Способ определения уровня и других параметров фракционированной жидкости и магнитострикционный уровнемер для его осуществления



Способ определения уровня и других параметров фракционированной жидкости и магнитострикционный уровнемер для его осуществления
Способ определения уровня и других параметров фракционированной жидкости и магнитострикционный уровнемер для его осуществления
Способ определения уровня и других параметров фракционированной жидкости и магнитострикционный уровнемер для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2518470:

Общество с ограниченной ответственностью "Средства автоматизации Радомского и Компании" (RU)

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 измерения уровня жидкостей преимущественно в резервуарах.

Известен способ измерения уровня жидкости, основанный на генерировании ультразвуковых колебаний и позволяющий измерять интервалы времени между появлениями колебаний на выходе генератора и приходом отраженного выходного сигнала [1, 2]. Устройство измерения уровня жидкости, работающее на этом принципе, содержит уровнемерную трубку, специальный звукопровод в виде металлического сердечника, на котором расположена первичная обмотка линейного трансформатора, электроакустический преобразователь, нагруженный на звукопровод, а также поплавок, охватывающий уровнемерную трубку [1, 2]. В блок вторичной электронной аппаратуры входит импульсный генератор, формирователь импульсов отраженных сигналов, логический блок и другие элементы, содержание которых зависит от способа измерения временного интервала.

Недостатком данных способа и устройства измерения уровня жидкости являются низкая точность при измерении больших уровней, невозможность измерения больше одного уровня, что, особенно, актуально для жидкостей, состоящих из нескольких фракций.

Известен ультразвуковой уровнемер [3], содержащий прямолинейный магнитострикционный звукопровод, сигнальный электроакустический преобразователь, поплавковый элемент с поляризатором, волновой отражатель, усилитель записи, усилитель считывания, блок кодирования и вычислений. Блок кодирования и вычислений подключен к звукопроводу через усилитель записи. Другой выход блока кодирования и вычислений подключен через усилитель считывания к выводам сигнального электроакустического преобразователя. Сигнальный электроакустический преобразователь закреплен на опорном расстоянии от конца звукопровода и подсоединен к выводам усилителя считывания. На другом конце звукопровода жестко закреплен волновой отражатель. Между сигнальным электроакустическим преобразователем и волновым отражателем размещен поплавковый элемент с поляризатором.

Недостатками данного устройства являются большие питающие напряжения, необходимые для формирования ультразвуковой волны электроакустическим преобразователем при большой длине звукопровода, что требует решения задачи искробезопасности, невысокая точность измерения, так как не учитывается неопределенность расположения волнового отражателя относительно днища емкости, невозможность измерения нескольких уровней, что характерно для жидкостей, состоящих из нескольких фракций.

Известен способ измерения уровня жидкости [4], включающий формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе, преобразование ультразвуковых колебаний в электрические колебания на акустическом преобразователе, измерение интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, определение по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, причем формирование переменного магнитного потока осуществляют локально на уровне измеряемой жидкости.

Поплавковый уровнемер, работающий на этом принципе, содержит электропроводный звукопровод, блок обработки, поплавок, установленный на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль него, и проводящий элемент. Кроме того, уровнемер содержит генератор переменного тока, акустический преобразователь, соединенный с верхним концом звукопровода, дискриминатор - формирователь, промежуточный трансформатор, а поплавок содержит генератор электрических импульсов, выпрямитель, расположенные концентрично с отверстием поплавка тороидальный трансформатор и катушку возбуждения, подключенную к генератору электрических импульсов.

