[go: up one dir, main page]

RU2596907C1 - Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator - Google Patents

Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator Download PDF

Info

Publication number
RU2596907C1
RU2596907C1 RU2015122093/28A RU2015122093A RU2596907C1 RU 2596907 C1 RU2596907 C1 RU 2596907C1 RU 2015122093/28 A RU2015122093/28 A RU 2015122093/28A RU 2015122093 A RU2015122093 A RU 2015122093A RU 2596907 C1 RU2596907 C1 RU 2596907C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time interval
unit
measurement
ultrasonic
threshold device
Prior art date
Application number
RU2015122093/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Иванович Солдатов
Юлия Викторовна Шульгина
Андрей Алексеевич Солдатов
Павел Владимирович Сорокин
Мария Алексеевна Солдатова
Евгений Михайлович Шульгин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2015122093/28A priority Critical patent/RU2596907C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2596907C1 publication Critical patent/RU2596907C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention can be used for compensation of ultrasonic locator error of measurement. This invention consists in fact that device for ultrasonic locator measurement error compensation comprises two independent channels, each of which comprises generator of ultrasonic signals, connected to emitter and series-connected receiver, amplifier, threshold device, time interval generation unit, unit for measuring time interval. To first and second threshold devices reference voltage source is connected, and to first and second time interval measurement units quartz generator is connected. Third time interval measurement unit is connected to first threshold device, to quartz generator and control unit, which is connected to first and second generators, with first and second time interval generation units, with first and second time interval measurement units and indication unit.
EFFECT: technical result is reduced measurement error.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ультразвуковым локационным устройствам, применяемым для измерения глубины скважин в горнодобывающей промышленности, судоходстве и других отраслях народного хозяйства.The invention relates to ultrasonic location devices used to measure the depth of wells in the mining industry, shipping and other sectors of the economy.

Известно устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера [RU 75034 U1, МПК G01F 23/28 (2006.01), опубл. 20.07.2008], включающее генератор ультразвуковых сигналов, соединенный с излучателем, источник опорного напряжения, подключенный к пороговому устройству, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок управления и индикации, и последовательно соединенные второй источник опорного напряжения, второе пороговое устройство и второй блок формирования временного интервала, подключенный к первому пороговому устройству и к блоку управления и индикации, причем второе пороговое устройство подключено к усилителю.A device for compensating the error of measurement of an ultrasonic level gauge [RU 75034 U1, IPC G01F 23/28 (2006.01), publ. 07/20/2008], including an ultrasonic signal generator connected to an emitter, a reference voltage source connected to a threshold device, and a receiver, amplifier, threshold device, a time interval generating unit, a control and indication unit, and a second reference voltage source connected in series , a second threshold device and a second time interval generating unit connected to the first threshold device and to a control and indication unit, the second threshold device is connected to the amplifier.

Недостатком известного устройства является высокая погрешность измерения, обусловленная отклонением формы огибающей принятых ультразвуковых сигналов от линейно нарастающей за счет распространения в волноводе.A disadvantage of the known device is the high measurement error due to the deviation of the envelope shape of the received ultrasonic signals from linearly increasing due to propagation in the waveguide.

