnetostrictive material and placed in a dielectric tube, an excitation winding wound around a dielectric tube, a piezoelectric receiver, at least one float with a magnetic block of n permanent magnets placed around the insulating sheath with the ability to move along it, the generator connected by the first and second outputs to the excitation winding, the driver of digital pulses connected th to the outputs of the piezo receiver, a block for determining time intervals, connected by inputs to the outputs of the generator and shaper of digital pulses, as well as a block for determining the level, with the additional winding, wound, like a field winding, on a dielectric tube, and a fixed permanent magnet, covering the coils of the additional winding, while the generator is equipped with the third and fourth outputs, to which the additional winding is connected, and the magnets in the magnetic unit are identical and are located symmetrically differently relative to the axis of the cylindrical insulating shell in such a way that their magnetic axes are located in the planes passing through the axis of the cylindrical insulating shell (axis of the acoustic duct). The technical result is to increase the accuracy of the level measurement. 3 il.

Description

Полезная модель относится к области ультразвуковых измерений длин и расстояний и предназначена для использования в системах непрерывного контроля уровней жидких сред.The invention relates to the field of ultrasonic measurements of lengths and distances and is intended for use in systems for continuous monitoring of levels of liquid media.

Известен ультразвуковой уровнемер, содержащий соединенный с первым выходом генератора ультразвуковой излучающий элемент, установленный на торце волновода, размещенного в герметизированной трубке, поплавок, насаженный на герметизированную трубку с возможностью вертикального перемещения по ней и имеющий форму полого цилиндра с встроенным первым постоянным магнитом, размещенные на волноводе опорную и сигнальную многовитковые обмотки, при этом опорная обмотка расположена на волноводе между измерительной обмоткой и ультразвуковым излучающим элементом и охвачена вторым постоянным кольцевым магнитом, сигнальная многовитковая обмотка распределена по высоте волновода и подключена концами к первому и второму входам блока вторичной электронной аппаратуры, третий и четвертый входы которого подключены к концам опорной обмотки, входящие в блок вторичной электронной аппаратуры два усилителя, первые и вторые входы которых являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами указанного блока, два формирователя временных интервалов и решающий блок, при этом объединенные первые входы формирователей временных интервалов являются пятым входом указанного блока, соединенным со вторым выходом генератора, второй и третий входы первого формирователя подключены соответственно к выходу второго усилителя и первому выходу первого формирователя временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, а входы решающего блока подключены ко второму выходу первого формирователя и выходу второго формирователя временных интервалов (патент РФ №2064666, G01F 23/28, БИ №21, 1996 г.).Known ultrasonic transducer containing connected to the first generator output ultrasonic radiating element mounted on the end of a waveguide placed in a sealed tube, a float mounted on a sealed tube with the possibility of vertical movement on it and having the shape of a hollow cylinder with a built-in first permanent magnet placed on the waveguide reference and signal multiturn windings, while the reference winding is located on the waveguide between the measuring winding and the ultrasonic discharge teaching element and covered by the second permanent ring magnet, signal multi-turn winding distributed over the height of the waveguide and connected to the first and second inputs of the secondary electronic unit, the third and fourth inputs of which are connected to the ends of the reference winding, two amplifiers included in the secondary electronic equipment, the first and the second inputs of which are respectively the first, second, third and fourth inputs of the specified block, two timers and a decisive block, while The combined first inputs of time interval drivers are the fifth input of the specified unit connected to the second generator output, the second and third inputs of the first driver are connected respectively to the output of the second amplifier and the first output of the first time interval driver, the second input of which is connected to the output of the first amplifier, and the inputs of the decisive block connected to the second output of the first driver and the output of the second driver time intervals (RF patent No. 2064666, G01F 23/28, BI No. 21, 1996).

Недостаток известного уровнемера состоит в том, что при изменении температуры параметры сигнальной и опорной обмоток меняются, соответственно меняются и задержки прохождения сигналов от этих обмоток. При этом использование раздельных усилителей для каждой из обмоток создает дополнительные фазовые искажения сигналов. Помимо этого, ультразвуковой излучающий элемент также имеет собственную задержку, определяющую время от момента подачи напряжения на элемент до появления механических колебаний в волноводе и также зависящую от температуры.The disadvantage of the known level gauge is that when the temperature changes, the parameters of the signal and reference windings change, respectively, the delays in the passage of signals from these windings also change. The use of separate amplifiers for each of the windings creates additional phase distortion of the signals. In addition, the ultrasonic radiating element also has its own delay, which determines the time from the moment when voltage is applied to the element until mechanical oscillations appear in the waveguide and also depends on temperature.

