Резонансный акустический уровнемер

Резонансный акустический уровнемер — электронный прибор для высокоточного дистанционного измерения уровня жидкостей в резервуарах.

Конструкция

Уровнемер состоит из трубчатого акустического резонатора, верхний конец которого закрывает головка уровнемера. Нижний, открытый конец резонатора погружается в контролируемую жидкость.

Уровнемер РАУ-2

Резонатор может выполняться из цельного отрезка трубы или состоять из соединенных между собой секций. Материал, из которого изготовлен резонатор, должен удовлетворять условиям эксплуатации и быть акустически непроницаемым. Резонатор может иметь изогнутый профиль по вертикали. Диаметр поперечного сечения резонатора должен быть рассчитан таким образом, чтобы в нем легко распространялись продольные волны, а распространение поперечных волн было бы минимальным. На практике диаметр труб резонатора выбирают от 15 до 50 мм. Головка уровнемера содержит акустический излучатель, акустический датчик (микрофон) и электрический модуль обработки сигнала. В зависимости от области применения и требуемой точности измерения могут быть использованы различные излучатели: пьезокерамические, элетродинамические, механические, и пр. Акустическим датчиком обычно служит миниатюрный электретный микрофон. Электрический модуль обработки содержит генератор излучаемого сигнала, аналоговый фильтр сигнала микрофона, АЦП, цифровой процессор, выполняющий расчет уровня жидкости, и интерфейсный канал выдачи измеряемой величины в АСУТП.

Принцип действия

Под воздействием вынужденных колебаний в трубчатом акустическом резонаторе устанавливаются ряды стоячих волн, длины которых кратны длине резонатора. Принцип действия уровнемера основан на измерении интервала между частотами ряда резонансных колебаний, возбуждаемых в воздушной полости резонатора. При вычислении интервала частот используется цифровое преобразование входного сигнала, называемое кепстр. Использование принципа резонанса акустических волн в трубчатом резонаторе, заполненном воздухом или другим газом, при разработке уровнемеров позволяет повысить помехоустойчивость и точность измерений.

К недостаткам данного уровнемера можно отнести существенную зависимость скорости звука от температуры и состава среды. Однако существуют методы позволяющие компенсировать возникающие при этом погрешности.

Достоинством уровнемера является высокая помехозащищенность и разрешающая способность, обеспечиваемая конструкцией резонансного типа и сложной цифровой обработкой сигнала.

Уровнемер может применяться при измерении уровня жидкостей в условиях повышенных шумов и вибраций при диапазонах изменения контролируемого уровня до 12 метров с точностью 1 мм.

См. также

• Акустический институт имени Н. Н. Андреева

Ссылки

Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева  (рус.) (2010). Проверено 17 февраля 2010.

Резонансный акустический уровнемер. Патент РФ.  (рус.) (2010). Проверено 26 февраля 2010.