Известно устройство компенсации погрешностей ультразвукового скважинного глубиномера [RU 2544311 С1, МПК G01N 29/36 (2006.01), опубл. 20.03.2015], выбранное в качестве прототипа, содержащее генератор ультразвуковых импульсов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала и блок управления и индикации, выход которого связан с генератором и входом блока формирования временного интервала, источник опорного напряжения, подключенный к входу порогового устройства, кварцевый генератор, подключенный к блоку измерения временных интервалов. Второй генератор ультразвуковых импульсов подключен к второму излучателю. Последовательно соединены второй приемник, второй усилитель, второе пороговое устройство, второй блок формирования временного интервала и второй блок измерения временного интервала. Источник опорного напряжения подключен к второму входу второго порогового устройства. Вход второго блока измерения временного интервала связан с кварцевым генератором. Выход второго блока измерения временного интервала подключен к блоку управления и индикации, выходы которого подключены ко второму генератору и второму блоку формирования временного интервала.A device for compensating errors of an ultrasonic borehole depth gauge [RU 2544311 C1, IPC G01N 29/36 (2006.01), publ. 03/20/2015], selected as a prototype, containing an ultrasonic pulse generator connected to the emitter, and a series-connected receiver, amplifier, threshold device, time interval generation unit, time interval measurement unit, and a control and indication unit, the output of which is connected to the generator and the input unit of the formation of the time interval, the reference voltage source connected to the input of the threshold device, a crystal oscillator connected to the unit for measuring time intervals. The second ultrasonic pulse generator is connected to the second emitter. A second receiver, a second amplifier, a second threshold device, a second time interval formation unit and a second time interval measurement unit are connected in series. The reference voltage source is connected to the second input of the second threshold device. The input of the second time interval measurement unit is connected to a crystal oscillator. The output of the second time interval measurement unit is connected to the control and indication unit, the outputs of which are connected to the second generator and the second time interval formation unit.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная невозможностью определения фазы срабатывания порогового устройства, которое может изменяться от 0 до π/4.The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement, due to the inability to determine the response phase of the threshold device, which can vary from 0 to π / 4.

Задачей изобретения является создание устройства компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора, обеспечивающего снижение погрешности измерений при волноводном распространении ультразвуковых колебаний.The objective of the invention is to provide a device for compensating the measurement error of an ultrasonic locator, which provides a reduction in measurement error during the waveguide propagation of ultrasonic vibrations.

Предложенное устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора, так же как в прототипе, содержит два независимых канала, каждый из которых содержит генератор ультразвуковых сигналов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала, при этом к первому и второму пороговому устройству подключен источник опорного напряжения, а к первому и второму блоку измерения временных интервалов подключен кварцевый генератор.The proposed device for compensating the measurement error of the ultrasonic locator, as in the prototype, contains two independent channels, each of which contains an ultrasonic signal generator connected to the emitter, and a receiver, amplifier, threshold device, time interval generation unit, time interval measurement unit while the reference voltage source is connected to the first and second threshold device, and to the first and second block of measurement of time intervals ene crystal oscillator.

Согласно изобретению третий блок измерения временного интервала подключен к первому пороговому устройству, к кварцевому генератору и блоку управления, который связан с первым и вторым генератором, с первым и вторым блоком формирования временного интервала, с первым и вторым блоком измерения временного интервала и с блоком индикации.According to the invention, the third time interval measuring unit is connected to the first threshold device, to a quartz oscillator and a control unit, which is connected to the first and second generator, to the first and second time interval forming unit, to the first and second time interval measuring unit and to an indication unit.

За счет использования третьего блока измерения временного интервала появилась возможность измерить временной интервал, в котором мгновенное значение амплитуды принятого сигнала ультразвуковой волны первой частоты превышает пороговый уровень, и на основе этого определить временную координату принятого сигнала ультразвуковой волны первой частоты. Это позволяет компенсировать погрешность измерения ультразвукового локатора.By using the third time interval measurement unit, it is possible to measure the time interval in which the instantaneous amplitude of the received signal of the ultrasonic wave of the first frequency exceeds a threshold level, and based on this, determine the time coordinate of the received signal of the ultrasonic wave of the first frequency. This allows you to compensate for the measurement error of the ultrasonic locator.

На фиг. 1 представлена схема устройства компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора.In FIG. 1 shows a diagram of a device for compensating the error of measurement of an ultrasonic locator.

На фиг. 2 представлена диаграмма, иллюстрирующая работу устройства.In FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the device.

Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора (фиг. 1) содержит блок управления 1 (БУ), соединенный с первым 2 (Г1) и вторым 3 (Г2) генераторами. Выход первого генератора 2 (Г1) соединен с первым излучателем 4 (И1), выход второго генератора 3 (Г2) соединен с вторым излучателем 5 (И2). Первый приемник 6 (П1) соединен с первым усилителем 7 (У1), выход которого связан с входом первого порогового устройства 8 (ПУ1). К другому входу первого порогового устройства 8 (ПУ1) подключен источник опорного напряжения 9 (ИОН). Выход первого порогового устройства 8 (ПУ1) подключен к входу первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1) и к входу первого блока формирования временного интервала 11 (БФВИ1), к другому входу которого подключен блок управления 1 (БУ). Выход первого блока формирования временного интервала 11 (БФВИ1) подключен к входу второго блока измерения временного интервала 12 (БИВИ2), выход которого подключен к блоку управления 1 (БУ). Выход первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1) подключен к блоку управления 1 (БУ). Второй приемник 13 (П2) соединен со вторым усилителем 14 (У2), выход которого связан с входом второго порогового устройства 15 (ПУ2), к другому входу которого подключен источник опорного напряжения 9 (ИОН). Выход второго порогового устройства 15 (ПУ2) подключен к входу второго блока формирования временного интервала 16 (БФВИ2), к другому входу которого подключен блок управления 1 (БУ). Выход второго блока формирования временного интервала 16 (БФВИ2) подключен к входу третьего блока измерения временного интервала 17 (БИВИ3), выход которого подключен к блоку управления 1 (БУ). Кварцевый генератор 18 (КГ) подключен к входу первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1), к входу второго блока измерения временного интервала 12 и к входу третьего блока измерения временного интервала 17 (БИВИ3). Блок управления 1 (БУ) подключен к блоку индикации 19 (БИ).The device for compensating the measurement error of the ultrasonic locator (Fig. 1) contains a control unit 1 (control unit) connected to the first 2 (G1) and second 3 (G2) generators. The output of the first generator 2 (G1) is connected to the first emitter 4 (I1), the output of the second generator 3 (G2) is connected to the second emitter 5 (I2). The first receiver 6 (P1) is connected to the first amplifier 7 (U1), the output of which is connected to the input of the first threshold device 8 (PU1). To the other input of the first threshold device 8 (PU1) is connected a reference voltage source 9 (ION). The output of the first threshold device 8 (PU1) is connected to the input of the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1) and to the input of the first block of the formation of the time interval 11 (BFVI1), to the other input of which the control unit 1 (BU) is connected. The output of the first block of the formation of the time interval 11 (BFVI1) is connected to the input of the second block of measurement of the time interval 12 (BIVI2), the output of which is connected to the control unit 1 (BU). The output of the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1) is connected to the control unit 1 (CU). The second receiver 13 (P2) is connected to a second amplifier 14 (U2), the output of which is connected to the input of the second threshold device 15 (PU2), to the other input of which a reference voltage source 9 (ION) is connected. The output of the second threshold device 15 (PU2) is connected to the input of the second block for the formation of the time interval 16 (BFVI2), to the other input of which the control unit 1 (BU) is connected. The output of the second block for the formation of the time interval 16 (BFVI2) is connected to the input of the third block for measuring the time interval 17 (BIVI3), the output of which is connected to the control unit 1 (BU). A crystal oscillator 18 (KG) is connected to the input of the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1), to the input of the second measurement unit of the time interval 12 and to the input of the third measurement unit of the time interval 17 (BIVI3). The control unit 1 (CU) is connected to the display unit 19 (BI).