Таким образом, недостатками известного устройства являются низкие точность и температурная стабильность, обусловленные использованием раздельных трактов прохождения сигналов для сигнальной и опорной обмоток, а также относительно сложная конструкция в связи с использования двух обмоток.Thus, the disadvantages of the known device are low accuracy and temperature stability, due to the use of separate signal paths for signal and reference windings, as well as relatively complex construction due to the use of two windings.

Известен также ультразвуковой уровнемер, содержащий размещенный внутри защитной оболочки волновод с измерительной обмоткой и ультразвуковым магнитострикционным преобразователем, соединенным с выходом генератора для формирования в волноводе импульсов продольных упругих волн, по меньшей мере один поплавок с первым магнитным элементом, установленный с возможностью перемещения вдоль защитной оболочки в соответствии с измеряемым уровнем жидкости, второй магнитный элемент, размещенный между ультразвуковым преобразователем и поплавком, блок обработки сигналов, подключенный входами к концам измерительной обмотки, и блок определения уровня, подключенный входом к выходу блока обработки сигналов, при этом часть витков измерительной обмотки расположена в магнитном поле второго магнитного элемента (патент РФ на полезную модель №49249, G01F 23/28, БИ №31, 2005 г.)Also known is an ultrasonic level gauge containing a waveguide with a measuring winding and an ultrasonic magnetostrictive transducer located inside the protective sheath connected to the generator output to form longitudinal elastic waves in the waveguide, at least one float with the first magnetic element that can be moved along the protective shell according to the measured level of the liquid, the second magnetic element placed between the ultrasonic transducer and the float , a signal processing unit connected by inputs to the ends of the measuring winding, and a level detection unit connected by an input to the output of the signal processing unit, while a part of the turns of the measuring winding is located in the magnetic field of the second magnetic element (RF patent for useful model No. 49249, G01F 23 / 28, BI No. 31, 2005)

Данный уровнемер устраняет часть недостатков предыдущего устройства, связанных с использованием двух параллельных трактов преобразования сигналов от двух обмоток, но имеет свой существенный недостаток. Он заключается в том, что длина волновода, характеризующего расстояние от нижнего торца волновода до ультразвукового преобразователя, претерпевает значительные изменения с течением времени и под воздействием температуры окружающей среды, которые никак не учитываются при обработке сигналов и приводят к существенной погрешности измерения уровня. Причем эта погрешность может даже превысить погрешность, обусловленную использованием раздельных трактов прохождения сигналов в предыдущем аналоге.This gauge eliminates some of the shortcomings of the previous device associated with the use of two parallel paths to convert signals from the two windings, but has its significant drawback. It lies in the fact that the length of the waveguide, which characterizes the distance from the lower end of the waveguide to the ultrasonic transducer, undergoes significant changes over time and under the influence of ambient temperature, which are not taken into account in signal processing and lead to a significant level measurement error. Moreover, this error may even exceed the error due to the use of separate paths for the passage of signals in the previous analogue.

Таким образом, недостатком известного уровнемера является низкая точность из-за влияния температурных изменений длины волновода на результат измерения уровня.Thus, the disadvantage of the known level gauge is low accuracy due to the effect of temperature variations on the waveguide length on the level measurement result.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому уровнемеру является магнитострикционный уровнемер, который выбран в качестве прототипа заявляемого устройства и содержит чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической оболочки, внутри которой находятся помещенный в диэлектрическую трубку звукопровод из магни-тострикционного материала, обмотка, намотанная на диэлектрическую трубку, и пьезоприемник, а также по крайней мере один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, где n=1, 2…i, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрических импульсов, блок определения уровня, формирователь цифровых импульсов из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта, блок определения уровня и задатчик скорости звука в звукопроводе (патент РФ №2222786, G01F 23/28, БИ №3, 2004 г.).The closest in technical essence to the proposed level gauge is a magnetostriction gauge, which is selected as the prototype of the inventive device and contains a sensitive element made in the form of a cylindrical shell, inside of which there is a magnetic conductor of a magnetostrictive material placed in a dielectric tube, a winding wound on a dielectric tube , and a piezo receiver, as well as at least one float with a magnetic block of n permanent magnets, where n = 1, 2 ... i placed around the isolate shell that can move along it, an electric pulse generator, a block for determining the level, a driver of digital pulses from converted electrical oscillations from a piezo receiver, a block for determining the time interval between the time of formation of the magnetoelastic effect and the time of formation of the piezoelectric effect, a block for determining the level and unit of sound speed in the duct (RF patent No. 2222786, G01F 23/28, BI No. 3, 2004).

