Назначение, принцип действия, особенности устройства ультраакустического уровнемера

Ультраакустические уровнемеры (рисунок 2) находят применение в технологических процессах, связанных с использованием токсичных и взрывоопасных сред, а также сред, находящихся в условиях высоких температур и давлений. Действие средств измерения и контроля уровня этого типа основано на свойстве ультразвуковых колебаний проникать через металлические стенки резервуаров практически любой толщины и отражаться от границ раздела сред. Это свойство реализуется в двух вариантах.

В первом варианте используется способ отражения ультраакустической волны от границы раздела «воздух — жидкость» со стороны воздуха.

Во втором варианте используется способ отражения импульсных сигналов от границы «жидкость — воздух» со стороны жидкости. Мерой уровня жидкости Х является время прохождения ультразвука от пьезоэлектрического преобразователя 1 до границы и обратно.

1′ — и 1 — пьезоэлектрический преобразователь; 2—генератор импульсов;

3 — генератор пакетов; 4—схема измерения; 5 и 5 — приемники-усилители

Рисунок 1 - Принципиальная схема ультраакустического уровнемера

Для реализации обоих методов пьезоэлектрический преобразователь 1´
или 1 устанавливают в верхней или в нижней части резервуара. Преобразователь посылает пучок импульсов в пространство над жидкостью (или в жидкость). Отраженный от жидкой (газовой) границы сигнал воспринимается тем же преобразователем. Электрические сигналы, подаваемые на пьезоэлектрический преобразователь 1´ или 1 формируется высокочастотным генератором импульсов 2. Для формирования кратковременного пучка импульсов служит генератор пакетов 3, который одновременно управляет генератором импульсов 2 и схемой измерения 4. Выходной сигнал, подаваемый на указатель ОУ, формируется путем автоматического слежения за длительностью сигнала — времени распространения пучка от излучателя до поверхности раздела и обратно. Поскольку пьезоэлектрические преобразователи 1´ и 1 работают в режиме излучения — приема, после подачи пучка импульсов они же начинают прием отраженных сигналов. Так как скорость звука зависит от температуры воздуха, то для возникающих температурных погрешностей при измерении уровня жидкости применяют температурную компенсацию. Ультраакустические измерители уровня имеют диапазон измерения от 1 до 15 м при погрешности, не превышающей 2,5%.