Блок управления 1 (БУ) может быть выполнен на микроконтроллере ATMEGA16. Генераторы 2 (Г1) и 3 (Г2) могут быть выполнены по схеме с разрядом накопительной емкости на тиристорах типа КУ104Г. Излучатели 4 (И1) и 5 (И2), приемники 6 (П1) и 13 (П2) могут быть изготовлены из любой пьезокерамики, например ЦТС-19. Усилители 7 (У1) и 14 (У2) могут быть выполнены на операционных усилителях, например К544УД2. В качестве пороговых устройств 8 (ПУ1) и 15 (ПУ2) можно использовать компараторы К521СА3. Блоки формирования временного интервала 11 (БФВИ1) и 16 (БФВИ2) могут быть выполнены на стандартных микросхемах К1554ТМ2. Блоки измерения временного интервала 10 (БИВИ1), 12 (БИВИ2) и 17 (БИВИ3) могут быть выполнены на стандартных микросхемах, например К1554ИЕ7. Источник опорного напряжения 9 (ИОН) выбран типовым REF 192 фирмы ANALOG DEVICES в стандартном включении. Использован стандартный кварцевый генератор 18 (КГ) фирмы Geyer Electronic KXO-V97-V1. Блок индикации 19 (БИ) выполнен на семисегментных индикаторах типа DA56-11SRWA.The control unit 1 (CU) can be performed on the ATMEGA16 microcontroller. Generators 2 (G1) and 3 (G2) can be made according to the scheme with the discharge of the storage capacitance on KU104G thyristors. Emitters 4 (I1) and 5 (I2), receivers 6 (P1) and 13 (P2) can be made of any piezoceramics, for example, TsTS-19. Amplifiers 7 (U1) and 14 (U2) can be performed on operational amplifiers, for example K544UD2. As threshold devices 8 (PU1) and 15 (PU2), K521CA3 comparators can be used. The blocks for the formation of the time interval 11 (BFVI1) and 16 (BFVI2) can be performed on standard K1554TM2 microcircuits. The time interval measuring units 10 (BIVI1), 12 (BIVI2) and 17 (BIVI3) can be performed on standard microcircuits, for example, K1554IE7. The reference voltage source 9 (ION) is selected as standard REF 192 from ANALOG DEVICES in a standard connection. A standard crystal oscillator 18 (KG) from Geyer Electronic KXO-V97-V1 was used. The display unit 19 (BI) is made on seven-segment indicators of the type DA56-11SRWA.

В качестве примера рассмотрим определение расстояния предлагаемым устройством. В трубе длиной 250 см, заполненной водой, были установлены излучатели 4 (И1) и 5 (И2), а также приемники 6 (П1) и 13 (П2). На противоположном конце трубы был закреплен отражатель. Частота ультразвуковых колебаний первого излучателя 4 (И1) и первого приемника 6 (П1) составляла 600 кГц, соответственно длина волны λ1=2,5 мм, а период колебаний Т1=1,67 мкс. Частота ультразвуковых колебаний второго излучателя 5 (И2) и второго приемника 13 (П2) составляла 900 кГц, соответственно длина волны λ2=1,67 мм, а период колебаний Т2=1,11 мкс.As an example, consider the determination of the distance of the proposed device. In a 250-cm-long pipe filled with water, emitters 4 (I1) and 5 (I2) were installed, as well as receivers 6 (P1) and 13 (P2). A reflector was mounted at the opposite end of the pipe. The frequency of ultrasonic vibrations of the first emitter 4 (I1) and the first receiver 6 (P1) was 600 kHz, respectively, the wavelength λ 1 = 2.5 mm, and the oscillation period T 1 = 1.67 μs. The frequency of ultrasonic vibrations of the second emitter 5 (I2) and the second receiver 13 (P2) was 900 kHz, respectively, the wavelength λ 2 = 1.67 mm, and the oscillation period T 2 = 1.11 μs.