Данный магнитострикционный уровнемер существенно отличается от предыдущего аналога и тем, что его работа основана на прямом пьезоэлектрическом эффекте. Т.е. в нем пьезоэлемент используется в качестве приемника ультразвуковых волн и датчика импульсов, а ультразвуковые волны создает обмотка. Это позволило отказаться от высоковольтного генератора, который в известном аналоге посредством воздействия на пьезоэлемент создает ультразвуковые волны, и повысить искробезопасность устройства. Последнее особенно важно при использования уровнемера для контроля уровней горючих и взрывоопасных сред, например, нефти в нефтехранилищах.This magnetostrictive level gauge is significantly different from the previous analogue and the fact that its work is based on the direct piezoelectric effect. Those. in it, a piezoelectric element is used as a receiver of ultrasonic waves and a pulse sensor, and a winding creates ultrasonic waves. This made it possible to abandon the high-voltage generator, which in the well-known analogue, by acting on the piezoelectric element, creates ultrasonic waves, and improve the intrinsic safety of the device. The latter is especially important when using a level gauge to control the levels of combustible and explosive environments, for example, oil in oil storages.

Кроме того, использование пьезоэлемента в качестве приемника ультразвуковых волн значительно улучшает форму сигналов на входе усилителя т.к. пьезоэлемент, обладая преимущественно емкостным импедансом, не способствует возникновению колебательных процессов.In addition, the use of a piezoelectric element as a receiver of ultrasonic waves significantly improves the shape of the signals at the amplifier input, since The piezoelectric element, having mainly capacitive impedance, does not contribute to the occurrence of oscillatory processes.

Достоинство уровнемера по сравнению с предыдущим аналогом состоит также в использовании только одного магнитного блока, что существенно упрощает конструкцию устройства.The advantage of the level gauge compared with the previous analogue is also in the use of only one magnetic unit, which significantly simplifies the design of the device.

Однако известный магнитострикционный уровнемер имеет практически тот же, что и у предыдущего аналога, существенный недостаток, который заключается в использовании при определении измеряемого уровня фиксированного паспортного значения длины звукопровода. Но на практике это значение не является постоянной величиной, оно меняется при воздействии температуры и времени, с течением которого в подвешенном за один конец звукопроводе меняются внутренние напряжения.However, the known magnetostrictive level gauge has almost the same as that of the previous analogue, a significant drawback, which is used in determining the measured level of a fixed passport value of the length of the sound duct. But in practice, this value is not a constant value; it changes when exposed to temperature and time, over which the internal stresses in one suspended end of the conduit change.

Изменение длины звукопровода в данном уровнемере никак не учитывается, т.к. у него отсутствуют элементы, позволяющие отслеживать эти изменения. Это обуславливает низкую точность измерения уровня и является основным существенным недостатком данного уровнемера.The change in the length of the sound duct in this gauge is not taken into account, since it lacks elements to track these changes. This causes a low level measurement accuracy and is the main significant disadvantage of this level gauge.

Заметим, что в этом магнитострикционном уровнемере для определения и задания скорости звука уровнемере используется паспортное значение длины звукопровода, которое может существенно отличаться от реального значения. В этом случае будет иметь место существенная погрешность измерения. При этом скорость формируется в специальном задатчике скорости, применение которого значительно усложняет конструкцию уровнемера.Note that in this magnetostrictive level gauge for determining and setting the speed of sound, the level gauge uses the passport value of the length of the sound line, which can differ significantly from the real value. In this case, there will be a significant measurement error. In this case, the speed is formed in a special unit of speed, the use of which greatly complicates the design of the level gauge.

Таким образом, основным недостатком известного магнитострикционного уровнемера является зависимость результата измерения уровня от температуры.Thus, the main disadvantage of the known magnetostriction level gage is the dependence of the level measurement result on temperature.

Предлагаемая полезная модель решает задачу коррекции температурной зависимости сигналов уровнемера при сохранении всех достоинств, присущих уровнемеру-прототипу.The proposed utility model solves the problem of correcting the temperature dependence of the gage signals while retaining all the advantages inherent in the prototype level gage.

Технический результат, получаемый от использования полезной модели, состоит в увеличении точности измерения уровня.The technical result obtained from the use of the utility model is to increase the accuracy of the level measurement.