Недостатками данного способа являются невысокая точность измерения, так как измеряется расстояние от верхней крышки емкости (которая может подвергаться деформации от температуры, избыточного давления и т.д.) до поплавка, а не расстояние от поплавка до днища емкости, невозможность измерения нескольких уровней, что характерно для жидкостей, состоящих из нескольких фракций, невозможность измерения дополнительных параметров жидкости (фракций жидкости), таких как температура, давление, плотность и т.д.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому является способ измерения уровня жидкости [5], включающий формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе посредством деформации звукопровода, формируя по всей длине обмотки катушки возбуждения переменный магнитный поток, причем магнитный поток формируется путем подачи сформированного электрического импульса заданной длительности в обмотку катушки возбуждения, воздействуя протекающим через сечение обмотки катушки возбуждения переменным магнитным потоком на постоянное магнитное поле и изменяя результирующего магнитного поля, преобразование ультразвуковых колебаний в электрические колебания путем деформации кристалла сегнетоэлектрика пьезоприемника под воздействием ультразвуковых колебаний, измерение интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, определение по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, причем за интервал времени прохождения ультразвуковых колебаний принимают интервал времени между моментом времени подачи сформированного импульса заданной длительности на обмотку катушки возбуждения и моментом времени формирования электрических колебаний на пьезоприемнике.

Магнитострикционный уровнемер [5], выбранный в качестве прототипа, содержащий чувствительный элемент с помещенным в диэлектрическую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, обмотку, намотанную на диэлектрическую трубку, по крайней мере, один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, где n=1, 2…i, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрического импульса, блок определения уровня, пьезоприемник, формирователь цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта. Данные блоки соединены друг с другом соответствующим образом.

Заявляемое изобретение и прототип имеют следующие общие признаки: чувствительный элемент с помещенным в трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, по крайней мере, один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, где n=1, 2…i, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, блок определения уровня, пьезоприемник.

Недостатками данного способа являются невысокая точность измерения (измеряется расстояние от верхней крышки емкости, которая может подвергаться деформации от температуры, избыточного давления и т.д., до поплавка, а не расстояние от поплавка до днища емкости, не учитывается изменение длины звукопровода от температуры), невозможность измерения в месте расположения поплавка дополнительных параметров жидкости (фракций жидкости), таких как температура, давление, плотность и т.д.

Недостатком данного магнитострикционного уровнемера также является относительно высокая стоимость, сложность и невысокая надежность чувствительного элемента (особенно при его большой длине) из-за необходимости размещения обмотки по всей его длине.

Заявляемый способ определения уровня отличается от способа прототипа тем, что формирование переменного магнитного потока осуществляется не по всей длине чувствительного элемента, а локально размещенными в активных поплавках автономными модулями под управлением микропроцессоров, от поплавков передается дополнительная информация о параметрах жидкости в месте расположения поплавков, измеряется не время прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности жидкости до пьезоприемника (которое изменяется под воздействием различных внешних факторов - температуры, давления и др.), а время прохождения ультразвука двойной длины части звукопровода от поплавка до якоря, жестко зафиксированного относительно дна емкости, что позволяет определить именно толщину слоя жидкости.

Заявляемый уровнемер отличается от прототипа тем, что на чувствительный элемент не нужно наматывать катушку, что удешевляет, упрощает конструкцию и улучшает надежность чувствительного элемента, блок определения интервала времени между моментом формирования магнитоупругого эффекта и моментом формирования пьезоэлектрического эффекта заменен блоком вычисления интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности (границы раздела фракций) жидкости до днища емкости, добавлены активные автономные модули с измерительными схемами под управлением микропроцессоров и катушками возбуждения звукопровода в каждый из поплавков и дополнительный активный автономный модуль, находящийся на известном расстоянии от днища емкости.