Блок управления 1 (БУ) вырабатывал сигнал запуска для первого генератора 2 (Г1), этим же сигналом первый блок формирования временного интервала 11 (БФВИ1) устанавливался в состояние логической 1. Первый генератор 2 (Г1) возбуждал первый излучатель 4 (И1), который излучал ультразвуковые сигналы с периодом T1. Излученный ультразвуковой сигнал распространялся по контролируемой среде и принимался первым приемником 6 (П1), усиливался первым усилителем 7 (У1) и поступал на вход первого порогового устройства 8 (ПУ1). На второй вход первого порогового устройства 8 (ПУ1) подавалось напряжение U1 от источника опорного напряжения 9 (ИОН). Как только напряжение на выходе первого усилителя 7 (У1) превысило напряжение U1, выход первого порогового устройства 8 (ПУ1) переключился в состояние логической 1, которая сбросила первый блок формирования временного интервала 11 (БФВИ1) в состояние логического 0 (точка t1 на фиг. 2). Таким образом, на выходе первого блока формирования временного интервала 11 (БФВИ1) получился сигнал, длительность которого равна времени:The control unit 1 (BU) produced a start signal for the first generator 2 (G1), with the same signal the first block for the formation of the time interval 11 (BFVI1) was set to logical 1. The first generator 2 (G1) excited the first emitter 4 (I1), which emitted ultrasonic signals with a period of T 1 . The emitted ultrasonic signal propagated through the controlled medium and was received by the first receiver 6 (P1), amplified by the first amplifier 7 (U1) and fed to the input of the first threshold device 8 (PU1). The second input of the first threshold device 8 (PU1) was supplied with voltage U1 from the reference voltage source 9 (ION). As soon as the voltage at the output of the first amplifier 7 (U1) exceeded the voltage U1, the output of the first threshold device 8 (PU1) switched to the logical 1 state, which reset the first block of the formation of time interval 11 (BFVI1) to the logical 0 state (point t 1 in FIG. . 2). Thus, at the output of the first block of the formation of the time interval 11 (BFVI1), a signal was obtained whose duration is equal to time:

Δt1=t1-t0,Δt 1 = t 1 -t 0 ,

где t0 - начальный момент времени излучения ультразвукового сигнала первой частоты.where t 0 is the initial time of radiation of the ultrasonic signal of the first frequency.

Этот сигнал поступил во второй блок измерения временного интервала 12 (БИВИ2), на второй вход второго блока измерения временного интервала 12 (БИВИ2) поступил сигнал с кварцевого генератора 18 (КГ). Данные о длительности второго временного интервала поступили в блок управления 1 (БУ). Кроме того, логическая 1 на выходе первого порогового устройства 8 (ПУ1) разрешила работу первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1). На второй вход первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1) поступил сигнал с кварцевого генератора 18 (КГ).This signal was received in the second block of measurement of the time interval 12 (BIVI2), the signal from the quartz generator 18 (KG) was received at the second input of the second block of measurement of the time interval 12 (BIVI2). Data on the duration of the second time interval was received in the control unit 1 (CU). In addition, the logical 1 at the output of the first threshold device 8 (PU1) allowed the operation of the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1). The second input of the first unit of measurement of the time interval 10 (BIVI1) received a signal from a quartz generator 18 (KG).

Как только напряжение на выходе первого усилителя 7 (У1) стало меньше напряжения U1, выход первого порогового устройства 8 (ПУ1) переключился в состояние логического 0, которое остановило работу первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1) (точка t3 на фиг. 2). Данные с первого блока измерения временного интервала 10 (БИВИ1) поступили в блок управления 1 (БУ), который вычислил корректирующее значение:As soon as the voltage at the output of the first amplifier 7 (U1) became less than the voltage U1, the output of the first threshold device 8 (PU1) switched to the logical 0 state, which stopped the operation of the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1) (point t 3 in Fig. 2 ) Data from the first measurement unit of the time interval 10 (BIVI1) was received in the control unit 1 (BU), which calculated the correction value:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Т1 - период колебаний ультразвукового сигнала первой частоты,where T 1 - the period of oscillation of the ultrasonic signal of the first frequency,

t - временной интервал, в котором мгновенное значение амплитуды принятого ультразвукового сигнала первой частоты превышает пороговый уровень.t is the time interval in which the instantaneous value of the amplitude of the received ultrasonic signal of the first frequency exceeds the threshold level.