Решение указанной задачи достигается тем, что в известный уровнемер, содержащий цилиндрическую изолирующую оболочку, внутри которой расположены изготовленный из магнитострикционного материала и помещенный в диэлектрическую трубку звукопровод, намотанную на диэлектрическую трубку обмотку возбуждения, пьезоприемник, по крайней мере один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор, подключенный первым и вторым выходами к обмотке возбуждения, формирователь цифровых импульсов, подключенный к выходам пьезоприемника, блок определения интервалов времени, подключенный входами к выходам генератора и формирователя цифровых импульсов, а также блок определения уровня, введены дополнительная обмотка, намотанная, как и обмотка возбуждения, на диэлектрическую трубку, и неподвижный постоянный магнит, охватывающий витки дополнительной обмотки, при этом генератор снабжен третьим и четвертым выходами, подключенными к дополнительной обмотке, а магниты в магнитном блоке выполнены одинаковыми и расположены симметрично относительно оси цилиндрической изолирующей оболочки таким образом, что их магнитные оси располагаются в плоскостях проходящих через ось цилиндрической изолирующей оболочки (ось звукопровода).The solution of this problem is achieved by the fact that, in a known level gauge, containing a cylindrical insulating sheath, inside of which are located a suction line made of a magnetostrictive material and placed in a dielectric tube, a piezoelectric winding wound on a dielectric tube, a piezo receiver, at least one float with a magnetic block of n permanent magnets placed around the insulating shell with the ability to move along it, the generator connected to the winding of the first and second outputs A digital pulse shaper connected to the piezo receiver, a time interval detection unit connected by inputs to the generator and digital pulse shaper outputs, as well as a level detection unit, an additional winding, wound like a field winding, on a dielectric tube, and fixed the magnet covering the turns of the additional winding, while the generator is equipped with the third and fourth outputs connected to the additional winding, and the magnets in the magnetic unit are one What are the and symmetrically disposed about the axis of the cylindrical insulating shell in such a manner that their magnetic axes are located in planes passing through the axis of the cylindrical insulating shell (acoustic line axis).

Существенным отличием предлагаемого уровнемера от известных устройств является использование дополнительной обмотки, которая посредством постоянного магнита формирует в звукопроводе ультразвуковую волну и создает тем самым соответствующий опорный сигнал, отслеживающий температурные изменения параметров звукопровода. Аналогичная дополнительная обмотка применяется в описанном выше ультразвуковом уровнемере (патент РФ №2064666, G01F 23/28, БИ №21, 1996 г.). Однако в нем она обладает иными свойствами, т.к. выполняет функцию получения сигнала при похождении ультразвуковой волны по участку звукопровода, намагниченного постоянным магнитом, и соответственно подключается к усилителю сигналов, а не к генератору.A significant difference of the proposed level gauge from known devices is the use of an additional winding, which, by means of a permanent magnet, forms an ultrasonic wave in the duct and thereby creates a corresponding reference signal that tracks temperature changes in the duct parameters. A similar additional winding is used in the above-described ultrasonic level gauge (RF patent No. 2064666, G01F 23/28, BI No. 21, 1996). However, in it it has other properties, since performs the function of receiving a signal when an ultrasonic wave travels along a section of the sound duct magnetized by a permanent magnet, and, accordingly, is connected to a signal amplifier, and not to a generator.

Отличием предлагаемого уровнемера от прототипа является также применение в магнитном блоке одинаковых магнитов, расположенных симметрично относительно оси цилиндрической изолирующей оболочки со звуководом. В результате обеспечивается равномерное намагничивание звукопровода по периметру его сечения и уменьшаются искажения ультразвуковых волн. При этом магнитные оси магнитов располагаются в плоскостях, проходящих через ось цилиндрической изолирующей оболочки (ось звукопровода).The difference of the proposed level gauge from the prototype is also the use in the magnetic unit of the same magnets located symmetrically relative to the axis of the cylindrical insulating shell with sound guide. The result is a uniform magnetization of the acoustic duct around the perimeter of its cross section and the distortion of the ultrasonic waves is reduced. In this case, the magnetic axes of the magnets are located in planes passing through the axis of the cylindrical insulating sheath (axis of the acoustic duct).

На фиг. 1 представлена структурная схема уровнемера, на фиг. 2 - пример расположения магнитов в магнитном блоке, а на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу уровнемера.FIG. 1 shows a block diagram of a level gauge; FIG. 2 shows an example of the arrangement of magnets in a magnetic unit, and FIG. 3 - timing diagrams explaining the operation of the level gauge.

