Радиолокационный волноводный уровнемер с волноводной парой

Предложенные два варианта радиолокационного волноводного уровнемера предназначены для измерения уровня в установках, например в резервуарах, котлах с избыточным давлением, силосах. Данный уровнемер содержит приемо-передающий блок, волноводную пару и элементы связи. Приемо-передающий блок расположен снаружи установки и включает блок обработки, модулятор, передатчик и приемник. Волноводная пара через элементы связи подключена к приемо-передающему блоку. При этом волноводная пара крепится отдельно от СВЧ гермовводов и возбуждается вибраторами, соединенными с приемо-передающим блоком через связанные линии. Связанные линии от передатчика и приемника проходят через СВЧ гермовводы и заканчиваются вибраторами, которые возбуждают волноводную линию и снимают с нее сигнал уровня. Груз на конце волноводной линии может быть отражателем или поглотителем. Изобретение позволяет упростить конструкцию СВЧ гермовводов и защитить их от нагрузок, действующих на волноводную пару, снизить уровень потерь и помех от элементов конструкции. Добавление емкостного каскада улучшает работу устройства в сложных средах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится к радиолокационным (радарным) уровнемерам с зондами (level gauge GWR - Guided Wave Radar), предназначенным для измерения текущего уровня в различных установках: емкостях, резервуарах, силосах, в том числе с высокими давлениями и температурами.

В заявляемом устройстве используется преимущественно метод излучения/приема сверхширокополосных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЧМ /ЛЧМ, аналог FM/CW).

Уровень техники

Известны радарные уровнемеры волноводного типа (Guided Wave Radar) 1) на основе однопроводных линий или линий передач (Goubau line, single line probe, transmission line), обозначаемых далее как волноводные линии (ВЛ или ОВЛ), 2) на основе двухпроводных линий, обозначаемых далее волноводная пара (ВП), от симметричных двухпроводных (twin line, coupled transmission line) до ассиметричных коаксиальных линий.

Выбор однопроводных (ВЛ) или двухпроводных (ВП) линий определяется измеряемой средой - ВЛ конструктивно проще, ВП рассеивают меньше энергии, имеют большую чувствительность (для сред с низкой е) и, соответственно, увеличенную дальность действия. Энергия поля волноводной пары концентрируется между двумя проводниками ВП и вокруг них, например, как показано в статье Гончаренко И. В. (1). Свойство волноводной пары изменять волновое сопротивление в широких пределах использовано в патенте US 7636059 (2). Несмотря на отмеченные достоинства двухпроводных линий, их применение в СВЧ радарных уровнемерах ограничено.

В заявке US 2012/0319891 A1 (3) волноводные пары предлагается подключать к приемопередатчику через ВЧ трансформатор или через СВЧ кольцо на печатном монтаже с четвертьволновой развязкой плеч. Но примеров практического использования ВЧ трансформаторов в СВЧ радарных уровнемерах нет, так же как СВЧ колец, из-за их рассогласования в широкой полосе частот спектра реальных сигналов. Кроме того, в заявке нет решения по развязке передатчика и приемника при подключении их к волноводной паре.

В патенте US 7827862 (4), как и в ряде других известных источников, волноводная пара образована, например, активным проводником, подключенным к приемопередатчику, и пассивным проводником (проводниками), соединенным с корпусом (фланцем) устройства. Такое решение не позволяет достичь достаточного согласования линии с источником (приемником) сигнала из-за ее асимметрии, так как точки подключения активного и пассивных проводников линии разнесены в пространстве и на площади. Общим недостатком всех известных радарных уровнемеров является сложность конструкции герметичных СВЧ переходов (в российских источниках - СВЧ гермоввод), которые составляют единую конструкцию с ВЛ. СВЧ гермоввод должен иметь приемлемое согласование в частотной области и при этом должен быть механически прочным, рассчитанным на большие давление и температуру, причем нагрузка материала среды на ВЛ может достигать нескольких тонн. Пример сложности конструкции перехода - патент US 7467548 (7).

Действительно, у всех радарных уровнемеров к верхней точке активного проводника ВП подключены передатчик (генератор сигналов) и приемник, поэтому она изолирована от прочных элементов конструкции. Усилие натяжения проводов ВП, создаваемое материалом среды, и от воздействия избыточного давления ложится на изоляторы СВЧ гермовводов. Практически для сохранения прочности гермовводов, приходится нарушать радиочастотное согласование, например, цилиндрической вставкой 27 в патенте (7). Точек частотного рассогласования внутри конструкции в патенте (7) на самом деле несколько, не считая внешнего рассогласования на входе и выходе СВЧ гермовводов.

