Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов



Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов
Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов
Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов
Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов

 


Владельцы патента RU 2491518:

Общество с ограниченной ответственностью Инженерный центр "Энергопрогресс" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня и границы раздела двух продуктов в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов содержит отрезок длинной линии, пересекающий границу раздела первого и второго продуктов, генератор микроволновых импульсов, приемник, первый и второй амплитудные селекторы импульсов, первый и второй измерители временных интервалов, а также вычислитель уровня и границы раздела. При этом входы первого и второго амплитудных селекторов подключены к выходу приемника, опорный выход генератора микроволновых импульсов и выход первого амплитудного селектора являются соответственно входами старт и стоп первого измерителя временных интервалов, выходы первого и второго амплитудных селекторов являются соответственно входами старт и стоп второго измерителя временных интервалов, а выходы первого и второго измерителей временных интервалов подключены соответственно к первому и второму входам вычислителя уровня и границы раздела. Отрезок длинной линии выполнен в виде цилиндрической винтовой спирали и имеет регулярные неоднородности по его длине, а измеритель уровня и границы раздела двух продуктов снабжен блоком калибровки, включенным между приемником и вычислителем уровня и границы раздела, состоящим из последовательно соединенных третьего амплитудного селектора импульсов, отраженных от регулярных неоднородностей отрезка длинной линии, и цифрового периодомера. Вход третьего амплитудного селектора подключен к выходу приемника, входы старт и стоп цифрового периодомера соединены соответственно с выходами первого и второго амплитудных селекторов, а выход цифрового периодомера подключен к третьему входу вычислителя уровня и границы раздела. Технический результат - повышение точности прибора за счет снижения погрешности измерения уровня и границы раздела двух продуктов, обусловленной погрешностью измерения временных интервалов, а также непосредственного измерения скорости распространения электромагнитных волн в слое первого продукта. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня и границы раздела двух продуктов в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Известен измеритель уровня и границы раздела двух сред, содержащий отрезок длинной линии, выполненный в виде прямолинейного стержня, пересекающего границу раздела первого и второго продуктов, импульсный генератор, подключенный к верхнему концу отрезка длинной линии, приемник отраженных сигналов и измеритель временных интервалов, в качестве которого использован электронный осциллограф (патент США №3424002, М.кл. G01F 23/26, 1969). При подаче на вход длинной линии импульсного сигнала он перемещается вдоль нее и последовательно отражается от уровня первого продукта и границы раздела первого и второго продуктов, в результате по временным интервалам между прямым и отраженными сигналами определяется уровень и расстояние от начала отрезка длинной линии до границы раздела двух продуктов.

Недостатком известного устройства является низкая точность, что обусловлено ограниченной разрешающей способностью измерителя временных интервалов. Кроме того, на точность измерения положения границы раздела двух продуктов влияют неконтролируемые изменения скорости распространения импульсного сигнала вдоль отрезка длинной линии в первом продукте, зависящие от его электрических свойств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является измеритель уровня и границы раздела двух продуктов, содержащий отрезок длинной линии, пересекающий границу раздела первого и второго продуктов, генератор микроволновых импульсов, выход которого соединен с верхним концом отрезка длинной линии, приемник, подключенный к верхнему концу отрезка длинной линии, первый и второй амплитудные селекторы импульсов, отраженных соответственно от уровня первого продукта и границы раздела первого и второго продуктов, первый и второй измерители временных интервалов, а также вычислитель уровня и границы раздела, при этом входы первого и второго амплитудных селекторов подключены к выходу приемника, опорный выход генератора микроволновых импульсов и выход первого амплитудного селектора являются соответственно входами старт и стоп первого измерителя временных интервалов, выходы первого и второго амплитудных селекторов являются соответственно входами старт и стоп второго измерителя временных интервалов, а выходы первого и второго измерителей временных интервалов подключены соответственно к первому и второму входам вычислителя уровня и границы раздела (патент США №6198424, М.кл. G01S 13/88, 2001).

В известном устройстве микроволновые импульсы подаются в верхний конец длинной линии, выполненной в виде прямолинейного стержня, и при движении вдоль нее частично отражается от уровня первого продукта и границы раздела первого и второго продуктов. По временным интервалам между прямым и отраженными импульсами, измерение которых основано на технологии рефлектометрии с временным разрешением TDR (Time Domain Reflectometry), определяется уровень первого продукта и граница раздела двух продуктов. Также в этом устройстве с целью коррекции показаний осуществляется вычисление скорости распространения микроволновых импульсов в первом продукте по величине его диэлектрической проницаемости, которая, в свою очередь, рассчитывается по отношению измеренных устройством амплитуд прямого и отраженного от уровня первого продукта микроволновых импульсов.