Уровнемер включает в себя цилиндрическую изолирующую оболочку 1, внутри которой находятся помещенный в диэлектрическую трубку 2 звукопровод 3 из магнитострикционного материала, обмотку возбуждения 4 и дополнительную обмотку 5, намотанные на диэлектрическую трубку 2, постоянный магнит 6, охватывающий витки дополнительной обмотки 5, пьезоприемник 7, поплавок 8 с магнитным блоком 9, состоящим из одинаковых постоянных магнитов, расположенных симметрично вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрических импульсов 10, подключенный выходами «1» и «2» к обмотке возбуждения 4, а выходами «3» и «4» - к дополнительной обмотке 5, формирователь цифровых импульсов 11, подключенный к выходам пьезоприемника 7, а также блок определения интервалов времени 12, подключенный входами к выходам генератора 10 и формирователя цифровых импульсов 11, а выходом ко входу блока определения уровня 13 (фиг. 1).The level gauge includes a cylindrical insulating sheath 1, inside of which there are a conduit 3 made of a magnetostrictive material placed in a dielectric tube 2, an excitation winding 4 and an auxiliary winding 5 wound on a dielectric tube 2, a permanent magnet 6, covering the turns of the additional winding 5, a piezo receiver 7, a float 8 with a magnetic block 9 consisting of identical permanent magnets located symmetrically around an insulating shell with the ability to move along it, an electric generator pulses 10 connected by outputs “1” and “2” to excitation winding 4, and outputs “3” and “4” to additional winding 5, driver of digital pulses 11 connected to outputs of piezotransmitter 7, and also block for determining time intervals 12 connected by inputs to the outputs of the generator 10 and the driver of the digital pulses 11, and the output to the input of the block determining the level 13 (Fig. 1).

Магнитные оси магнитов в магнитном блоке располагаются в плоскостях, проходящих через ось цилиндрической изолирующей оболочки со звуководом. При этом магниты устанавливаются симметрично относительно оси оболочки, т.е. таким образом, что каждый из магнитов совмещается с соседними магнитами путем поворота вокруг указанной оси на одинаковые углы, равные 360°/n, где n=2, 3, … - число магнитов. В частности, при использовании в магнитном блоке трех магнитов (n=3) с магнитными осями, перпендикулярными продольной оси цилиндрической оболочки, углы между магнитными осями магнитов оставят 120° (фиг. 2).The magnetic axes of the magnets in the magnetic block are located in planes passing through the axis of the cylindrical insulating shell with the sound guide. In this case, the magnets are mounted symmetrically with respect to the shell axis, i.e. so that each of the magnets is combined with adjacent magnets by rotating around the specified axis at the same angles equal to 360 ° / n, where n = 2, 3, ... is the number of magnets. In particular, when three magnets (n = 3) are used in a magnetic unit with magnetic axes perpendicular to the longitudinal axis of the cylindrical shell, the angles between the magnetic axes of the magnets will remain 120 ° (Fig. 2).

Работа уровнемера состоит из одинаковых циклов. В течение каждого цикла генератор 10 попеременно подает импульсы тока на обмотку возбуждения 4 и дополнительную обмотку 5. Синхронно с этими импульсами на выходе генератора вырабатывается импульсный сигнал U10 (фиг. 3). Пьезоприемник 7 преобразует акустические волны, создаваемые обмотками 4, 5, в электрические сигналы U7, из которых формирователь цифровых импульсов 11 образует импульсы U11. Вследствие амплитудной и временной дискриминации сигналов в формирователе 11 на его вызоде вырабатываются импульсы, соответствующие только прямой ультразвуковой волне, идущей от места расположение подвижного магнитно блока 9 до пьезоприемника 7, и ультразвуковой волне, созданной дополнительной обмоткой 5 и постоянным магнитом 6 и отраженной от нижнего конца звукопропода 3. Все остальные сигналы, обусловленные отраженииями волн от концов звукопровода, отбраковываются.The operation of the level gauge consists of identical cycles. During each cycle, the generator 10 alternately supplies current pulses to the excitation winding 4 and an additional winding 5. Synchronously with these pulses, a pulse signal U10 is produced at the generator output (Fig. 3). The piezo receiver 7 converts the acoustic waves generated by the windings 4, 5 into electrical signals U7, from which the driver of digital pulses 11 forms pulses U11. Due to the amplitude and time discrimination of the signals in the shaper 11, pulses are generated at its output, corresponding only to the direct ultrasonic wave coming from the location of the movable magnetic unit 9 to the piezo receiver 7, and the ultrasonic wave created by the additional winding 5 and the permanent magnet 6 and reflected from the lower end sound propod 3. All other signals, due to the reflection of waves from the ends of the sound duct, are rejected.