Анализ показывает, что радиочастотное рассогласование присутствует у всех известных устройств. «Платой» за это является существенное усложнение обработки сигналов. Ни один известный радарный волноводный уровнемер не может работать «вслепую» в отличие от функциональных аналогов - бортовых авиационных радиовысотомеров. Любой изготовитель вынужден в итоге встраивать графическую индикацию эхо-сигналов, вводить сложные меню и алгоритмы настройки устройств на конкретных объектах, заявляя это как достоинство изделия. Польза от встраиваемой графической индикации, несомненно, имеется, например, при регламентном обслуживании, но эта задача может решаться и дистанционно.

Недостатком известных радарных уровнемеров является «виртуальность» нуля дальности - он определяется, как правило, по вершине импульса, отраженного от нижнего конца СВЧ гермопереходов. Это означает, что переход должен быть всегда рассогласован, чтобы зафиксировать начало отсчета уровня.

Практически все выпускаемые радарные уровнемеры с ВП используют импульсный метод TDR - Time Domain Reflectometry, излучая короткие импульсы длительностью 0,5 - 1 нс. Имеется множество источников, описывающих достоинства данного метода, а также другие методы, например, автор Peter Devine, сайт фирмы Vega (5), бюллетень фирмы Magnetrol (6). Однако метод радиолокации с непрерывным излучением сигналов с частотной модуляцией (РЛС ЧМ, или по-другому - метод ЧМ) ничем не уступает методу TDR, а в ряде применений может быть эффективнее, превосходя метод TDR по точности и надежности измерения. Это стало возможным благодаря развитию СВЧ цифровых систем и устройств, например выпуску микросхем ГУН и синтезаторов частоты типа ADF4150HV и других.

Среди известных аналогов прототипа заявляемому изобретению (по конструкции волноводных линий и других узлов) не найдено.

Раскрытие изобретения

Задача, решаемая заявленным изобретением, заключается: 1) в упрощении конструкции и улучшении согласования СВЧ гермовводов путем снятия с них нагрузки, 2) в повышении прочности волноводных пар путем закрепления верхних концов волноводной пары на прочном основании и смещении точки связи (питания) волноводной пары с источником (приемником) сигнала, 3) в точном задании физической точки нуля дальности для отсчета уровня, 4) в получении новых возможностей уровнемеров путем разделения волноводной пары на излучающую и принимающую линии и добавлении емкостного канала.

Сущность изобретения заключается в способе крепления и возбуждения волноводной пары и применении метода ЧМ. Верхние концы ВП могут крепиться к любому проводящему основанию сваркой и иным способом, на нижнем конце ВП может крепиться груз, который может выполнять также функцию отражателя или поглотителя.

Возбуждается волноводная пара в диапазоне СВЧ на расстоянии единицы сантиметров от проводящего основания с помощью элементов (проводников), условно называемых вибраторами. Сигналы, подводимые от передатчика (генератора СВЧ) к ВП и отраженные от границ среды, поступающие на приемник (детектор СВЧ), передаются по коротким связанным линиям, которые могут быть встроены в СВЧ гермовводы.

Определены положение нуля дальности уровнемеров или точки отсчета при установке уровня. Этой нулевой точкой при условии согласования связи (возбуждения) волноводной пары является точка ее крепления.

Разделение волноводной пары на излучающую и приемную линии снижает, например, на порядок и более уровень конструктивных помех, создаваемых элементами крепления, а также влияние налипания материала среды на проводники.

Введение в устройство емкостного датчика расширяет возможности регистрации сложных сред, например, определение границы раздела сред повышает достоверность оценки измерения уровня.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 - Радиолокационный волноводный уровнемер. Крепление волноводной пары на проводящей площадке внутри установки. Универсальный вариант, включая установки с большим давлением и высокой температурой.

Фигура 2 - Радиолокационный волноводный уровнемер. Наружное крепление волноводной пары на проводящей площадке. Предпочтительный вариант для установок с высокой температурой при небольших давлениях.

