Спосіб для виміру рівня речовини

Корисна модель відноситься до області приладобудування, і може бути використана для виміру рівня речовини у вертикально розташованих довгих тр убах, наприклад, при контролі рівня ґрунтових вод. Відомий рівнемір акустичний типу ЭХО - 3 (див.УДК.681.128.82 каталог ГСП Т-4 раздел 6 ), який реалізує спосіб заснований на локації рівня ультразвуковими імпульсами, що проходять через газове середовище, яке перебуває над контрольованим середовищем. Рівнемір складається з акустичного перетворювача і перетворювача передавального вимірювального. Посередньою мірою рівня є час поширення звукових коливань від джерела випромінювання до контрольованої границі поділу середовищ і назад до приймача. Недоліком відомого способу є низька точність виміру, яка пов'язана із залежністю швидкості поширення звукових хвиль від умов стану газового середовища (склад, температура, вологість і т.д.) та порівняно високе енергоспоживання, яке пов'язане з необхідністю випромінювання потужного сигналу, щоб переборювати завади й ефект суттєвого поглинання у повітрі ультразвукової хвилі, що негативно виявляється при використанні автономних джерел живлення для довгочасного спостереження віддалених об'єктів. Завдання корисної моделі - підвищення точності виміру та зниження енергоспоживання. Поставлене завдання рішається тим, що передбачається 4 акустичних приймачі попарно встановлених у напрямку акустичний перетворювач - рівень, на однаковій відстані так, що перша пара змонтувана на кронштейні акустичного перетворювача, (перший знаходиться на рівні поверхні), а друга пара – на чутливому елементі, що відслідковує рівень (четвертий - на певну відстань вищу за рівень рідини, величина якої вимірюється спеціальним блоком), при цьому акустичний перетворювач виробляє дворівневий синусоїдальний сигнал, довжина хвилі якого порівняна з діаметром труби, а амплітуда другого рівня у 2...8 разів вища за перший і початок відліку часу поширення відбувається при переході через „нуль" першої напівхвилі сигналу другого рівня, прийнятого й перетвореного першим приймачем, а кінець відліку - четвертим приймачем, при цьому вимірювальний прилад ураховує різницю часу поширення сигналу між першою й другою парою приймачів та значення відстані між четвертим приймачем та рівнем. Застосування способу для контролю рівня речовини показано на фіг.1. На фіг.2 наведена часова діаграма сигналів, перетворених приймачами (u1 - першим, аналогічно u4 - четвертим). Чутливий елемент - поплавець 1, відслідковує вимірюваний рівень. Акустичний перетворювач 2 випромінює синусоїдальні сигнали, сприймані акустичними приймачами 3 - 4, 5 - 6, що утворюють собою рівноудалені пари. Пара приймачів 3-4 змонтувана на кронштейні перетворювача 2. Пара приймачів 5 - 6 - на поплавці 1. Вимірювальний прилад 7, обробляє дані про час поширення сигналів. Сигнали проходять за проводними каналами 8 (від кронштейна) та ІЧ (інфрачервоним) каналу 9 (від поплавця). Відстань між приймачем 6 та рівнем вимірюється блоком 10 і передається за каналом 9 до приладу 7. Спосіб працює таким чином: Поплавець 1 відслідковує вимірюваний рівень. По команді "Вимір" приладу 7, перетворювач 2 випромінює акустичний синусоїдальний дворівневий сигнал, перетворюваний приймачами 3...6. Для виключення явища інтерференції, довжина хвилі сигналу порівнянна з діаметром труби. При переході першої напівхвилі сигналу збільшеної амплітуди через „нуль" (див. фіг 2 "Мітка"), прийнятий і перетворений сигнал приймачем 3, формується сигнал "Початок", а приймачем 6 - "Кінець" відліку часу. Ін формація за проводними каналами 8 та ІЧ каналом 9 надходить у прилад 7, де відбувається обробка результатів виміру, ураховуючи різницю часу проходження сигналів між парами приймачів, а також відстань між приймачем 6 та рівнем, що вимірювана блоком 10. Наприклад, обробка по середньому арифметичному значенню швидкості (уважаємо, що залежність швидкості поширення хвилі від глибини лінійна), ураховується в наступній формулі: H=t Vcp + h y = [ht (t 1+t2) /2t1 t2 ] + h y; VCp = (V1+V2) / 2 ; V1= h / t1 ; V2= h /t2 ; Де (див. Фіг.1), Η - вимірюваний рівень, м; V1 - швидкість поширення хвилі між приймачами, в перший парі, м/с; V2 - те ж, в др угой парі, м/с; h - відстань між приймачами в парі, м; п у - те ж, між приймачем 6 та рівнем, м; t - час проходження сигналу між "початком" і "кінцем" відліку, с; t1 - те ж, між приймачами в першій парі ,с; t2 - те ж, між приймачами в другій парі, с Таким чином, введенням обробки результатів .досягається можливість точного контролю рівня. При цьому, слід ураховувати, що (див. Фіг. 1.2.): λ = vT =d Де, λ - довжина хвилі, м; Τ - період коливань, с; d - діаметр труби, м. Таким чином випромінюється сигнал порівняно малої потужності (немає втрат на інтерференцію й поглинання хвилі), та досягається невисоке енергоспоживання. Обрахуваючи це, можливо сказати про рішення завдання корисної моделі.