Предлагаемое изобретение направлено на создание такого способа определения уровня жидкости и магнитострикционного уровнемера для его реализации, которые позволяют повысить точность измерения уровня жидкости (уровней фракций жидкости), в частности путем компенсации погрешности, связанной с температурным изменением длины звукопровода, и измерять дополнительные параметры жидкости (фракций жидкости), такие как температура, давление, плотность и т.д.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения уровня жидкости магнитострикционным уровнемером, содержащем формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе, произведенное формированием переменного магнитного потока локально на уровне измеряемой жидкости, преобразование ультразвуковых колебаний на пьезоприемнике в электрический сигнал, вычисление интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, вычисление по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, в отличие от известного, формирование переменного магнитного потока осуществляется размещенными в активных поплавках автономными модулями под управлением микропроцессоров, осуществляющих кодирование, позволяющее передать дополнительную информацию о параметрах жидкости в месте расположения поплавков и отличить получаемые на пьезоприемнике электрические импульсы по принадлежности к конкретным поплавкам, при этом первый, полученный пьезоприемником от каждого поплавка, электрический импульс является импульсом начала отсчета до появления второго, который возникает от прихода ультразвуковой волны, распространяющейся вниз от поплавка и достигающей пьезоприемника за счет отражения от нижнего конца звукопровода, причем вычисляемый интервал времени получается путем вычитания из этой величины интервала времени, формируемого от зафиксированного на известном расстоянии до дна автономного модуля и прибавления к этому результату заранее измеренной корректирующей добавки, что позволяет через вычисленный интервал времени, равный времени прохождения ультразвука двойной длины части звукопровода, находящейся ниже поплавка, определить толщину слоя жидкости, а не расстояние от поплавка до пьезоприемника.

Поставленная задача решается также тем, что в магнитострикционном уровнемере, содержащем пьезоприемник, чувствительный элемент с помещенным в диэлектрическую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, по крайней мере, один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, где n=1, 2…i (магниты с радиально ориентированным магнитным полем), размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрического импульса, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта, блок определения уровня, в отличие от известного, дополнительно введены активные автономные модули с измерительными схемами под управлением микропроцессоров и катушками возбуждения звукопровода в каждый из поплавков и дополнительный активный автономный модуль, находящийся на известном расстоянии от днища емкости, причем вместо диэлектрической может использоваться трубка из любого магнитопроницаемого материала.

Кроме того, согласно изобретению, пьезоприемник может быть присоединен к микропроцессору, который в свою очередь соединен с автономным источником питания, энергонезависимой памятью и радиомодемом.

Сущность изобретения и работа устройства поясняется с помощью графических материалов, в которых:

- на фиг.1 представлена функциональная схема реализации предлагаемых способа и устройства определения уровня жидкости;

- на фиг.2 представлена функциональная схема активного автономного модуля с измерительными схемами под управлением микропроцессора и катушкой возбуждения звукопровода;

- на фиг.3 представлены некоторые геометрические параметры уровнемера.

Устройство определения уровня состоит из чувствительного элемента, который в свою очередь содержит пьезоприемник 2, установленный на верхнем торце звукопровода 3 в виде проволоки из магнитострикционного материала, не фиксированной в нижней части помещенной в магнитопроницаемую оболочку 4. Возможно выполнение звукопровода и в виде стержня, но в большинстве конструкций предпочтение отдается проволоке, в связи с ее гибкостью, в результате чего упрощается транспортировка магнитострикционного уровнемера. На магнитопроницаемой оболочке 4 размещен (размещены) поплавок (поплавки) 6 с возможностью перемещения вдоль нее (а таким образом и вдоль чувствительного элемента), внутри поплавка установлены катушка связи, автономный модуль под управлением микропроцессора 5 и магнитный блок 7 из кольцевого магнита с радиально ориентированным магнитным полем или n постоянных магнитов, где n=1, 2…i.

Нижняя часть магнитопроницаемой оболочки 4 заканчивается герметизирующим концевым устройством 12, к которому прикреплен груз 13 с помощью шпильки 14. Нижняя часть магнитопроницаемой оболочки 4 с концевым устройством 12 и грузом 13 входит в конструкцию «Якорь Радомского» (стойка 11 с утяжеленным основанием, тремя остроконусными опорами и зафиксированным в верхней части стойки герметичным объемом 9 с автономным модулем под управлением микропроцессора 8 и магнитным блоком 10).

К выходу пьезоприемника 2 присоединен блок определения интервала времени 16, к которому, в свою очередь, присоединен блок определения уровня 15.

Верхняя часть магнитопроницаемой оболочки 4 с пьезоприемником 2, блоками определения интервала времени 16 и блоком определения уровня 15 закрыта герметичным кожухом 1, который при помощи цангового зажима 17, позволяющего первоначально выставить прибор в нужном положении относительно якоря, фиксируется на крышке 18, которая в свою очередь прикреплена к верхней части емкости 19.