Фигура 3 - Радиолокационный волноводный уровнемер. Наружное крепление волноводной пары на изоляторе. Предпочтительный вариант при больших нагрузках материала среды на волноводную пару, при невысоких температурах и небольших давлениях.

Фигура 4 - Радиолокационный волноводный уровнемер. Вариант с раздельными передающей и приемной линиями.

Фигура 5 - Радиолокационный волноводный уровнемер с емкостным каналом.

Фигура 6 - 3D-модель конструкции крепления и питания волноводной пары.

Осуществление изобретения

С учетом большого разнообразия установок с различными процессами (режимами работы) радиолокационные волноводные уровнемеры (РВУ) с волноводной парой могут иметь разные исполнения. Волноводная пара для одних исполнений крепится и, соответственно, возбуждается внутри установки, для других - снаружи. На фигурах 1-4 представлены наиболее предпочтительные исполнения РВУ, обозначим их далее как первый, второй, третий и четвертый варианты.

В первом (универсальном) варианте РВУ на фигуре 1 верхние концы линий волноводной пары 12, 13 крепятся внутри установки непосредственно к основанию фланца или проводящей поверхности (крышке установки) 14. На нижнем конце волноводной пары крепится груз 15, который может быть отражателем или поглотителем. Приемо-передающий блок 1, находящийся снаружи установки, содержит блок обработки 2, модулятор 3, передатчик 4 и приемник 5. Выход передатчика и вход приемника по связанным линиям 6 и 7 через СВЧ гермовводы 10 и 11 подключены к вибраторным парам 8 и 9, которые расположены в точках возбуждения линий 12, 13 волноводной пары.

Во втором варианте на фигуре 2 верхние концы линий волноводной пары 12, 13 крепятся на металлической опоре 17 снаружи установки. Выход передатчика и вход приемника по связанным линиям 6 и 7 подключены к вибраторным парам 8 и 9, расположенным также снаружи. Проводники 12, 13 волноводной пары проходят внутрь установки через гермовводы 10 и 11.

В третьем варианте на фигуре 3 верхние концы линий волноводной пары 12, 13 крепятся на диэлектрической опоре 18 снаружи установки. Вибратор 8 присоединяется непосредственно к выходу передатчика 4, вибратор 9 - к входу приемника 5.

Четвертый вариант на фигуре 4 отличается от первого расположением вибраторных пар 8 и 9 для раздельного возбуждения линий волноводной пары 12, 13.

На фигуре 5 в приемо-передающий блок 1 введен емкостной датчик 19, соединенный с блоком обработки 2. Опорная площадка 17 разделена на две части: 17а и 17b, вход емкостного каскада 19 соединен с опорной площадкой 17а.

Заявленные РВУ работают как известные радиолокационные авиационные высотомеры и уровнемеры с ЧМ и аналогичные им изделия, использующие метод излучения и приема непрерывных сигналов.

Общим для всех вариантов устройств является следующее:

1) Жесткое крепление начала волноводной пары на опорах 17, 18 или на основании 14 позволяет снять с СВЧ гермовводов 10 и 11 нагрузку, создаваемую средой на ВП 12-13, которая может достигать нескольких тонн. Соответственно, упрощается конструкция и улучшается согласование СВЧ гермовводов и устройства в целом.

2) В точках расположения вибраторов (вибраторных пар) 8 и 9 образуется смесь опорного сигнала и сигнала, отраженного от границы слоя 16 или от конца линии с грузом 15, который может служить отражателем для радиопрозрачных сред. Опорным сигналом является часть передающего сигнала, просачивающегося из передающего вибратора 8 (вибраторной пары) в приемный вибратор 9 (вибраторную пару). Смешанный сигнал поступает в приемник 5, где преобразуется в разностный сигнал, из которого после фильтрации в блоке обработки 2 выделяется сигнал с частотой, соответствующей измеряемой дальности. Блок обработки 2 синхронизирует цикл развертки модулятора 3, который с помощью обратной связи с ФАПЧ формирует линейную перестройку частоты передатчика 4.