Недостатком этого устройства является невысокая точность из-за значительной погрешности измерения временных интервалов.

Наряду с этим косвенный метод определения диэлектрической проницаемости, а следовательно и скорости распространения микроволновых импульсов вдоль отрезка длинной линии в первом продукте, имеет низкую точность, так как амплитуда микроволнового импульса, отраженного от уровня первого продукта, зависит не только от диэлектрической проницаемости, но и его электрической проводимости, что не учитывается при расчете. Кроме того, диэлектрическая проницаемость рассчитывается только для локальной области вблизи уровня первого продукта без определения ее градиентных изменений по толщине слоя первого продукта от его уровня до границы раздела со вторым продуктом, обусловленных изменением температуры, а также диффузией второго продукта в первый около границы раздела.

Задачей изобретения является повышение точности измерения уровня и границы раздела двух продуктов.

Поставленная задача решается тем, что в известном измерителе уровня и границы двух продуктов, содержащем отрезок длинной линии, пересекающий границу раздела первого и второго продуктов, генератор микроволновых импульсов, выход которого соединен с верхним концом отрезка длинной линии, приемник, подключенный к верхнему концу отрезка длинной линии, первый и второй амплитудные селекторы импульсов, отраженных соответственно от уровня первого продукта и границы раздела первого и второго продуктов, первый и второй измерители временных интервалов, а также вычислитель уровня и границы раздела, при этом входы первого и второго амплитудных селекторов подключены к выходу приемника, опорный выход генератора микроволновых импульсов и выход первого амплитудного селектора являются соответственно входами старт и стоп первого измерителя временных интервалов, выходы первого и второго амплитудных селекторов являются соответственно входами старт и стоп второго измерителя временных интервалов, а выходы первого и второго измерителей временных интервалов подключены соответственно к первому и второму входам вычислителя уровня и границы раздела, отрезок длинной линии выполнен в виде цилиндрической винтовой спирали и имеет регулярные неоднородности по его длине, а измеритель уровня и границы раздела двух продуктов снабжен блоком калибровки, включенным между приемником и вычислителем уровня и границы раздела, состоящим из последовательно соединенных третьего амплитудного селектора импульсов, отраженных от регулярных неоднородностей отрезка длинной линии, и цифрового периодомера, при этом вход третьего амплитудного селектора подключен к выходу приемника, входы старт и стоп цифрового периодомера соединены соответственно с выходами первого и второго амплитудных селекторов, а выход цифрового периодомера подключен к третьему входу вычислителя уровня и границы раздела.

Кроме того, регулярные неоднородности отрезка длинной линии представляют собой утолщения отрезка длинной линии, например цилиндрические выступы, или места изменения направления вращения цилиндрической винтовой спирали, или места коротких замыканий двух витков цилиндрической винтовой спирали.

Отличительными признаками согласно изобретению является то, что отрезок длинной линии выполнен в виде цилиндрической винтовой спирали и имеет регулярные неоднородности по его длине, а измеритель уровня и границы раздела двух продуктов снабжен блоком калибровки, включенным между приемником и вычислителем уровня и границы раздела, состоящим из последовательно соединенных третьего амплитудного селектора импульсов, отраженных от регулярных неоднородностей отрезка длинной линии, и цифрового периодомера, при этом вход третьего амплитудного селектора подключен к выходу приемника, входы старт и стоп цифрового периодомера соединены соответственно с выходами первого и второго амплитудных селекторов, а выход цифрового периодомера подключен к третьему входу вычислителя уровня и границы раздела.

Выполнение отрезка длинной линии в виде цилиндрической винтовой спирали обеспечило уменьшение скорости распространения электромагнитной волны по вертикальной оси спирали по сравнению со скоростью ее перемещения вдоль отрезка длинной линии, выполненного в виде прямолинейного стержня, что позволило снизить погрешность измерения уровня и границы раздела двух продуктов, обусловленную погрешностью измерения временных интервалов.