Поплавок (поплавки) 6 плавают на поверхности жидкости 20 (на границе раздела фракций жидкости).

Автономный модуль 5 (8) состоит из датчиков параметров жидкости 21 и 22, автономного источника питания 23, микропроцессора 24, накопителя энергии 25, схемы формирования импульсов 26, катушки индуктивности 27, намотанной на гильзе, в которую пропущена магнитопроницаемая оболочка 4 и звукопровод 3.

Способ можно уяснить, рассмотрев взаимодействие между отдельными элементами в процессе работы. Автономный модуль 5 для обеспечения высокой энергетической экономичности находится в режиме пониженного энергопотребления (спящем режиме) и только изредка активизируются, формируют кодированные последовательности импульсов, которые посредством катушки индуктивности, окружающей чувствительный элемент, вызывают магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита (магнитов), вызывает в звукопроводе ультразвуковые колебания, которые распространяются по звукопроводу вверх и вниз, причем внизу они отражаются от конца звукопровода и также идут вверх. Таким образом, на выходе пьезоприемника от каждого автономного модуля принимается по два сигнала, задержанные друг от друга на удвоенное время прохождения ультразвуковых колебаний от данного автономного модуля (допустим, он расположен на поверхности жидкости) до нижнего конца звукопровода. Однако, поскольку звукопровод закреплен сверху к крышке емкости, то расстояние от нижнего конца звукопровода до днища емкости может изменяться при изменении температуры, вызывающей изменение длины звукопровода, и других факторов, вызывающих деформацию крыши емкости, поэтому глубина погруженной части звукопровода также будет изменяться, а значит и удвоенное время прохождения ультразвуковых колебаний от данного автономного модуля до нижнего конца звукопровода будет изменяться, т.к. меняться будет длина части звуковода ниже магнитной системы автономного модуля. Для того чтобы устранить эту ошибку используется еще один автономный модуль 8, жестко зафиксированный относительно дна емкости.

Вычисление уровня жидкости производится в соответствии с соотношением (см. фиг.3):

h = ( t h 1 t h 2 ) * V з в / 2 + h 3 ,

где

h - расстояние от измерительного поплавка до днища емкости, м;

h1 - расстояние от измерительного поплавка до нижнего конца звукопровода, м;

h2 - расстояние от измерительной системы якоря до нижнего конца звукопровода, м;

h3 - расстояние от измерительной системы якоря до днища емкости, м;

Vзв - скорость звука в звукопроводе, м/с.

Расстояние от измерительной системы якоря до днища емкости h3 может быть измерено с высокой точностью при первоначальном размещении измерителя в емкости с жидкостью в результате привязки конкретного уровнемера к емкости путем замеров уровня контрольной рулеткой относительно высотного трафарета по паспорту и градуировочной таблице. Значение этой величины хранится в блоке определения уровня и используется для вычислений.

Положение нижнего конца звукопровода в процессе эксплуатации может изменяться из-за изменения длины звукопровода при изменении температуры, деформации крыши емкости бака при изменении температуры, давления, механических деформаций, однако это не будет вносить ошибку в измерения, так как погрешность за счет этого будет компенсироваться при вычитании задержек t h 1 и t h 2 . С учетом кодирования принимаемых пьезоприемником ультразвуковых колебаний, производится разделение информации от каждого из автономных модулей, поэтому имеется возможность измерения нескольких уровней (границ раздела фаз жидкости) одновременно, причем в кодированной информации от каждого из них содержатся дополнительные параметры жидкости в точке расположения каждого из автономных модулей.

Работу уровнемера можно уяснить, рассмотрев взаимодействие между его отдельными элементами.