3) Вибраторы - это проводники, подведенные к ВП для ее возбуждения. Вибраторы 8, 9 в точке питания (возбуждения) ВП могут накладываться с небольшим перекрытием проводников ВП. Тонкий слой изоляции между вибраторами и проводниками ВП позволяет отсечь низкочастотные и высокочастотные помехи, наводимые в линии, от СВЧ сигналов. Вибраторы могут иметь форму треугольных пластин, которые обеспечивают сверхширокополосное (СШП) согласование связанных линий с ВП. Место расположения вибраторов 8 и 9 находится в точке возбуждения (питания) волноводной пары 12-13 и подбирается по максимуму согласования ВП. Опытным путем определено, что в полосе частот от 1 ГГц до 10 ГГц точка возбуждения отстоит от верхнего конца волноводной пары на единицы сантиметров.

4) В качестве связанных линий 6 и 7 используются известные дифференциальные пары - двухпроводные линии, обладающие полосой пропускания сигналов вплоть до терагерц и регулируемым волновым сопротивлением. Поле связанной линии сосредоточено в основном между проводниками линии и за ними резко убывает, что позволяет сделать на базе связанной линии компактные (малоразмерные) СВЧ гермовводы 10, 11, рассчитанные на высокие давления и температуру.

5) Груз на конце ВП, предназначенный для ее натяжения, может выполнять также роль отражателя или поглотителя, выбор которого зависит от отражательной способности и радиопрозрачности измеряемых сред.

6) Экспериментально проверено, что место крепления ВП - основание 14, опорная площадка 17 и 18 - является нулевой точкой дальности (расстояния), от которой отсчитывается уровень, измеряемый до границы слоя среды 16.

В первом варианте реализации устройства на фигуре 1 волноводная пара 12-13 жестко закреплена внутри установки на основании 14, которое может быть фланцем, крышкой, корпусом установки и т.д. Расстояние между проводниками ВП некритично и выбирается с учетом конкретных конструктивных решений, например, от 3 до 10 см. В точках возбуждения ВП, отстоящих на 1-5 см от основания 14, находятся вибраторные пары 8 и 9, возбуждающие (питающие и снимающие сигнал) ВП. Для снижения отражений в связанных линиях 6 и 7 на их концах могут устанавливаться низкоомные чип-резисторы со стороны приемо-передающего блока 1 и перед вибраторами.

Для установок с небольшим избыточным давлением предпочтительны варианты устройств, в которых ВП крепится и возбуждается снаружи. Устройство на фигуре 2 предпочтительно для установок с высокими температурами измеряемых сред.

Устройство на фигуре 3 с возбуждением ВП одиночными вибраторами 8 и 9 предпочтительно для установок с высокой механической нагрузкой на ВП, например для установок с сыпучими материалами. Благодаря минимуму СВЧ элементов в цепи возбуждения ВП оно имеет наименьший уровень собственных помех и высокую чувствительность к слабым отражениям.

На фигуре 4 приведен пример устройства с разделением проводников волноводной пары на излучающую (передающую) линию 12 и приемную линию 13. Вибраторы 8а и 9а находятся в точках возбуждения линий 12 и 13, а вибраторы 8b и 9b - в свободном пространстве. Качество согласования связанных линий улучшается, если между концами связанных линий 6 и 7 и вибраторами 8b и 9b включить низкоомные чип-резисторы. Можно было бы повысить потенциал излучения и приема, подключив на концах связанных линий 6 и 7 симметрирующие трансформаторы (balun - балуны), но это не оправдано в первую очередь тем, что само устройство имеет большой запас (избыточность) потенциала.

Разделение линий на излучение и прием резко снижает уровень конструктивных помех, возникающих, например, от рассогласования в местах крепления СВЧ гермовводов, а также от крепежных стоек, удерживающих линии, проложенные с изгибами вдоль борта корабля. Конструктивные помехи практически не передаются из одной линии в другую. Варианты устройств ВП с раздельным излучением и приемом могут быть разными.

На фигуре 5 приведен пример устройства с каналом емкостного датчика 19. В качестве датчика 19 можно применить простой чип-компаратор с положительной обратной связью (гистерезисом) по неинверсному входу. Инверсный вход компаратора является емкостной цепью и соединен с волноводной линией 12. Волноводная линия 13 может служить заземленным электродом емкостной цепи 12 в установках с неметаллическими стенками. Волноводная линия 12 с опорной площадкой 17а изолирована от основания 14, опорная площадка 17b изоляции не требует. В проводящих средах проводник волноводной линии 12 должен иметь изоляционное покрытие (оболочку).

Использование емкостного датчика 19 не только повышает достоверность измерения уровня по основному радиолокационному каналу, но и позволяет обнаруживать расслоения и изменения в свойствах среды 16, например переход воды в перегретый пар в установках с большим давлением и температурой.