Благодаря наличию регулярных неоднородностей на отрезке длинной линии значительно повышается точность измерения положения границы раздела двух продуктов за счет непосредственного измерения скорости распространения электромагнитной волны в слое первого продукта. Что обеспечивается производимым с помощью блока калибровки выделением импульсов, отраженных от регулярных неоднородностей на отрезке длинной линии в слое первого продукта, измерением периодов времени между импульсами, отраженными от двух смежных неоднородностей, и в результате определением этой скорости по полученному среднему значению периода между импульсами, отраженными от регулярных неоднородностей отрезка длинной линии, и заданному расстоянию между ними. Наличие на отрезке длинной линии регулярных неоднородностей трех видов, которые представляют собой утолщения отрезка длинной линии, например цилиндрические выступы, или места изменения направления вращения цилиндрической винтовой спирали, или места коротких замыканий двух витков цилиндрической винтовой спирали позволяет расширить функциональные возможности и область применения предложенного измерителя уровня и границы раздела двух продуктов.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами на фиг.1-4.

На фиг.1 представлена структурная схема измерителя уровня и границы двух продуктов; на фиг.2 и 3 - отрезок длинной линии с регулярными неоднородностями, представляющими собой соответственно места изменения направления вращения цилиндрической винтовой спирали и места коротких замыканий двух винтов цилиндрической винтовой спирали; на фиг.4 - временные диаграммы сигналов, где U - амплитуды сигналов, t - текущее значение времени.

Измеритель уровня и границы двух продуктов содержит отрезок длинной линии 1, генератор микроволновых импульсов 2, приемник 3, амплитудные селекторы 4 и 5 импульсов, отраженных соответственно от уровня 6 первого продукта 7 и границы раздела 8 первого 7 и второго 9 продуктов, измерители временных интервалов 10 и 11, вычислитель уровня и границы раздела 12 и блок калибровки 13.

Элементы устройства связаны между собой следующим образом. Верхний конец отрезка длинной линии 1 соединен с выходом генератора микроволновых импульсов 2 и подключен к входу приемника 3. Входы амплитудных селекторов 4 и 5 подключены к выходу приемника 3. Опорный выход генератора микроволновых импульсов 2 и выход амплитудного селектора 4 являются соответственно входами старт и стоп измерителя временных интервалов 10. Кроме того, выход амплитудного селектора 4 соединен с входом старт измерителя временных интервалов 11, к входу стоп которого подключен выход амплитудного селектора 5. Выходы измерителей временных интервалов 10 и 11 соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя уровня и границы раздела 12. Блок калибровки 13, включенный между приемником 3 и вычислителем уровня и границы раздела 12, состоит из последовательно соединенных третьего амплитудного селектора 14, импульсов, отраженных от регулярных неоднородностей отрезка длинной линии 1, в которых ее волновое сопротивление отклоняется от среднего значения, и цифрового периодомера 16. В качестве цифрового периодомера 16 использован функциональный блок, обеспечивающий подсчет целого числа периодов сигнала в выделенном временном интервале, а также определение среднего значения из всех периодов сигнала в пределах указанного временного интервала. Вход амплитудного селектора 14 подключен к выходу приемника 3, входы старт и стоп цифрового периодомера 16 подключены соответственно к выходам амплитудных селекторов 4 и 5, а выход цифрового периодомера 16 соединен с третьим входом вычислителя уровня и границы раздела 12.

Отрезок длинной линии 1, выполненный в виде цилиндрической винтовой спирали, частично погружен в продукт 7, над уровнем 6 которого находится газовая среда 17, и пересекает границу 8 раздела продуктов 7 и 9 в емкости 18. В предложенном варианте исполнения регулярные неоднородности отрезка длинной линии 1 представляют собой его утолщения, например цилиндрические выступы 15 (фиг.1), расположенные на одинаковых расстояниях друг от друга, или места изменения направления вращения цилиндрической винтовой спирали 19 (фиг.2), находящиеся друг от друга на одинаковом числе ее полушагов, или места коротких замыканий двух витков винтовой спирали 20 (фиг.3), находящиеся друг от друга на одинаковом числе ее шагов.

Измеритель уровня и границы двух продуктов работает следующим образом.