Микропроцессор 24 автономного модуля находится в режиме пониженного энергопотребления (спящем режиме) и только изредка активизируется, считывает измеренные датчиками 21 и 22 параметры (допустим температуру и давление), выдает команду на накопление энергии накопителю 25 от автономного источника питания 23 и в необходимые моменты запускает схему формирования импульсов передачи 26, которая подключает накопитель энергии к катушке индуктивности 27, формирующей магнитное поле, в результате взаимодействия которого с магнитным полем постоянного магнита (например, 7) и магнитострикционного эффекта возникают ультразвуковые колебания в звукопроводе. Ультразвуковые колебания, достигающие пьезоприемника 2, за счет пьезоэлектрического эффекта вызывают на выходе последнего импульсы напряжения, которые поступают на вход блока вычисления интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности (границы раздела фракций) жидкости до днища емкости 16, который вычисляет этот интервал времени и подает его на блок определения уровня 15, результаты работы которого могут быть отображены на индикаторном устройстве (допустим цифрового типа), либо переданы для хранения и отображения потребителю. Переданные от датчиков дополнительные параметры жидкости могут использоваться в алгоритме вычисления блока определения уровня, либо передаваться потребителю.

Технический результат состоит в повышении точности измерения уровня (границ раздела фракций) за счет измерения непосредственно глубины жидкости, а не расстояния от поверхности жидкости до верхней крышки установочного патрубка емкости, которая изменяет свою конфигурацию под воздействием различных факторов (температуры, давления и др.), компенсации погрешности, вызванной температурным коэффициентом расширения звукопровода. Расширены функциональные возможности за счет измерения дополнительных параметров фракций жидкости (температура, давление, плотность и т.д.).

Источники информации

1. Бабиков О.И. Ультразвуковые приборы контроля. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985, с.117.

2. Авторское свидетельство СССР №620828, кл. G01F 23/28, 1978.

3. Патент РФ №2213940, кл. G01F 23/28, G01F 23/30, 2002.

4. Патент РФ №2463566, кл. G01F 23/28, 2006.

5. Патент РФ №2222786, кл. G01F 23/28, 2003 - прототип.

1. Способ определения уровня и других параметров фракционированной жидкости, включающий формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе, произведенное формированием переменного магнитного потока локально на уровне измеряемой жидкости, преобразование ультразвуковых колебаний на пьезоприемнике в электрический сигнал, вычисление интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, вычисление по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, отличающийся тем, что формирование переменного магнитного потока осуществляется размещенными в активных поплавках автономными модулями под управлением микропроцессоров, осуществляющих кодирование, позволяющее передать дополнительную информацию о параметрах жидкости в месте расположения поплавков и отличить получаемые на пьезоприемнике электрические импульсы по принадлежности к конкретным поплавкам, при этом первый, полученный пьезоприемником от каждого поплавка, электрический импульс является импульсом начала отсчета до появления второго, который возникает от прихода ультразвуковой волны, распространяющейся вниз от поплавка и достигающей пьезоприемника за счет отражения от нижнего конца звукопровода, причем вычисляемый интервал времени получается путем вычитания из этой величины интервала времени, формируемого от зафиксированного на известном расстоянии до дна такого же автономного модуля, и прибавления к этому результату заранее измеренной корректирующей добавки, что позволяет через вычисленный интервал времени, равный времени прохождения ультразвука двойной длины части звукопровода, находящейся ниже поплавка, определить толщину слоя жидкости, а не расстояние от поплавка до акустического преобразователя, и скомпенсировать погрешности, вызванную температурным коэффициентом расширения звукопровода.

2. Магнитострикционный уровнемер, содержащий пьезоприемник, чувствительный элемент с помещенным в магнитопроницаемую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, по крайней мере, один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов (кольцевые магниты с радиально ориентированным магнитным полем), где n=1, 2…i, размещенных вокруг трубки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрического импульса, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта, блок определения уровня, отличающийся тем, что в него введены активные автономные модули с измерительными схемами под управлением микропроцессоров и катушками возбуждения звукопровода в каждый из поплавков и дополнительный активный автономный модуль, находящийся на известном расстоянии от днища емкости.

