Акустические средства измерений уровня

В настоящее время предложены различные принципы построения акустических уровнемеров, из которых широкое распространение получил принцип локации.

В соответствии с этим принципом измерение уровня осуществ­ляют по времени прохождения ультразвуковыми колебаниями рас­стояния от излучателя до границы раздела двух сред и обратно до приемника излучения. Локация границы раздела двух сред осу­ществляется либо со стороны газа, либо со стороны рабочей среды (жидкости или сыпучего материала). Уровнемеры, в которых ло­кация границы раздела двух сред осуществляется через газ, назы­вают акустическими, а уровнемеры с локацией границы раздела двух сред через слой рабочей среды - ультразвуковыми.

Преимуществом акустических уровнемеров является независи­мость их показаний от физико-химических свойств и состава рабо­чей среды. Это позволяет использовать их для измерения уровня неоднородных кристаллизирующихся и выпадающих в осадок жид­костей. К недостаткам следует отнести влияние на показания уров­немеров температуры, давления и состава газа.

Как правило, акустические уровнемеры представляют собой со­четание первичного, промежуточного, а в некоторых случаях и пе­редающего измерительных преобразователей. Поэтому, строго го­воря, акустические уровнемеры следует рассматривать как часть измерительной системы с акустическими измери­тельными преобразовате­лями рисунок 1.27.

Рисунок 1.27 - Схема акустического уровнемера

Уровнемер состоит из пер­вичного 1 и промежуточ­ного 2 преобразователей. Первичный преобразова­тель представляет собой пьезоэлемент, выполняющий одновременно функции источника и приемника ультразвуковых колебаний.

При измерении генератор 9 с определенной частотой вырабатывает электрические импульсы, которые преобразуются пьезоэлементом 1 в ультрозвуковые импульсы. Последние распространяются вдоль акустического тракта, отражаются от границы раздела жидкость – газ и воспринимаются тем же пьезоэлементом, преобразующим их в электрические импульсы. После усиления устройством 1 импульсы подаются на схему измерения 2 времени отражения сигнала, где они преобразуются в прямоугольные импульсы определенной длительности. В ячейке сравнения 3 осуществляется сравнения импульса, подаваемого со схемы 2, с длительностью импульса, подаваемого с элемента обратной связи 5, которой преобразует унифицированный токовый сигнал в прямоугольный импульс определенной длительности. Если длительность импульса схемы измерения 2 отличаются от длительности импульса в цепи обратной связи, то на выходе ячейки сравнения 3 появляются сигнал разбаланса, который усилительно – преобразующим устройством 4 изменяет выходной унифицированный токовый сигнал до тех пор, пока не будет достигнуто равенство длительностей импульсов. Для уменьшения влияния температуры на сигнал измерительной информации предусмотрен блок температурной компенсации 8, контроль за работой электрической схемы осуществляется блоком контроля 7, исключения влияния различного рода помех на работу промежуточного преобразователя достигается с помощью помехозащитного устройства 6.

Расстояние между первичным и промежуточным преобразовате­лями не более 25 м. Диапазоны измерений уровня 0—1, 0—2, 0—3 м. Класс точности 2, 5. Температура контролируемой среды 10—50 °С, давление в технологическом аппарате до 4 МПа.

Акустические уровнемеры сыпучих сред по принципу действия и устройству аналогичны акустическим уровнемерам жидких сред. Акустические уровнемеры сыпучих сред входят в номенклатуру приборов ГСП и имеют унифицированный токовый сигнал. Они могут быть одноточечными и многоточечными. Многоточечные уровнемеры состоят из нескольких (до 30) первичных измеритель­ных преобразователей акустического типа, каждый из которых размещается на отдельном технологическом аппарате и через ком­мутатор подключаются к промежуточному измерительному преоб­разователю. Уровнемеры выпускаются во взрывобезопасном ис­полнении Классы точности 1, 0; 1, 5. Минимальный диапазон изме­рений 0—2, 5 м, максимальный 0—30 м. Контролируемая среда - гранулы диаметром 2—200 мм.