От генератора 2 зондирующий микроволновый импульс поступает в верхний конец отрезка длинной линии 1 и распространяется вдоль нее через газовую среду 17 и продукты 7 и 9, частично отражаясь от уровня 6 продукта 7, границы 8 раздела продуктов 7 и 9, а также от регулярных неоднородностей 15 отрезка длинной линии 1. С выхода приемника 3 снимаются сигналы, соответствующего принятым и преобразованным микроволновым импульсам (фиг.4а), где 1 - зондирующий импульс; 2 - импульс, отраженный от уровня 6 продукта 7; 3 - импульс, отраженный от границы 8 раздела продуктов 7 и 9; 4, 5 и 6 - импульсы, отраженные от регулярных неоднородностей 15 отрезка длинной линии 1, находящихся соответственно в газовой среде 17 и продуктах 7 и 9. Полученные на выходе приемника 3 сигналы (фиг.4а) подаются на входы амплитудных селекторов 4 и 5, уровни срабатывания которых настроены соответственно на величины сигналов 2 и 3 (фиг.4а). Одновременно с подачей зондирующего микроволнового импульса в верхний конец отрезка длинной линии 1 с опорного выхода генератора 2 подается отсчетный импульс 7 (фиг.4б) на управляющий вход старт измерителя временных интервалов 10.

При появлении на входе амплитудного селектора 4 сигнала 2 (фиг.4а) на его выходе формируется отсчетный импульс 8 (фиг.4б), который поступает на управляющий вход стоп измерителя временных интервалов 10. В результате с выхода измерителя временных интервалов 10 на первый вход вычислителя уровня и границы раздела 12 подается сигнал, пропорциональный временному сдвигу t1 (фиг.4б) между зондирующим 1 и отраженным 2 от уровня 6 импульсами (фиг.4а). По величине этого сигнала и известному значению скорости распространения электромагнитной волны в газовой среде 17, определяемой ее диэлектрической проницаемостью, вычисляется уровень 6 продукта 7.

Вследствие того, что для большинства газовых сред, за исключением, например, насыщенного водяного пара при высоких значениях температуры и давления, их диэлектрические проницаемости незначительно отличаются друг от друга и примерно равны 1, скорость распространения электромагнитной волны в них остается практически неизменной. Поэтому при указанном условии результаты измерения уровня не зависят от вида газовой среды над продуктом.

Выполнение отрезка длинной линии в виде цилиндрической винтовой спирали обеспечило снижение погрешности Δh измерения уровня и границы раздела двух продуктов, обусловленной погрешностью измерения временных интервалов Δt вследствие того, что при скорости распространения электромагнитной волны вдоль витков спирали Vl скорость ее распространения по вертикальной оси спирали Vh имеет более низкое значение, которое находится из выражения

V h = V l S λ , ( 1 )

где S и λ соответственно шаг и длина витка спирали.

В выражении (1) значение Vl определяется по формуле

V l = C ε , ( 2 )

где С - скорость света в вакууме,

ε - диэлектрическая проницаемость среды, в которой распространяется электромагнитная волна.

Определяя погрешность Δh с учетом значения скорости Vh имеем

Δ h = Δ t V h = Δ t V l S λ , ( 3 )

где Δt - погрешность измерения временных интервалов.

Для известного устройства, в котором отрезок длинной линии выполнен в виде прямолинейного стержня, погрешность Δl измерения уровня и границы раздела двух сред, обусловленную погрешностью Δt, можно представить как

Δ l = Δ t V l . ( 4 )

Сравнивая погрешности Δl из (4) для известного устройства и Δh из (3) для предложенного изобретения, получим, что погрешность Δh имеет меньшее значение, определяемое соотношением S λ

Δ h = Δ l S λ . ( 5 )

Оценим повышение точности предложенного устройства по сравнению с лучшими образцами известных микроволновых уровнемеров.

У известного микроволнового уровнемера типовое значение погрешности Δl составляет 3 мм. В предложенном устройстве, имеющем равную с известным погрешность измерения временных интервалов Δt, при выполнении отрезка длинной линии в виде винтовой спирали с соотношением S λ , равным 1/3, обеспечивается снижение погрешности Δh до 1 мм, что сравнимо по точности с образцовой уровнемерной установкой, у которой погрешность измерения уровня составляет 1 мм при дистанционном измерении (ГОСТ 8.321-78 ГСИ. Уровнемеры промышленного применения и поплавковые. Методы и средства поверки).