Затем блок управления 1 (БУ) выработал сигнал запуска для второго генератора 3 (Г2), этим же сигналом второй блок формирования временного интервала 16 (БФВИ2) установился в состояние логической 1. Второй генератор 3 (Г2) возбудил второй излучатель 5 (И2), который излучил ультразвуковые сигналы с периодом Т2. Излученный ультразвуковой сигнал распространился по той же контролируемой среде и был принят вторым приемником 13 (П2), усилился вторым усилителем 14 (У2) и поступил на вход второго порогового устройства 15 (ПУ2). На второй вход второго порогового устройства 15 (ПУ2) подавалось напряжение U1 от источника опорного напряжения 9 (ИОН). Как только напряжение на выходе второго усилителя 14 (У2) превысило напряжение U1, выход второго порогового устройства 15 (ПУ2) переключился в состояние логической 1, которая сбросила второй блок формирования временного интервала 16 (БФВИ2) в состояние логического 0 (точка t2 на фиг. 2).Then the control unit 1 (BU) generated a start signal for the second generator 3 (G2), with the same signal the second block for the formation of the time interval 16 (BFVI2) was set to logical 1. The second generator 3 (G2) excited the second emitter 5 (I2), which emitted ultrasonic signals with a period of T 2 . The emitted ultrasonic signal propagated through the same controlled medium and was received by the second receiver 13 (P2), amplified by the second amplifier 14 (U2) and entered the input of the second threshold device 15 (PU2). The second input of the second threshold device 15 (PU2) was supplied with voltage U1 from the reference voltage source 9 (ION). As soon as the voltage at the output of the second amplifier 14 (U2) exceeded the voltage U1, the output of the second threshold device 15 (PU2) switched to the logical 1 state, which reset the second block of the formation of the time interval 16 (BFVI2) to the logical 0 state (point t 2 in FIG. . 2).

Таким образом, на выходе второго блока формирования временного интервала 16 (БФВИ2) получился сигнал, длительность которого равна времени:Thus, at the output of the second block for the formation of time interval 16 (BFVI2), a signal was obtained whose duration is equal to time:

Δt2=t2-t0,Δt 2 = t 2 -t 0 ,

Этот сигнал поступил в третий блок измерения временного интервала 17 (БИВИ3), на второй вход третьего блока измерения временного интервала 17 (БИВИ3) поступил сигнал с кварцевого генератора 18 (КГ). Данные о длительности третьего временного интервала поступили в блок управления 1 (БУ).This signal was received in the third block for measuring the time interval 17 (BIVI3), the signal from the quartz generator 18 (KG) was received at the second input of the third block for measuring the time interval 17 (BIVI3). Data on the duration of the third time interval was received in the control unit 1 (CU).

Временные интервалы между излученными и принятыми ультразвуковыми сигналами, измеренные блоками измерения временных интервалов 12 (БИВИ2) и 17 (БИВИ3), имели длительности:The time intervals between the emitted and received ultrasonic signals, measured by time interval measurement units 12 (BIVI2) and 17 (BIVI3), had the durations:

Δt1=328,7 мкс,Δt 1 = 328.7 μs,

Δt2=326,8 мкс.Δt 2 = 326.8 μs.

Блок управления 1 (БУ) осуществил первую коррекцию этих временных интервалов в соответствии с выражением:The control unit 1 (BU) made the first correction of these time intervals in accordance with the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Т1 - период колебаний ультразвуковой волны первой частоты,where T 1 - the period of oscillation of the ultrasonic wave of the first frequency,

Т2 - период колебаний ультразвуковой волны второй частоты,T 2 - the period of oscillation of the ultrasonic wave of the second frequency,

i - номер коррекции,i is the correction number,

Figure 00000003
- первый скорректированный временной интервал,
Figure 00000003
- the first adjusted time interval,

Figure 00000004
- второй скорректированный временной интервал.
Figure 00000004
- the second adjusted time interval.

После этого блок управления 1 (БУ) осуществил сравнение результатов коррекции:After that, the control unit 1 (BU) has compared the results of the correction:

Figure 00000005
Figure 00000005

После коррекции по формулам (1) и (2) получили следующий набор значений:After correction according to formulas (1) and (2), we obtained the following set of values:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
.
Figure 00000007
.

