УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Ультразвуковое измерительное устройство
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к технике измерения уровня жидких, сыпучих веществ или измерения расхода вещества, его скорости и других параметров, если в основе этих измерений лежит принцип измерения уровня.
Известно ультразвуковое измерительное устройство для определения границы раздела двух сред в резервуарах (Патент Австрии № 379020, кл. GOIF23/28), которое состоит из электроакустического блока, соединенного с блоком обработки и отображения информации. Электроакустический блок выполнен в виде двух преобразователей, которые при проведении измерений устанавливаются на наружной стороне резервуара. Недостатком этого измерительного устройства является большие ошибки измерения, которые определяют область возможного применения устройства. Ошибки измерения связаны с тем, что при изменении акустического контакта излучающего и приемного преобразователей со стенкой резервуара амплитуда принимаемых колебаний может изменяться больше, чем от влияния границы двух сред. Это может привести к ошибкам в определении границы двух сред или к снижению точности измерения. Долговременные изменения акустического контакта в стационарных установках могут быть скомпенсированы периодической подстройкой амплитуды излучаемых колебаний или коэффициента усиления блока обработки и отображения информации. Однако в нестационарных условиях, когда изменение контакта может происходить практически мгновенно, ошибка измерений может быть большой.
о ii « i о 4
GO IF 23/28
Известно ультразвуковое измерительное устройство (Авторское свидетельство СССР № 16233X6, кл. GO IF 23/28). предназначенное для измерения уровня жидких сред, в котором электроакустические преобразователи не контактируют со стенками резервуара. Это устройство наиболее близко к предлагаемому по решаемой задаче. Известное устройство состоит из электроакустического блока, соединенного с блоком обработки и вывода информации. Электроакустический блок выполнен в виде приемоизлучающего преобразователя. При проведении измерений зондирующие ультразвуковые импульсы имеют направление перпендикулярное направлению границы раздела двух сред. После отражения от нее ультразвуковой импульс возвращается на преобразователь, преобразуется в электрический приемный импульс и обрабатывается в блоке обработки и отображения информации. Недостатком известного устройства является значительная погрешность измерения, вызванная влиянием локальных воздушных потоков.
Задачей, решаемой полезной моделью, является создание ультразвукового измерительного устройства с высокой точностью измерения за счет уменьшения влияния локальных воздушных потоков, а также за счет создания требуемой характеристики направленности излучения.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое ультразвуковое измерительное устройство, также, как и известное, содержит электроакустический блок, соединенный с блоком обработки и вывода информации. Но, в отличии от известного, предлагаемое устройство содержит звуковод, выполненный в виде трубы, а электроакустический блок установлен внутри трубы на ее конце.
Признаки, изложенные в пункте 2 формулы полезной модели, характеризуют ультразвуковое измерительное устройство, в котором свободный конец звуковода выполнен скошенным.
Признаки, изложенные в пункте 3 формулы полезной модели, характеризуют ультразвуковое измерительное устройство, в котором линия, образующая свободный конец звуковода, в том числе и скошенный, имеет форму кривой с чередующимися выступами и впадинами.
Выполнение свободного конца звуковода скошенным или с чередующимися выступами и впадинами уменьшает переотражение ультразвуковых волн от свободного конца звуковода.
Признаки, изложенные в пункте 4 формулы полезной модели, характеризуют ультразвуковое измерительное устройство, в котором внутри звуковода на его свободном конце установлено реперное кольцо, выполненное из звукоотражающего материала. Реперное кольцо обеспечивает частичное отражение ультразвуковых импульсов и дает возможность определять скорость ультразвука в окружающей среде.
Признаки, изложенные в пункте 5 формулы полезной модели, характеризуют ультразвуковое измерительное устройство, в котором внутренняя поверхность звуковода покрыта звукопоглощающим покрытием. Звукопоглощающее покрытие обеспечивает отсутствие переотражение ультразвуковых волн от боковых стенок звуковода.