Цикл измерения положения границы 8 раздела продуктов 7 и 9 начинается с момента поступления отсчетного импульса 8 (фиг.4б), соответствующего сигналу 2 (фиг.4а), с выхода амплитудного селектора 4 на управляющий вход старт измерителя временных интервалов 11. При появлении на входе амплитудного селектора 5 сигнала 3 (фиг.4а) на его выходе формируется отсчетный импульс 9 (фиг.4б), который подается на управляющий вход стоп измерителя временных интервалов 11. В результате чего на выходе измерителя временных интервалов 11 формируется сигнал, пропорциональный временному сдвигу t2 между отсчетными импульсами 8 и 9 (фиг.4б), который поступает на второй вход вычислителя уровня и границы раздела 12, где используется для измерения положения границы раздела продуктов. При этом, для исключения влияния изменений скорости распространения электромагнитной волны в продукте 7, зависящей от его диэлектрической проницаемости, на результат измерения, применен блок калибровки 13, с помощью которого производится непосредственное измерение этой скорости и вводится коррекция по ее величине в показания вычислителя уровня и границы раздела 12.

Работа блока калибровки 13 осуществляется следующим образом.

После приемника 3 сигналы (фиг.4а) поступают на вход блока калибровки 13, являющийся входом амплитудного селектора 14, уровни срабатывания которого настроены на величину сигнала 4 и близких ему по своему значению сигналов 5 и 6 (фиг.4а), соответствующим микроволновым импульсам, отраженным от регулярных неоднородностей 15 отрезка длинной линии 1, находящихся соответственно в газовой среде 17 и в продуктах 7 и 9. В моменты поступления на вход амплитудного селектора 14 сигналов 4, 5 и 6 (фиг.4а) на его выходе формируются соответствующие им по времени калибровочные импульсы 10, 11 и 12 (фиг.4в), поступающие на вход цифрового периодомера 16, который из указанной последовательности калибровочных импульсов регистрирует калибровочные импульсы 11 (фиг.4г), поступившие на его вход в течение временного интервала t2, заданного отсчетными импульсами 8 и 9 (фиг.46), поданными на его управляющие входы старт и стоп соответственно с выходов амплитудных селекторов 4 и 5.

В цифровом периодомере 18 производится подсчет целого числа периодов калибровочных импульсов 11 (фиг.4г), соответствующих по времени микроволновым импульсам, отраженным от регулярных неоднородностей 16 отрезка длинной линии 1 в слое продукта 7 между его уровнем 6 и границей 8 раздела продуктов 7 и 9 и измеряется среднее значение периода этих калибровочных импульсов. Выходной сигнал периодомера 18, пропорциональный среднему значению периода калибровочных импульсов 11 (фиг.4г), поступает на третий вход вычислителя уровня и границы раздела 12, где по его величине и известному расстоянию между регулярными неоднородностями 16 отрезка длинной линии 1 определяется скорость Vh распространения электромагнитной волны в продукте 7.

В результате проведенных измерений по величине временного интервала t2 (фиг.4в), используемого в качестве положения границы раздела двух сред, и полученному значению скорости Vh вычислителем уровня и границы раздела 12 определяется расстояние L от уровня продукта 7 до границы 8 раздела продуктов 7 и 9 по формуле

L = 1 2 V h t 2 . ( 6 )

В предпочтительном варианте исполнения регулярные неоднородности отрезка длинной линии 1 могут представлять собой его утолщения, например цилиндрические выступы 15 (фиг.1), что позволяет получать требуемые значения величины отраженных от них микроволновых импульсов выбором геометрических параметров этих утолщений, тем самым обеспечивая расширения функциональных возможностей измерителя уровня и границы раздела. Выполнение регулярных неоднородностей отрезка длинной линии 1 в виде мест изменения направления вращения цилиндрической винтовой спирали 19 (фиг.2) или мест коротких замыканий двух винтов цилиндрической винтовой спирали 20 (фиг.3) расширяет область применения измерителя уровня и границы раздела за счет возможности включения в номенклатуру измеряемых продуктов налипающих и вязких жидкостей.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность измерения уровня и границы раздела двух продуктов.

1. Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов, содержащий отрезок длинной линии, пересекающий границу раздела первого и второго продуктов, генератор микроволновых импульсов, выход которого соединен с верхним концом отрезка длинной линии, приемник, подключенный к верхнему концу отрезка длинной линии, первый и второй амплитудные селекторы импульсов, отраженных соответственно от уровня первого продукта и границы раздела первого и второго продуктов, первый и второй измерители временных интервалов, а также вычислитель уровня и границы раздела, при этом входы первого и второго амплитудных селекторов подключены к выходу приемника, опорный выход генератора микроволновых импульсов и выход первого амплитудного селектора являются соответственно входами старт и стоп первого измерителя временных интервалов, выходы первого и второго амплитудных селекторов являются соответственно входами старт и стоп второго измерителя временных интервалов, а выходы первого и второго измерителей временных интервалов подключены соответственно к первому и второму входам вычислителя уровня и границы раздела, отличающийся тем, что отрезок длинной линии выполнен в виде цилиндрической винтовой спирали и имеет регулярные неоднородности по его длине, а измеритель уровня и границы раздела двух продуктов снабжен блоком калибровки, включенным между приемником и вычислителем уровня и границы раздела, состоящим из последовательно соединенных третьего амплитудного селектора импульсов, отраженных от регулярных неоднородностей отрезка длинной линии, и цифрового периодомера, при этом вход третьего амплитудного селектора подключен к выходу приемника, входы старт и стоп цифрового периодомера соединены соответственно с выходами первого и второго амплитудных селекторов, а выход цифрового периодомера подключен к третьему входу вычислителя уровня и границы раздела.

2. Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов по п.1, отличающийся тем, что регулярные неоднородности отрезка длинной линии представляют собой утолщения отрезка длинной линии, например цилиндрические выступы, или места изменения направления вращения цилиндрической винтовой спирали, или места коротких замыканий двух витков цилиндрической винтовой спирали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в качестве средства пожаротушения с высокоточным определением массы огнетушащего вещества, в частности диоксида углерода, в баллоне и ее уменьшения вследствие возможной утечки из баллона.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в каком-либо резервуаре. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости в различных открытых и замкнутых металлических емкостях. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества) в различных открытых металлических емкостях.

Изобретение относится к области расходометрии и может быть использовано для измерения уровня сыпучих веществ в резервуарах. .

Изобретение относится к ультразвуковым локационным измерителям уровня жидкости и сыпучих продуктов в резервуарах на автозаправочных станциях и нефтебазах, а также в химической, нефтяной, пищевой и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к ультразвуковым локационным измерителям уровня жидкости и сыпучих продуктов в резервуарах на автозаправочных станциях и нефтебазах, а также в химической, нефтяной, пищевой и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости преимущественно в резервуарах. .

Уровнемер // 2491519
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости в условиях значительных изменений диэлектрической проницаемости газовой среды над ее уровнем, преимущественно для контроля уровня воды в энергетических паровых котлах

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно: к устройствам измерения уровня жидкости методом импульсной звуколокации границы раздела газовой и жидкой фаз в согласованном акустическом волноводе. Устройство для измерения уровня жидкости включает электроакустический преобразователь, с мембраной в корпусе, соединенный с акустическим волноводом, выполненным в виде погруженной в жидкую фазу трубы, электрическую схему для генерации акустических импульсов и обработки принимаемых эхо-сигналов, при этом акустический преобразователь снабжен установленным в корпусе между двух демпфирующих втулок резонатором, выполненным в виде трубы того же внутреннего диаметра, что и волновод, мембрана круглая металлическая и жестко закреплена на нижнем конце резонатора с установленным на ней пьезоэлектрическим элементом, поджатым сверху упругой вставкой. В электрическую схему введены детектор экстремумов и компаратор нулевого уровня, а также полосовой фильтр и масштабный усилитель. Технический результат - упрощение конструкции электроакустического преобразователя и снижение погрешности измерения уровня жидкости. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, оно может быть применено для измерения массы криогенных жидкостей в металлических емкостях. Предлагается способ определения количества диэлектрической жидкости в металлической емкости, при котором в первом цикле измерений излучают электромагнитные волны фиксированной частоты f1, для которой длина волны λ1 в свободном пространстве меньше характерного размера полости, в пространство, ограниченное металлической оболочкой емкости, циклически изменяют конфигурацию полости, выводят часть мощности электромагнитного поля из полости и измеряют среднее за цикл значение выводимой из полости мощности Р1 электромагнитного поля на длине волны λ1. При этом дополнительно, во втором цикле измерений, производят излучение электромагнитных волн фиксированной частоты f2, для которой длина волны λ2 в свободном пространстве меньше характерного размера полости, в пространство, ограниченное металлической оболочкой емкости, с объемом, уменьшенным на фиксированную величину ΔV по сравнению с объемом V0 полости при первом цикле измерений, измеряют среднее за цикл значение выводимой из полости мощности Р2 электромагнитного поля на длине волны λ2, осуществляют совместное функциональное преобразование P1 и Р2. Технический результат - повышение точности измерения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике контроля и измерения уровня жидкостей преимущественно в резервуарах. Магнитострикционнй уровнемер содержит чувствительный элемент с помещенным в диэлектрическую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, обмотку, намотанную на диэлектрическую трубку, поплавок с магнитами, размещенными вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, блок определения уровня, генератор электрического импульса, подключенный к обмотке, пьезоприемник и формирователь цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, соединенный с пьезоприемником через усилитель преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта, входы которого соединены соответственно с генератором электрического импульса и формирователем цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, а выход с входом блока определения уровня. В отличие от известного в него введен опорный элемент с магнитом с плотностью выше максимальной плотности жидкости, опирающийся на дно резервуара и установленный на конце звукопровода, погруженном в жидкость. Технический результат - уменьшение погрешности измерения уровня жидкости. 3 ил.