На фигуре 6 представлена графическая 3D-модель волноводной пары 12-13 с линиями связи 6 и 7, проходящими через гермовводы 10 и 11, и вибраторными парами 8 и 9, смонтированными на фланце 14.

Библиография

1. Гончаренко И.В., статья: http://dl2kq.de/ant/3-41.htm

2. Патент США US 7636059 B1.

3. Патент США US 2012/0319891 A1.

4. Патент США US 7827862 В2.

5. Stillstandmessung mit Radar Leitfaden für die Prozessindustrie, Peter Devine http://www.vega.corn/downloads/VEGA-Radarbuch.pdf

6. Magnetrol bulletin: http://www.levelswitches.com/pdfs/l/41-229.pdf

7. Патент США US 7467548 B2.

1. Радиолокационный волноводный уровнемер, содержащий приемопередатчик, включающий блок обработки, модулятор, передатчик и приемник, волноводную пару, характеризующийся тем, что он содержит две связанные линии, вибраторы и два СВЧ гермоввода, причем верхние концы волноводной пары закреплены на металлическом основании внутри установки, вибраторы расположены в точках возбуждения волноводной пары и соединены связанными линиями, проходящими через СВЧ гермовводы, с выходом передатчика и входом приемника, груз на конце волноводной пары может быть отражателем или поглотителем.

2. Радиолокационный волноводный уровнемер, содержащий приемопередатчик, включающий блок обработки, модулятор, передатчик и приемник, волноводную пару, характеризующийся тем, что он содержит вибраторы и два СВЧ гермоввода, причем верхние концы волноводной пары закреплены на металлической или диэлектрической опоре снаружи установки, проводники волноводной пары проходят через СВЧ гермовводы внутрь установки, вибраторы расположены в точках возбуждения волноводной пары снаружи установки и соединены с выходом передатчика и входом приемника, груз на конце волноводной пары может быть отражателем или поглотителем.

3. Радиолокационный волноводный уровнемер по п. 2, отличающийся тем, что один проводник волноводной пары является излучающей линией, а второй проводник - приемной линией.

4. Радиолокационный волноводный уровнемер по п. 2, отличающийся тем, что содержит емкостной датчик, вход которого соединен с волноводной линией, а выход - с блоком обработки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике. В заявленном способе определения положения границы раздела двух веществ в емкости, при котором в емкости с веществами, одно над другим, образующими плоскую горизонтальную границу раздела, размещают вертикально отрезок длинной линии длиной l, заполняемый веществами в соответствии с их расположением в емкости, с оконечным горизонтальным участком фиксированной длины z0, скачкообразно заполняемым веществом и опорожняемым при, соответственно, поступлении веществ в емкость и их удалении из емкости, возбуждают в отрезке длинной линии электромагнитные колебания на двух разных резонансных частотах f 1 и f 2, измеряют эти резонансные частоты в зависимости от координаты z положения границы раздела двух веществ в емкости, дополнительно возбуждают в отрезке длинной линии электромагнитные колебания на третьей резонансной частоте f 3, измеряют f 3 и производят совместную функциональную обработку f 1, f 2 и f 3 согласно соотношению , где f 1 0 ,   f 2 0 ,   f 3 0 - начальные, в отсутствие веществ в емкости, значения f 1, f 2 и f 3, соответственно; - напряжение в точке с координатой ξ отрезка длинной линии с оконечным горизонтальным участком, возбуждаемого на резонансных частотах f 1, f 2 и f 3, соответственно.

Изобретение относится к способу и устройству определения уровня, использующему электромагнитные волны для определения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре.

Изобретение относится к устройству для измерения уровня заполнения наполняемой среды в контейнере, а также к способу измерения и к компьютерно-читаемому носителю, служащему для управления устройством.

Изобретение относится к области радиолокационной измерительной техники и может быть использовано для создания систем контроля и измерения уровня сыпучих продуктов в резервуарах, эксплуатация которых осуществляется на предприятиях строительной, горнодобывающей и нефтехимической отраслей.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения количества (объема) диэлектрической жидкости в металлической емкости произвольной конфигурации независимо от ее электрофизических параметров.

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и предназначено для обеспечения высококачественного проведения процесса тампонажных работ в скважинах.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной аппаратуры объектов атомной энергетики и может быть использовано в составе АСУ ТП АЭС для бесконтактного измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах.