В результате получили значение, превышающее четверть периода ультразвуковых колебаний.As a result, a value exceeding a quarter of the period of ultrasonic vibrations was obtained.

Блок управления 1 (БУ) осуществил вторую коррекцию этих временных интервалов:The control unit 1 (BU) carried out the second correction of these time intervals:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

После второй коррекции (i=2) получили значение, превышающее четверть периода ультразвуковых колебаний.After the second correction (i = 2), a value exceeding a quarter of the period of ultrasonic vibrations was obtained.

Блок управления 1 (БУ) осуществил третью коррекцию этих временных интервалов:The control unit 1 (BU) carried out the third correction of these time intervals:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
.
Figure 00000011
.

После третьей коррекции (i=3) получили разность времени первого и второго интервала, которая меньше четверти периода ультразвуковых сигналов первой частоты.After the third correction (i = 3), we obtained the time difference of the first and second interval, which is less than a quarter of the period of ultrasonic signals of the first frequency.

Временной интервал, в котором мгновенное значение амплитуды принятого ультразвукового сигнала первой частоты превышает пороговый уровень, измеренный блоком измерения временного интервала 11 (БИВИ1), имел длительность:The time interval in which the instantaneous value of the amplitude of the received ultrasonic signal of the first frequency exceeds the threshold level measured by the measuring unit of the time interval 11 (BIVI1), had the duration:

t=0,4 мкс.t = 0.4 μs.

Затем блок управления и индикации 1 (БУ) определил длительность корректирующего временного интервала в соответствии с выражением:Then the control unit and display 1 (BU) determined the duration of the corrective time interval in accordance with the expression:

Figure 00000012
,
Figure 00000012
,

После этого блок управления 1 (БУ) определил временную координату начала принятого сигнала ультразвуковой волны первой частоты:After that, the control unit 1 (BU) determined the time coordinate of the beginning of the received signal of the ultrasonic wave of the first frequency:

Figure 00000013
Figure 00000013

Используя эту временную координату, блок управления 1 (БУ) определил расстояние до отражателя h и передал данные в блок индикации 19 (БИ) для отображения.Using this time coordinate, the control unit 1 (BU) determined the distance to the reflector h and transmitted the data to the display unit 19 (BI) for display.

Figure 00000014
Figure 00000014

где С - скорость распространения ультразвука в воде.where C is the speed of propagation of ultrasound in water.

Ошибка измерения уровня Δh составила:The error in measuring the level Δh was:

Δh=250-250,11=0,11 мм.Δh = 250-250.11 = 0.11 mm.

Таким образом, экспериментально установлено, что погрешность измерения расстояния до отражателя составила λ/22.Thus, it was experimentally established that the error in measuring the distance to the reflector was λ / 22.

Claims (1)

Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора, содержащее два независимых канала, каждый из которых содержит генератор ультразвуковых сигналов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала, при этом к первому и второму пороговому устройству подключен источник опорного напряжения, а к первому и второму блоку измерения временных интервалов подключен кварцевый генератор, отличающееся тем, что третий блок измерения временного интервала подключен к первому пороговому устройству, к кварцевому генератору и блоку управления, который связан с первым и вторым генератором, с первым и вторым блоком формирования временного интервала, с первым и вторым блоком измерения временного интервала и с блоком индикации. An ultrasonic locator measurement error compensation device comprising two independent channels, each of which contains an ultrasonic signal generator connected to an emitter, and a series-connected receiver, amplifier, threshold device, time interval generation unit, time interval measurement unit, while to the first and second a reference voltage source is connected to the threshold device, and a crystal oscillator is connected to the first and second time interval measurement unit, the fact that the third time interval measurement unit is connected to the first threshold device, to a quartz oscillator and a control unit that is connected to the first and second generator, to the first and second time interval formation unit, to the first and second time interval measurement unit, and to the unit indication.
RU2015122093/28A 2015-06-09 2015-06-09 Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator RU2596907C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015122093/28A RU2596907C1 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015122093/28A RU2596907C1 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2596907C1 true RU2596907C1 (en) 2016-09-10