Признаки, изложенные в пункте 6 формулы полезной модели, характеризуют ультразвуковое измерительное устройство, в котором в качестве звукопоглощающего покрытия использован синтепон. Синтепон за счет своей рыхлости обеспечивает хорошее звукопоглощение.
Признаки, изложенные в пункте 7 формулы полезной модели, характеризуют ультразвуковое измерительное устройство, в котором электроакустический блок выполнен в виде совмещенного преобразователя.
Признаки, изложенные в пункте 8 формулы полезной модели, характеризуют ультразвуковое измерительное устройство, и котором электроакустический блок выполнен в виде раздельно-совмещенного преобразователя.
Полезная модель поясняется чертежами, где на:
фиг. 1 приведена схема ультразвукового измерительного устройства, в которой свободный конец звуковода снабжен реперной поверхностью;
на фиг. 2 и 3 приведены варианты выполнения свободного конца звуковода.
Полезная модель состоит из электроакустического блока I (фиг. 1), который может быть выполнен в виде совмещенного, либо в виде раздельно-совмещенного преобразователя. Электроакустический блок электрически соединен с блоком 2 обработки и вывода информации и установлен внутри звуковода 3, на его конце. Звуковод выполнен в виде трубы. Диаметр трубы определяет требуемую диаграмму направленности. Для увеличения точности измерения на свободном конце звуковода установлено реперное кольцо 4, выполненное из звукоотражающего материала. Для устранения явления переотражения ультразвуковых колебаний от внутренних боковых стенок звуковода они покрыты звукопоглощающим покрытием 5. Для устранения явления переотражения ультразвуковых колебаний от свободного конца он выполняется либо
скошенным (фиг. 2), либо в виде чередующихся выступов и впадин, например зубчатым (фиг.З).
Рассмотрим работу устройства, на примере его выполнения с реперным кольцом.
Ультразвуковые колебания от преобразователя I по звуководу 3 попадают на поверхность, уровень которой нужно измерить. Расстояние до измеряемой поверхности определяется по формуле: D  ТС/2, где Т время между излученным и принятым, отраженным от границы раздела, импульсами, С - скорость ультразвука в воздухе. Можно использовать ее табличное значение, но в нем учитываются не все параметры. Поэтому дополнительно, в процессе проведения измерений, измеряют скорость ультразвука. Ультразвуковой импульс, частично отразившись от звукоотражаущего реперного кольца 4, поступает на преобразователь. По известному расстоянию между реперным кольцом и преобразователем, измеренным временем между зондирующим и принятым импульсами определяют скорость ультразвука.
Описание конструкции и работы устройства показывают, что ультразвуковое измерительное устройство обеспечивает измерение с высокой степенью точности, поскольку устранены причины, которые приводят к ее уменьшению.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1.Ультразвуковоеизмерительноеустройство,содержащее
электроакустический блок, соединенный с блоком обработки и вывода информации, отличающееся тем, что содержит звуковод, выполненный в виде трубы, а электроакустический блок установлен внутри трубы на ее конце.
2.Ультразвуковое измерительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что свободный конец звуковода выполнен скошенным.
3.Ультразвуковое измерительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что линия, образующая свободный конец звуковода имеет форму кривой с чередующимися выступами и впадинами.
4.Ультразвуковое измерительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри звуковода на его свободном конце установлено реперное кольцо, выполненное из звукоотражающего материала.
5.Ультразвуковое измерительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность звуковода покрыта звукопоглощающим покрытием.
6.Ультразвуковое измерительное устройство по п. 5, отличающееся тем, что в качестве звукопоглощающего покрытия использован синтепон.
7.Ультразвуковое измерительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроакустический блок выполнен в виде совмещенного преобразователя.
8.Ультразвуковое измерительное устройство по п. I, отличающееся тем, что электроакустический блок выполнен в виде раздельно-совмещенного преобразователя.