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована для измерения уровня жидкостей, преимущественно в резервуарах. Способ содержит формирование и подачу кодированных электрических импульсов заданной длительности. Далее преобразуют сформированные электрические импульсы в ультразвуковые колебания в звукопроводе посредством деформации звукопровода, формируя в обмотке катушки возбуждения переменный магнитный поток. Магнитный поток формируют путем подачи сформированных электрических импульсов заданной длительности в обмотку катушки возбуждения, воздействуя протекающим через сечение обмотки катушки возбуждения переменным магнитным потоком на постоянное магнитное поле и изменяя результирующую магнитного поля. Преобразуют ультразвуковые колебания в электрические колебания путем деформации кристалла сегнетоэлектрика пьезоприемника под воздействием ультразвуковых колебаний. Вычисляют интервал времени прохождения ультразвуковых колебаний через жидкость. Определяют по известной скорости звука в звукопроводе и вычисленному интервалу времени уровень жидкости. За вычисленный интервал времени прохождения ультразвуковых колебаний принимают сумму заранее измеренной корректирующей добавки, определяемой по измеренному расстоянию от зафиксированного в известной точке автономного измерительного модуля до днища емкости, времени между прохождением ультразвуковых колебаний от поплавка до нижнего конца звукопровода, из которых вычитается время прохождения ультразвуковых колебаний от зафиксированного в известной точке автономного измерительного модуля до нижнего конца звукопровода. В кодированном сигнале на выходе пьезоприемника содержится также информация о параметрах жидкости и индивидуальном номере точки измерения. Магнитострикционный уровнемер содержит чувствительный элемент с помещенным в магнитопроницаемую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, автономный измерительный модуль, находящимся на известном расстоянии от днища емкости, пьезоприемник, блок вычисления интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности (границы раздела фракций) жидкости до днища емкости, по крайней мере, один поплавок, причем в поплавках размещены активные автономные модули с измерительными схемами под управлением микропроцессоров и катушками возбуждения звукопровода и магнитные блоки из n постоянных магнитов (кольцевые магниты с радиально ориентированным магнитным полем), где n=1, 2…i, размещенных вокруг трубки с возможностью перемещения вдоль нее. Технический результат - повышение точности измерения уровня, компенсация погрешности, вызванной температурным коэффициентом расширения звукопровода, расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения дополнительных параметров фракций жидкости. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических параметров объектов, таких как геометрические размеры изделий, расстояние до какого-либо объекта, уровень веществ в емкостях, физические свойства жидкостей и газов, находящихся в емкостях и перемещаемых по трубопроводам и т.п. Устройство состоит из датчика в виде резонатора, электронного блока для возбуждения электромагнитных колебаний в резонаторе и измерения его резонансной частоты и циркулятора с числом плеч 3 и более. К плечам циркулятора подсоединены соответствующие чувствительные элементы, в том числе идентичные, выполненные в виде приемопередающих антенн или отрезков волноводов с открытым торцом, направленных в сторону контролируемого объекта. Для измерения физических параметров жидкости чувствительные элементы могут быть выполнены в виде частично погруженных в неё отрезков волноводов. Техническим результатом является повышение чувствительности устройства. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. Способ заключается в том, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, затем выделяют сигнал биений на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, производят прямое непрерывное вейвлет-преобразование сигнала биений за время периода модуляции, в полученном вейвлет-спектре сигнала биений находят точки локальных экстремумов, экстраполируют их прямой линией, находят точку пересечения этой линии с осью ординат масштабных коэффициентов - a, по полученному коэффициенту с помощью функции преобразования, построенной для используемого вейвлета, определяют разностную частоту, по которой судят об уровне жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности измерения уровня жидкости в емкостях. 4 ил.