Изобретение относится к средствам контроля и измерения уровня жидких и сыпучих веществ в резервуарах и может быть использовано на химических, нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих и других предприятиях, эксплуатирующих резервуары.

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.

Радиолокационный волноводный уровнемер предназначен для измерения уровня материалов, например, в резервуарах, котлах с избыточным давлением, силосах. Он содержит приемопередающий блок, включающий блок обработки, модулятор, передатчик и приемник, волноводную линию, расположенную внутри резервуара и прикрепленную к его металлической поверхности, передающую и приемные связанные линии, соединенные с передатчиком и приемником соответственно, проходящие через СВЧ гермовводы и заканчивающиеся вибраторами, возбуждающими волноводную линию, которая монтируется как отдельная подвеска с грузом, который может быть отражателем или поглотителем.

Изобретение относится к радарным уровнемерам. Заявлен способ радарного определения уровня и система для его реализации. Данный способ включает передачу, по меньшей мере, двух разделенных во времени импульсов несущей волны, имеющих одинаковые несущие частоты, определение изменения фазового сдвига, связанного с двумя импульсами в передаваемых сигналах, имеющих одинаковые частоты, сравнение данного изменения с пороговой величиной и, в зависимости от результата сравнения, определение расстояния на основании соотношения между передаваемыми сигналами и отраженными сигналами. Техническим результатом является обеспечение системы для радарного измерения уровня, использующей импульсы постоянной частоты, которые являются длительными по сравнению с временем прохождения. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство относится к измерителям уровня наполнителя в резервуарах, емкостях и т.д., вВ частности, к радарному детектированию параметров процесса, связанных с расстоянием до поверхности содержимого в резервуаре с помощью электромагнитных волн. Многоканальный радарный уровнемер содержит первый и второй функционально независимые блоки электрических схем, которые имеют приемопередающую схему и обрабатывающую схему. Уровнемер содержит передающий линейный зонд, соединенный с указанными блоками электрических схем. Указанный передающий линейный зонд проходит вглубь содержимого резервуара и обеспечивает возможность распространения первой и второй мод передачи. Устройство также содержит фидерный блок, подключенный для подачи в зонд электромагнитных сигналов первой и второй моды распространения. Технический результат заключается в разработке уровнемера с несколькими функционально независимыми каналами, использующего передающий линейный зонд, обеспечивающий большую надежность показаний. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области беспроводного измерения количества жидкости. Заявлены способ измерения количества жидкости и система для измерения количества жидкости. Особенностью заявленного способа является расчет количества жидкости на основании измеренной передаточной функции посредством определения временной задержки между передачей конкретной падающей электромагнитной волны из указанных падающих электромагнитных волн и приемом соответствующей отраженной электромагнитной волны; сравнения определенной временной задержки с набором известных временных задержек, соответствующих падающей электромагнитной волне, имеющей те же самые характеристики, что и указанная конкретная падающая электромагнитная волна; определения совпадения определенной временной задержки с временной задержкой из набора известных временных задержек и определения количества жидкости, соответствующего совпавшей временной задержке, после определения совпадения определенной временной задержки с временной задержкой из набора известных временных задержек. Заявленная система содержит блок запросов, содержащий передатчик, приемник, модуль передаточной функции и вычислительный модуль; и блок индукционной энергии и данных. Техническим результатом является повышение общей безопасности воздушного судна. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технической области измерения уровня заполнения. В частности, настоящее изобретение относится к устройству измерения уровня заполнения, к способу определения и читаемому компьютером носителю. Так, способ определения уровня заполнения содержит этапы, при которых: регистрируют несколько следующих во времени друг за другом кривых эхо-сигналов; определяют соответственно первый эхо-сигнал и второй эхо-сигнал в каждой из зарегистрированных кривых эхо-сигналов путем оценки кривых эхо-сигналов, причем первые эхо-сигналы ассоциируются с любым первым треком и вторые эхо-сигналы ассоциируются с любым вторым треком; вычисляют первую функциональную взаимосвязь между позициями первого трека и позициями второго трека кривых эхо-сигналов; регистрируют другую кривую эхо-сигнала; определяют позицию первого эхо-сигнала другой кривой эхо-сигнала путем оценки другой кривой эхо-сигнала, причем первый эхо-сигнал принадлежит первому треку; вычисляют позицию второго трека к моменту времени другой кривой эхо-сигнала с применением позиции первого эхо-сигнала другой кривой эхо-сигнала или позиции первого трека к моменту времени другой кривой эхо-сигнала и первой функциональной взаимосвязи. Задачей изобретения является обеспечить возможность альтернативного определения уровня заполнения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости в емкости, в частности оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов, охлаждающей жидкости в ядерных реакторах и др. Предлагается бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости, заключающийся в том, что сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, затем выделяют сигнал разностной частоты на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, сохраняют эти данные в виде массива выборок за время периода модуляции, аппроксимируют полученные данные синусоидой путем подбора амплитуды, частоты и фазы до максимального совпадения с полученными данными, по частоте полученной синусоиды судят об уровне жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности измерения. 2 ил.