Блок определения интервалов времени 12 смешивает сигналы, поступающие с выходов генератора 10 и формирователя цифровых импульсов 11. Сигнал U12 на его выходе представляет собой две пары импульсов, интервалы времени между импульсами в которых составляют т и то. Первый интервал равен времени между моментом формирования магнитоупругого эффекта с помощью обмотки возбуждения 5 и магнитного блока 9 и моментом формирования соответствующего пьезоэлектрического эффекта в пьезоприемнике 7, а второй - времени между моментом формирования магнитоупругого эффекта в звукопроводе посредством дополнительной обмотки 5 и постоянного магнита 6 и моментом формирования соответствующего пьезоэлектрического эффекта в пьезоприемнике.The block for determining time intervals 12 mixes the signals from the outputs of the generator 10 and the driver of digital pulses 11. The signal U12 at its output consists of two pairs of pulses, the time intervals between pulses in which are t and that. The first interval is equal to the time between the moment of formation of the magnetoelastic effect using the excitation winding 5 and the magnetic unit 9 and the moment of formation of the corresponding piezoelectric effect in the piezo receiver, and the second is the time between the moment of formation of the magnetoelastic effect in the acoustic duct through the additional winding 5 and the permanent magnet 6 and the moment of formation corresponding piezoelectric effect in the piezo receiver.

Сигнал U12 поступает в блок определения уровня 13, где измеряемый уровень определяется по формулеThe signal U12 enters the level determination block 13, where the measured level is determined by the formula

где Н - расстояние от пьезоприемника 7 до дна резервуара, в котором находится жидкая среда,where H is the distance from the piezo receiver 7 to the bottom of the tank in which the liquid medium is located,

- переменное расстояние от пьезоприемника 7 до магнитного блока 9 с поплавком 8, к₁ - коэффициент масштабирования при фиксированной температуре,- the variable distance from the piezo receiver 7 to the magnetic unit 9 with the float 8, to ₁ - the scaling factor at a fixed temperature,

- коэффициент, определяемый отношением времени τ₀* между моментом формирования ультразвуковой волны с помощью дополнительной обмотки 5 и постоянного магнита 6 и моментом достижения ее пьезоприемника 7 после отражения от нижнего конца звукопровода 3 при фиксированной температуре и того же времени τ₀, только при меняющемся текущем значении температуры. Значения Н, к₁ и τ₀* определяются в процессе установки и калибровки уровнемера и сохраняются в памяти блока определения уровня 13.- coefficient determined by the time τ ₀ * between the time of formation of the ultrasonic wave with the help of additional winding 5 and permanent magnet 6 and the time it reaches its piezo receiver 7 after reflection from the lower end of the sound duct 3 at a fixed temperature and the same time τ ₀ only when the current changes temperature value. The values of H, k ₁ and τ ₀ * are determined during installation and calibration of the level gauge and are stored in the memory of the level determining unit 13.

Благодаря введению переменного коэффициента К, отслеживающего изменение температуры, устраняется температурная погрешность уровнемера и при его использовании существенно увеличивается точность измерений уровней.Due to the introduction of a variable coefficient K, which monitors the temperature change, the temperature error of the level gauge is eliminated and the accuracy of level measurements significantly increases when it is used.

Claims

A level gauge containing a cylindrical insulating sheath, inside of which there is a conductor made of a magnetostrictive material and placed in a dielectric tube, an excitation winding wound on a dielectric tube, a piezoelectric receiver, at least one float with a magnetic block of n permanent magnets, where n = 1, 2 ... i, placed around the insulating shell with the ability to move along it, a generator connected by the first and second outputs to the excitation winding, a driver of digital pulses, connect A unit for determining time intervals connected to the outputs of the piezo receiver, connected by inputs to the outputs of the generator and shaper of digital pulses, as well as a block for determining the level, characterized in that it has an additional winding wound, like an excitation winding, on a dielectric tube, and a fixed constant a magnet covering the coils of the additional winding, while the generator is equipped with the third and fourth outputs, to which the additional winding is connected, and the magnets in the magnetic unit are the same and are distributed They are laid symmetrically with respect to the axis of the cylindrical insulating shell in such a way that their magnetic axes are located in planes passing through the axis of the cylindrical insulating shell (axis of the sound duct).