Изобретение относится к технике контроля и измерения уровня жидкостей, преимущественно в резервуарах. Техническим результатом является уменьшение погрешности измерения уровня жидкости. В способе определения уровня жидкости магнитострикционным уровнемером производят измерение температуры конца звукопровода, погруженного в жидкость, с учетом измеренной температуры определяют скорость звука в звукопроводе, измеряют второй интервал времени от момента подачи импульса на обмотку катушки возбуждения до момента формирования прямых электрических колебаний на пьезоприемнике, и определяют расстояние от конца звукопровода уровнемера до уровня жидкости по разности второго интервала времени от момента подачи импульса на обмотку катушки возбуждения до момента формирования отраженных от конца проволоки электрических колебаний на пьезоприемнике, и первого интервала времени. Кроме того, определяют в качестве контрольной сумму первого и второго интервалов времени при отсутствии помех, а все измерения при наличии помех, не удовлетворяющие контрольной сумме, отбрасывают. В магнитострикционный уровнемер, содержащий чувствительный элемент с помещенным в диэлектрическую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, обмотку, намотанную на диэлектрическую трубку, систему поплавков с магнитами, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрического импульса, блок определения уровня, генератор электрического импульса, подключенный к обмотке, пьезоприемник и формирователь цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, соединенный с пьезоприемником через усилитель преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта, входы которого соединены соответственно с генератором электрического импульса и формирователем цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, а выход со вторым входом блока определения уровня, в отличие от известного, введен датчик температуры, установленный у конца звукопровода, погружаемого в жидкость, и связанный с блоком определения уровня. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения объемов металлических полостей произвольной формы, а также для измерения количества (объема, массы) содержащихся в таких полостях веществ, занимающих произвольное положение в объеме емкости, в том числе и имеющих многосвязную конфигурацию. Область применения данного устройства включает проведение измерений количества вещества в емкости в условиях невесомости и на транспортных средствах, когда нет горизонтальной границы раздела сред, т.е. когда задачу измерения количества невозможно свести к задаче измерения уровня вещества в емкости. Предлагаемое устройство для измерения количества вещества в металлической емкости содержит датчик в виде полости емкости, служащей объемным резонатором, к которому подсоединены генератор электромагнитных колебаний, модулированных по частоте в диапазоне [f1, f2], и последовательно соединенные детектор и регистратор числа типов колебаний, возбуждаемых в емкости. Устройство содержит дополнительно не менее одного подключенного к емкости генератора электромагнитных колебаний, модулированных по частоте, причем диапазон изменения частоты каждого из этих генераторов составляет часть поделенного на поддиапазоны [f1, f1], [f1, f2], …, [fk-1, fk], [fk, f2] диапазона [f1, f2], отличную от диапазонов изменения частоты других генераторов. Каждый из генераторов может быть подсоединен к емкости с помощью соответствующей линии связи. Устройство может содержать сумматор мощности, ко входам которого подсоединены все генераторы, а выход которого подсоединен к емкости с помощью одной линии связи. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости, преимущественно в резервуарах. Уровнемер содержит звукопровод, блок обработки, поплавок, установленный на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль него, проводящий элемент, выполненный непрерывным и по длине звукопровода прилегающим к нему для прохождения в отверстие поплавка без трения, генератор электрических импульсов, соединенный с первым входом блока обработки и с проводящим элементом, акустический преобразователь, соединенный с верхним концом звукопровода и с усилителем-формирователем, выход которого соединен со вторым входом блока обработки, а поплавок содержит расположенные соосно с его отверстием тороидальный трансформатор и катушку возбуждения с незамкнутым магнитопроводом, в котором в отличие от прототипа генератор электрических импульсов, проводящий элемент, тороидальный трансформатор и катушка возбуждения образуют цепь передачи вырабатываемого генератором электрического импульса для возбуждения магнитострикции в звукопроводе, причем этот же импульс является импульсом отсчета для блока обработки. Изобретение позволяет повысить надежность и точность измерения путем упрощения устройства и уменьшения этапов преобразования сигнала, а также увеличения мощности импульса, возбуждающего эффект магнитострикции. 1 ил.
Наверх