Family

ID=56892826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015122093/28A RU2596907C1 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2596907C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU556342A1 (en) * 1975-10-02 1977-04-30 Конструкторское Бюро "Гипрокса" По Автоматизации И Механизации Производственных Процессов На Предприятиях Коксохимической Промышленности Method for compensating for errors of ultrasonic level gauges
US4543649A (en) * 1983-10-17 1985-09-24 Teknar, Inc. System for ultrasonically detecting the relative position of a moveable device
RU75034U1 (en) * 2008-03-03 2008-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет ULTRASONIC LEVEL MEASUREMENT COMPENSATION DEVICE
RU2358243C1 (en) * 2007-12-24 2009-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method of compensating measurement errors of ultrasonic level gauge
US7562570B2 (en) * 2006-03-13 2009-07-21 Oleumtech Corporation Ultrasonic oil/water tank level monitor having wireless transmission means
RU2544311C1 (en) * 2013-10-17 2015-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU556342A1 (en) * 1975-10-02 1977-04-30 Конструкторское Бюро "Гипрокса" По Автоматизации И Механизации Производственных Процессов На Предприятиях Коксохимической Промышленности Method for compensating for errors of ultrasonic level gauges
US4543649A (en) * 1983-10-17 1985-09-24 Teknar, Inc. System for ultrasonically detecting the relative position of a moveable device
US7562570B2 (en) * 2006-03-13 2009-07-21 Oleumtech Corporation Ultrasonic oil/water tank level monitor having wireless transmission means
RU2358243C1 (en) * 2007-12-24 2009-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method of compensating measurement errors of ultrasonic level gauge
RU75034U1 (en) * 2008-03-03 2008-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет ULTRASONIC LEVEL MEASUREMENT COMPENSATION DEVICE
RU2544311C1 (en) * 2013-10-17 2015-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017352106B2 (en) Time-reversed nonlinear acoustic downhole pore pressure measurements
CN107764388B (en) High-precision seawater sound velocity measurement method based on acousto-optic effect
RU2544310C1 (en) Method to compensate for error of measurement of ultrasonic locator
US20190353029A1 (en) Distributed acoustic sensing system with phase modulator for mitigating faded channels
US11243558B2 (en) Ultrasonic flow measurement system including a signal generator exciting the transducers and a phase differentiator
RU2389981C1 (en) Method of compensating for errors in ultrasonic level gauge measurements
RU2596907C1 (en) Device for compensation of error of measurement of ultrasonic locator
RU2599602C1 (en) Method for compensation of error of measurement of ultrasonic locator
RU2544311C1 (en) Device to compensate error of measurement of ultrasonic well depth gauge
RU2703836C1 (en) Ultrasonic locator measurement error compensation device
RU2703834C1 (en) Method of compensation for measurement error of ultrasonic locator
Shulgina et al. Mathematical analysis of the echo-impulse position detection by the dual-frequency sensing method
RU2436050C1 (en) Method of defining sound velocity in fluids
CN203432561U (en) Vertical deformation monitor based on ultrasonic liquid level measuring method
JP2000146867A (en) Moisture measuring device of soil
RU2470267C1 (en) Device to compensate for error in measurement by ultrasonic level metre
RU68148U1 (en) ULTRASONIC FLOW METER
RU2525472C1 (en) Acoustic range-finder
Dolgikh A laser interference system for detecting gravitational waves
SU584269A1 (en) Device for underground acoustic exploration
SU744408A1 (en) Method and apparatus for acoustic logging
SU1146449A1 (en) Method of monitoring the strained state of rock body
SU821939A1 (en) Acoustic level meter
RU2696823C1 (en) Ultrasonic sensor of gas and liquid fuel media flow rate
SU440598A1 (en) Ultrasound attenuation measurement method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180610