Предложенная группа изобретений относится к средствам для мониторинга и эксплуатации радиолокационной системы измерения уровня для определения уровня наполнения резервуара. Устройство для мониторинга эксплуатации радиолокационной системы измерения уровня содержит приемопередатчик для формирования, передачи и приема электромагнитных сигналов; щуп, соединенный с приемопередатчиком для направления переданного электромагнитного сигнала от приемопередатчика к содержащемуся в резервуаре продукту с обеспечением проникновения указанного сигнала в продукт и для возврата отраженного электромагнитного сигнала, полученного в результате отражений на неоднородностях свойств распространения, с которыми столкнулся переданный электромагнитный сигнал, и включающего в себя поверхностный эхо-сигнал, полученный в результате отражения на уровне поверхности содержащегося в резервуаре продукта; по меньшей мере первую неоднородность свойств распространения, располагаемую вдоль щупа на первом известном расстоянии от исходного положения наверху указанного резервуара и выполненную с возможностью отражения фрагмента переданного электромагнитного сигнала обратно к приемопередатчику для формирования первого эталонного эхо-сигнала. Первая неоднородность свойств распространения расположена для задания зоны обнаружения переполнения над диапазоном нормального уровня наполнения резервуара; устройство оценки сигнала для оценивания первого фрагмента отраженного электромагнитного сигнала, показывающего время пролета, соответствующее указанному первому расстоянию от исходного положения; определяющее устройство для определения, на основе указанной оценки, выявляется ли первый эталонный эхо-сигнал в первом фрагменте отраженного электромагнитного сигнала, и для определения, на основе отраженного электромагнитного сигнала, может ли быть идентифицирован уровень поверхности; и устройство формирования сигналов для дедуктивного определения рабочего состояния мониторинга эксплуатации и допущения эксплуатации резервуара, если определено, что уровень поверхности не может быть идентифицирован и первый эталонный эхо-сигнал выявляется в первом фрагменте отраженного электромагнитного сигнала, и для формирования сигнала, указывающего, что уровень наполнения находится в зоне обнаружения переполнения, если определено, что уровень поверхности не может быть идентифицирован и первый эталонный эхо-сигнал не выявляется в первом фрагменте отраженного электромагнитного сигнала. Указанное устройство может быть выполнено в двух вариантах и реализует два варианта способа измерения уровня продукта в резервуаре. Предложенная группа изобретений позволяет реализовать дополнительный механизм сигнализации о переполнении резервуара в случае неблагоприятных для измерения условий. 4 н. и 8 з.п. ф-лы. 8 ил.