3. Магнитострикционный уровнемер по п.2, отличающийся тем, что в него установлены автономный источник питания, цифровая схема хранения результатов измерения, радиомодем и антенна.

4. Магнитострикционный уровнемер по п.2, отличающийся тем, что дополнительно содержит «якорь Радомского», представляющий собой стойку с утяжеленным основанием, тремя остроконусными опорами и герметичным объемом в верхней части для размещения автономного модуля.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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

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 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.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Радиоволновое фазовое устройство для определения уровня жидкости содержит генератор СВЧ фиксированной частоты, подсоединенный через первый делитель мощности, основной вывод направленного ответвителя и циркулятор к приемо-передающей антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали к ней и приема отраженных электромагнитных волн. Устройство также содержит первый смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно вспомогательный вывод направленного ответвителя и вывод циркулятора через второй делитель мощности, второй смеситель, первый делитель частоты на N и второй делитель частоты на N. При этом первый и второй входы второго смесителя соединены соответственно через первый и второй делители частоты на N со вторыми выходами первого и второго делителя мощности, а выход второго смесителя соединен с вычислительным блоком. Технический результат - повышение точности устройства. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ измерения уровня жидкости в емкости, при котором размещают в емкости с диэлектрической жидкостью вертикально волноводный резонатор, уровень x жидкости в котором равен ее уровню в емкости, возбуждают в нем электромагнитные колебания и измеряют их резонансную частоту. На резонансной частоте fn(x) возбуждают во всем объеме резонатора электромагнитные колебания типа, для которого fn(x) выше критической частоты fnкр для волны данного возбуждаемого типа в волноводе, при значении x, меньшем некоторого значения x1, при котором fn(x1) выше fnкр, и измеряют fn(x), а при значении x, большем x1, при котором fn(x1) ниже fnкр, возбуждают во всем объеме резонатора на резонансной частоте fk(x) электромагнитные колебания типа, для которого fk(x) выше критической частоты fkкр для волны данного возбуждаемого типа в волноводе, с изменением значения fn(x1) до значения fk(x1) при х=х1, и измеряют fk(x). Конструктивные параметры резонатора могут быть выбраны исходя из условия fn(x1)=fk(x1). 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня электропроводной жидкости в различных открытых емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства. Предлагается способ определения уровня жидкого металла в технологической емкости, поступающего в нее из другой технологической емкости в виде струи, при котором возбуждают продольные электромагнитные колебания в открытом СВЧ резонаторе, образуемом совокупностью металлического зеркала над поверхностью жидкого металла и этой поверхностью. При этом струю жидкого металла подают через отверстие в центральной части металлического зеркала, при этом радиус кривизны металлического зеркала соизмерим с расстоянием между ним и поверхностью жидкого металла, а в образуемом открытом СВЧ резонаторе продольные электромагнитные колебания возбуждают с азимутальным индексом не менее 20 на фиксированной резонансной частоте и находят ее значение, по которому судят об уровне жидкого металла. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение области применения. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости, в частности для измерения уровня воды, нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей. Предлагается способ измерения уровня жидкости, при котором в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны с первой частотой, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют первую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн. После этого в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны со второй частотой, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют вторую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, по измеренным значениям первой и второй разности фаз судят об уровне жидкости в емкости. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и, в частности, касается измерительного устройства для измерения уровня наполнения, измерения разделительного слоя или определения свойств наполняющего материала, которое состоит из: первого волноводного устройства с устройством ввода для проведения первого измерения и замеряющего устройства для проведения второго измерения, которое представляет собой второе волноводное устройство с вторым устройством ввода, при этом устройства ввода служат для присваивания потенциала и опорного потенциала и имеют развязку потенциалов. Также изобретение включает в себя устройство управления, измерительный прибор для измерения уровня наполнения, способ эксплуатации измерительного устройства, компьютерочитаемый носитель информации, применение измерительного устройства для измерения эмульсии и применение измерительного устройства для определения свойств среды. Технический результат заключается в реализации указанных выше устройств и их назначений. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 16 ил.
Наверх