Заявленная группа изобретений относится к средствам для измерения уровня заполнения на основе времени распространения сигнала. Предложенное устройство измерения уровня заполнения содержит передающий блок для отправки передаваемого сигнала, который отражается на поверхности загруженного продукта заполняющей среды и по меньшей мере одном втором отражателе; приемный блок для регистрации отраженного переданного сигнала, который является эхо-кривой, которая имеет множество эхо-сигналов; блок оценки для выполнения способа отслеживания для группировки соответственно вызванных идентичными отражателями эхо-сигналов эхо-кривых, зарегистрированных в различные моменты времени, причем блок оценки выполнен с возможностью выполнения следующих этапов: (а) определение первого трека первой группы эхо-сигналов, которые вызваны первым отражателем, и второго трека второй группы эхо-сигналов, которые вызваны вторым отражателем, причем каждый трек описывает время распространения соответствующего переданного сигнала от передающего блока до ассоциированного с треком отражателя и обратно в приемный блок в различные моменты времени; (b) определение линейного отношения между первым треком и вторым треком, задаваемое линейным уравнением; (c) определение одной или нескольких неизвестных из линейного отношения между первым треком и вторым треком. Указанное устройство реализует соответствующий способ измерения уровня заполнения, а также реализованы процессор и машиночитаемый носитель, которые соответственно выполняют и хранят данный способ. Заявленная группа изобретений направлена на улучшение точности определения уровня заполнения емкости. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости в емкости. Технический результат заключается в повышении точности измерений. В предлагаемом способе измерения уровня жидкости в емкости технический результат достигается тем, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, затем выделяют сигнал разностной частоты на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, записывают эти данные в виде массива выборок с частотой за время периода модуляции, определяют уровень по частоте максимума спектральной плотности сигнала разностной частоты. При этом дополнительно массив данных сигнала разностной частоты записывается с частотой , меняющейся пропорционально отклонению от линейной частотной характеристики измерительной системы, а затем вновь выбирается равномерно для спектральной обработки. 2 ил.

Изобретение предназначено для измерения уровня жидких и сыпучих веществ в открытых емкостях, например, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла. Предлагаемое устройство для измерения уровня вещества в открытой металлической емкости, содержащее объемный резонатор в виде совокупности полости емкости и подсоединенного к его открытой поверхности отражателя электромагнитных волн, подключенный к объемному резонатору с помощью, по меньшей мере, одного элемента связи электронный блок для возбуждения в резонаторе электромагнитных колебаний и измерения его резонансной частоты. Отражатель электромагнитных волн выполнен в виде располагаемой на поверхности емкости в одной с ней плоскости решетки из совокупности нескольких, в частности от 3 до 7, металлических линий, присоединенных к емкости в точках касания, при этом форма и расположение металлических линий соответствует форме и расположению в данной плоскости силовых линий электрического поля электромагнитных колебаний возбуждаемого в объемном резонаторе типа колебаний. Техническим результатом является расширение области применения за счет обеспечения возможности проведения измерений в емкостях без необходимости увеличения их высоты, что может быть принципиально необходимым при проведении технологических операций через открытую поверхность емкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение может быть использовано для высокоточного определения положения границ раздела сред, в частности воздуха и двух несмешивающихся жидкостей с разной плотностью. Техническим результатом является упрощение процесса измерения и повышение точности. В способе определения положения границ раздела между компонентами трехкомпонентной среды, при котором в емкости с контролируемой средой размещают вертикально отрезок длинной линии, заполняемый компонентами среды в соответствии с их расположением в емкости, зондируют среду видеосигналами, распространяющимися в отрезке длинной линии, и измеряют временную характеристику их распространения, дополнительно возбуждают в отрезке длинной линии электромагнитные колебания на его резонансной частоте, осуществляют ее измерение и положение каждой границы раздела определяют по разности величин, одна из которых пропорциональна разности между отношением величины, пропорциональной времени распространения видеосигналов при наличии контролируемой среды в емкости ко времени их распространения в отсутствие этой среды, и единицей, а другая величина пропорциональна разности между величиной, пропорциональной квадрату отношения резонансной частоты в отсутствие контролируемой среды к резонансной частоте при наличии этой среды в емкости, и единицей. 1 ил.

Предложенные два варианта радиолокационного волноводного уровнемера предназначены для измерения уровня в установках, например в резервуарах, котлах с избыточным давлением, силосах. Данный уровнемер содержит приемо-передающий блок, волноводную пару и элементы связи. Приемо-передающий блок расположен снаружи установки и включает блок обработки, модулятор, передатчик и приемник. Волноводная пара через элементы связи подключена к приемо-передающему блоку. При этом волноводная пара крепится отдельно от СВЧ гермовводов и возбуждается вибраторами, соединенными с приемо-передающим блоком через связанные линии. Связанные линии от передатчика и приемника проходят через СВЧ гермовводы и заканчиваются вибраторами, которые возбуждают волноводную линию и снимают с нее сигнал уровня. Груз на конце волноводной линии может быть отражателем или поглотителем. Изобретение позволяет упростить конструкцию СВЧ гермовводов и защитить их от нагрузок, действующих на волноводную пару, снизить уровень потерь и помех от элементов конструкции. Добавление емкостного каскада улучшает работу устройства в сложных средах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх