CN110631659B - 物位和表面温度计量表 - Google Patents

物位和表面温度计量表 Download PDF

Info

Publication number
CN110631659B
CN110631659B CN201811144676.2A CN201811144676A CN110631659B CN 110631659 B CN110631659 B CN 110631659B CN 201811144676 A CN201811144676 A CN 201811144676A CN 110631659 B CN110631659 B CN 110631659B
Authority
CN
China
Prior art keywords
level
temperature
surround
measurements
scanner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811144676.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110631659A (zh
Inventor
杰里特·阿兰·丹恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rosemount Inc
Original Assignee
Rosemount Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rosemount Inc filed Critical Rosemount Inc
Publication of CN110631659A publication Critical patent/CN110631659A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110631659B publication Critical patent/CN110631659B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0077—Imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J2005/106—Arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/48—Thermography; Techniques using wholly visual means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2213/00—Temperature mapping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

一种物位和表面温度计量表包括壳体结构、物位扫描器和温度扫描器。物位扫描器由壳体结构支撑，并且被配置为生成在表面上的多个位置处的过程材料表面的表面物位测量值。温度扫描器由壳体结构支撑，并且被配置为生成在表面上的多个位置处的过程材料表面的温度测量值。

Description

物位和表面温度计量表
技术领域
本公开的实施例涉及过程和材料处理/储存工业。更具体地，本公开的实施例涉及用于工业或商业系统的物位和表面温度计量表。
背景技术
工业或商业系统经常利用固体材料处理组件，其从储存容器(例如筒仓和料斗)供给固体材料(例如，谷物、粉末等)。这种系统依赖于与使用物位计量表系统确定的储存材料的物位或容积有关的信息。
工业过程控制系统中用于测量固体材料的物位和/或容积的大多数物位计量表系统(例如导波雷达、非接触式雷达和声学相位阵列技术)利用自上而下测量。这些设备基于从设备发射的信号从材料表面反射并返回设备所花费的时间来确定容器中材料的物位或容积。
导波雷达物位计量表(例如美国专利9,228,877中描述的导波雷达物位计量表)利用波导或探头将发射的信号(例如，微波信号)传导到材料的表面，并接收来自表面的反射信号。导波雷达能够处理不均匀的材料表面，这是因为发射的信号由于探头的引导而非常紧凑。
非接触式雷达物位计量表系统(例如美国专利9,746,366中描述的非接触式雷达物位计量表系统)从天线向材料表面发射高频电磁辐射信号，并基于接收的回波信号来确定材料物位。非接触式雷达受到不均匀表面的影响，这是因为很多信号不会直接反射回来，而是可能被重定向为远离设备。通过收集来自集中区域的若干回波，然后将它们合并为表示测量区域的平均值的单个回波，来确定材料表面的平均物位。
声学相位阵列物位计量表(例如美国专利5,337,289中描述的声学相位阵列物位计量表)利用发射器和接收器阵列来“扫描”被监测的材料表面并提供针对材料表面的区域的物位测量值。发射器将超声能量信号定向到材料表面，并且接收器接收来自材料表面的超声能量信号的回波。这种声学相位阵列计量表能够对具有不均匀材料表面的存储材料进行物位或容积测量，由此可以计算平均物位或容积。
一种示例性声学相位阵列物位计量表是RosemountTM5708固体扫描器。该设备利用具有三个声学天线的阵列，每个声学天线包括发射器和接收器的阵列，其产生低频声学信号并接收来自存储容器中包含的材料表面的多个回波信号。内置数字信号处理器(DSP)以数字方式对回波信号进行采样和分析，并且产生存储材料的物位和容积的准确测量。这些测量用于产生容器内材料表面的位置和形式的3D表示，用于在远程计算机屏幕上显示。
在大量固体材料储存应用中，重要的是维持适当的环境条件以防止可能不利地影响产品质量的条件。风险来源包括温度过高、潮湿和昆虫。使用通风和其他环境控制系统来控制条件，以维持适当的湿度和温度水平，以避免霉菌、腐败和昆虫侵袭。
基于材料表面的温度，经常可以在储存材料的表面上检测到不利的环境条件。例如，冷凝可能在储存容器内的大量货物的凉爽表面上形成。如果冷凝进行，它可能导致产品中不可接受的湿度水平，导致腐败和损失。食草昆虫经常聚集在材料表面上/附近并在材料表面上产生热点。
环境控制系统可以利用温度测量设备来检测不利的环境条件，例如温度电缆或探头。然而，这种温度探头受到来自大量货物的应力并且可能随着时间而劣化，这可能导致昂贵的维护。此外，温度探头提供点温度测量值，并且无法检测探头之间的温度问题。因此，使用这种温度探头可能无法提供准确的表面温度测量值，这可能导致未检测到的不利环境条件。
发明内容
本公开的实施例涉及物位和表面温度计量表(例如用于工业或商业系统)以及使用该计量表的方法。在一些实施例中，物位和表面温度计量表包括壳体结构、物位扫描器和温度扫描器。物位扫描器由壳体结构支撑，并且被配置为生成在表面上的多个位置处的过程材料表面的表面物位测量值。温度扫描器由壳体结构支撑，并且被配置为生成在表面上的多个位置处的过程材料表面的温度测量值。
在该方法的一个实施例中，物位和表面温度计量表被安装在包含过程材料在内的过程容器上。该计量表包括附接到过程容器的壳体结构、由壳体结构支撑的物位扫描器、以及由壳体结构支撑的温度扫描器。使用物位扫描器在表面上的多个位置处生成过程材料表面的表面物位测量值。使用温度扫描器来生成在表面上的多个位置处的所述表面的温度测量值。
提供本概要以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本概要不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中提到的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的示例性过程控制系统的简化图。
图2是根据本公开的实施例的示例性过程控制系统的简化框图。
图3是根据本公开的实施例的安装到过程容器的示例性物位和温度计量表的侧视图，其一部分以截面图示出。
图4和5是根据本公开的实施例的示例性物位和表面温度计量表的仰视图。
图6是根据本公开的实施例的用于温度扫描器的环绕件和示例性除尘设备的简化侧视截面图。
图7是根据本公开的实施例的物位测量值的示例性3D图形表示。
图8是根据本公开的实施例的温度测量值的示例性2D图形表示。
图9是根据本公开的实施例的物位和温度测量值的示例性3D图形表示。
图10是示出了根据本公开的实施例的示例性方法的流程图。
具体实施方式
以下参考附图更全面地描述本公开的实施例。使用相同或相似的附图标记所识别的元素指的是相同或相似的元素。然而，本公开的各种实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为受限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且将向本领域技术人员完全传达本公开的范围。
图1示出了包括根据本公开实施例的物位和温度计量表102在内的示例性过程控制系统100。例如，计量表102可以被安装在过程容器104上，其如图1所示，且过程容器104的一部分被切开以露出容器内部。容器104可以采用任何合适的形式，例如罐、箱或料斗。例如，颗粒或粉末材料之类的固体过程材料106被包含在容器104中。容器104可以存储用于材料处理组件108(例如，螺旋输送器、输送机、吊具等)的材料106，该材料处理组件108可以向材料加工组件供给材料106以进行加工。环境控制系统110(通风装置、加热器、冷却器等)可用于控制容器104内的环境条件，例如温度和湿度。
图2是根据本公开的实施例的系统100的简化框图。物位和温度计量表102包括物位扫描器112和温度扫描器114。物位扫描器被配置为生成表面116上的多个位置处与材料106的物位表面116相关的表面物位或容积信息或测量值(下文称为“物位测量值”)，其可指示或用于确定容器104内的材料106的物位或容积。温度扫描器114被配置为生成表面116上的多个位置处的过程材料表面116的温度信息或测量值(下文中称为“温度测量值”)。
计量表102包括控制器120，其可以表示控制计量表102的组件以执行本文描述的一个或多个功能的一个或多个处理器(即，微处理器、中央处理单元等)。可以响应于对程序指令的执行来执行这些功能，程序指令可以本地存储在计量表102的非暂时性计算机可读介质或存储器121中、或其他位置。存储器121还可以存储来自物位扫描器112的物位测量值122和来自温度扫描器114的温度测量值124，如图2所示。
在一些实施例中，控制器120可以使用合适的通信电路128向计算设备126(例如，计算机、膝上型计算机、移动设备等)传送表面物位和温度测量值结果。因此，计算设备126表示一个或多个处理器，用于响应于对程序指令的执行而执行本文所述的功能，该程序指令可以存储在计算设备126的存储器(即，非暂时性计算机可读介质)或另一位置。计算设备126可以远离计量表102定位，例如在控制室130中，如图1所示。
通信电路128可以使用包括有线和/或无线通信链路上的模拟和/或数字通信协议在内的任何合适技术与计算设备126通信(即，发送和接收数据)。在一些实施例中，通信电路通过双线控制环路132(图1)向计算设备126传送物位测量值122、温度测量值124和/或其他数据。在一些实施例中，控制环路132包括4～20毫安过程控制环路，其中，物位和/或温度信息可以由例如流过控制环路132的环路电流的电平来表示。另外，计量表102可以由流过控制环路132的电流供电。通信电路128还可以使用合适的数字通信协议来传送数据，例如通过根据
Figure BDA0001815346770000051
通信标准或另一数字通信协议将数字信号调制到双线控制环路132的模拟电流电平上。也可以采用包括FieldBus和Profibus通信协议在内的其他纯数字技术以及诸如IEC 62591之类的无线协议。
图3是根据本公开的实施例的安装到过程容器104的示例性物位和温度计量表102的侧视图，过程容器104的一部分以截面图示出。在一些实施例中，计量表102包括支撑物位扫描器112和温度扫描器114的壳体结构140，如图3所示。
物位扫描器112被配置为生成在表面116上的多个位置处的表面物位测量值122。在一些实施例中，物位扫描器112包括传统的相位阵列物位计量表系统，例如在上面讨论的RosemountTM5708固体扫描器中实现的系统或其他合适的相位阵列物位计量表系统。因此，物位扫描器112的一些实施例包括多个声学天线142(例如声学天线142A、142B和142C)以及被配置为使用声学天线142执行物位测量以生成物位测量值122的物位测量电路144，如图2所示。每个声学天线142包括传统的发射器145和接收器146的阵列，用于实现声学相位阵列物位测量。通常，各个发射器145被配置为向材料表面116上的位置发射声学信号148A。声学信号148A从表面116反射，作为由接收器146检测的回波信号148B。物位测量电路基于从发射器145发射声学信号148A到接收器146接收对应的回波信号148B所经过的时间来确定到表面116上的各个位置的距离。可以向控制器120传送物位测量值122并将其作为物位测量值122存储在存储器121中。另外，可以使用通信电路128向远程计算设备126传送物位测量值122。
在一些实施例中，由物位扫描器112产生的物位测量值122各自包括物位122A(例如，距离)和表面116上与该物位相对应的位置122B，如图2所示。物位122A可以指示从计量表102到表面116的距离。备选地，物位122A可以基于容器104的预定尺寸来指示从表面116到容器104的底部的距离。例如，位置122B可以包括对表面116上的位置的任何合适的指示，例如坐标。备选地，可以基于接收器146到表面116上的位置的映射来确定位置122B。
物位测量值可以由物位测量电路144、控制器120或计算设备126来处理，以根据传统技术来生成容器104中的过程材料106的容积物位。该计算需要关于过程容器104的尺寸的信息，该信息可以作为过程容器信息150被存储在存储器121中，如图2所示。备选地，该过程容器信息可被存储在计算设备126的存储器中。
温度扫描器114可采用任何合适的形式，同时提供所需的在过程材料表面116上的多个位置处的温度测量值。在一些实施例中，温度扫描器114包括热成像设备160，如图2所示。设备160可包括光学器件162、红外检测器阵列164和温度测量电路166。光学器件162可包括透镜、反射镜和/或其他光学设备，以光学处理来自材料表面的红外光(箭头168)，以将红外光168的一部分向阵列164的各个红外检测器引导。红外检测器164各自生成对应于所接收的红外光168的红外电平信号(箭头170)。温度测量电路166基于红外电平信号170来生成温度测量值124。
在一些实施例中，这些温度测量值124中的每一个温度测量值包括温度124A和位置124B，其可以存储在存储器121中，如图2所示。温度124A指示基于接收器146中的一个或多个接收器接收的红外光的测量温度。位置124B指示表面116上对应于测量温度的位置。位置124B可包括对表面116上的位置的任何合适的指示，例如坐标。备选地，可以基于红外检测器164到表面116上的位置的映射来确定位置124B。
在一些实施例中，通过从壳体140的基部182延伸的环绕件(surround)180在容器104内部对物位扫描器112和温度扫描器114的组件进行保护使其免受环境影响，如图3所示。环绕件180还可以将扫描器112和114的组件彼此隔离，并将组件聚焦在材料表面116的期望部分上。在一些实施例中，环绕件180具有开放的远端184，并且物位扫描器112和温度扫描器114的组件位于环绕件180的近端186附近。例如，热图形成像设备160的光学器件162可以定位在环绕件180的近端186附近，如图2所示。在一些实施例中，环绕件180中的每一个是圆锥形的并且朝向近端186逐渐变细。开放的远端184允许红外光168到达热图形成像设备160的光学器件162，并且允许从每个声学天线142到过程材料表面116发射声学信号148A，以及允许接收从表面116到声学天线142的声学回波学信号148B。
环绕件180和对应的声学天线142和温度扫描器114可以以不同的配置来布置。图4和5是物位和表面温度计量表102的仰视图，示出了根据本公开的实施例的示例性配置。在一个实施例中，对应于声学天线142A～C的环绕件180和对应于温度扫描器114的环绕件180中的每个环绕件可以在基部182上彼此成角度地错位，如图4所示。根据另一示例性实施例，对应于温度扫描器114的环绕件180位于基部182的中心，而对应于声学天线142A～C的环绕件180围绕温度扫描器114彼此成角度地错位，如图5所示。也可以使用声学天线142A～C和温度扫描器114的其他布置。
随着时间的过去，灰尘和碎屑可能粘附到环绕件180上，这可能妨碍扫描器112和114的表面物位和温度测量。物位和温度计量表102的一些实施例包括一个或多个除尘设备190(图2)，每个除尘设备被配置为从对应的环绕件180清除灰尘，以便提供通畅的通路以进行温度和物位测量。虽然在图2中仅示出了用于温度扫描器114的环绕件180的除尘设备190以简化附图，然而可以理解：除尘设备190的实施例也可以与物位扫描器112的环绕件180一起使用。
图6是根据本公开的实施例的用于温度扫描器114的环绕件180和示例性除尘设备190的简化侧视截面图。除尘设备190的一些实施例包括附接到环绕件180的振动器192，如图6所示。振动器192可以包括振动设备，例如由电机围绕例如从质量块的重心移位的轴来可旋转地驱动的质量块、或者另一合适的振动设备。由振动器192生成的振动来振动环绕件180并抖落粘附在环绕件180上的灰尘和碎屑。在一些实施例中，温度扫描器114的组件与振动器192引起的振动隔离。这可以通过不直接将组件附接到环绕件180，如图6所示，或者通过在物位扫描器112的组件和环绕件180之间包括传统的振动隔离结构来实现。
在一些实施例中，除尘设备190包括具有喷嘴196的空气吹扫系统194，喷嘴196被配置为将空气流定向到环绕件180的内部198中，如图6所示。空气吹扫系统194可包括压缩空气源，其通过喷嘴196向环绕件180的内部198输送，以从环绕件180的壁上吹掉灰尘和碎屑。
在一些实施例中，计算设备126被配置为在显示器200(图2)上显示物位测量值122和温度测量值124的至少一个图形表示202。显示器200可以是包括与计算设备126集成的显示器或单独的显示单元在内的任何传统显示器。物位测量值的图形表示202可以包括过程容器104中包含的过程材料106的物位的二维(2D)和/或三维(3D)图形表示。例如，测量的物位的2D图形表示可包括容器中的过程材料106的平均物位、沿过程材料表面116的不同位置处的实际测量物位的剖面、或另一合适的图形表示。图7示出了物位测量值122的示例性3D图形表示202L，其基于由物位测量值122提供的物位122A和位置122B信息。物位测量值122的图形表示202L可以包括表示实际容器104的虚拟容器104′，和表示容器104中包含的材料106的实际表面116的虚拟表面116′。虚拟表面116′的轮廓表示在表面116上的其对应位置124B处的测量的物位124A。物位测量值的这样的3D图形表示可以以与使用RosemountTM5708固体扫描器结合Emerson 3D视觉/3D多视觉应用软件的系统所生成的图形标识相同或类似的方式来生成。
在一些实施例中，计算设备126可以在显示器200上产生温度测量值124的2D图形表示202T，如图8所示，其传达由温度测量值124提供的温度124A和位置124B信息。不同的温度可以由不同的颜色、阴影或其他合适的图形表示来指示。例如，温度测量值124的2D图形表示202T中的每个框可以指示红外检测器164之一的单独温度测量值、或者一组红外检测器164的一组温度测量值的平均值。较浅的阴影框可能表示较低的温度，并且较深的阴影框可能表示较高的温度。因此，图8中所示的温度测量值124的示例性2D图形表示202T可以用于指示区域206中的热点或冷点，其可以例如分别指示昆虫侵袭或冷凝池。
在一些实施例中，计算设备126被配置为在物位测量值122的3D图形表示202L上覆盖温度测量值124的2D图形表示202T，以形成物位和温度测量值的组合3D图形表示。图9中示出了一个示例性组合3D图形表示202LT，其通常将图8中提供的温度测量值124的2D图形表示202T组合在图7中提供的物位测量值122的3D图形表示202L上。物位测量值122和温度测量值124的组合的这种图形表示可以快速地向用户传达有用信息，该信息可以用于改进对对正存储在容器104中的过程材料106可能有害的条件的控制。
因此，在一些实施例中，过程控制系统100可以显示3D图形表示202LT，其示出了过程容器104的虚拟表示104′内的虚拟过程材料表面116′上的物位和温度测量值122和124这二者。由3D图形表示202LT提供的信息可以允许用户减少环境控制系统110的能量消耗，并且通过对过程容器104内的环境的精准控制来更快地响应，以防止形成针对过程材料106的不利条件。这可以更有效和高效地使用环境控制系统110和材料处理组件108。更有效地使用环境控制系统110还可以通过更少的停机时间和系统维护来降低成本。
在一些实施例中，计量表102和/或计算设备126被配置为基于温度测量值124来执行诊断。例如，该诊断可以将过程材料106的表面116上的测量温度与一个或多个阈值温度进行比较，以确定过程容器104中是否存在不利条件。例如，可以分析温度测量值124以确定过程材料表面116上是否存在冷点或热点，例如点206(图8和9)所示，这可能指示针对过程材料106的不利条件，例如冷凝区域、侵袭区域或其他不利条件。在一些实施例中，计算设备126被配置为基于温度测量值124来生成警报，例如当表面116上的一个或多个测量温度超过或低于指示针对过程材料106的不利条件的一个或多个阈值时。在一些实施例中，可以在显示器200上产生警报。备选地，可以使用输出设备208来生成警报，输出设备208可以提供可听或可视警报。其他警报包括可能向移动设备发送的消息通知和其他警报。
本公开的另外的实施例涉及在过程控制系统100中使用物位和温度计量表102的方法。图10是示出了根据本公开的实施例的示例性方法的流程图。在该方法的210处，将物位和表面温度计量表102安装在包含过程材料106在内的过程容器104上，例如如图1和3所示。可以根据本文描述的实施例来形成计量表102。在一个实施例中，计量表102包括附接到过程容器104的壳体结构140、由壳体结构140支撑的物位扫描器112、以及由壳体结构140支撑的温度扫描器114。
在该方法的212处，使用物位扫描器112在表面116上的多个位置处生成过程材料106的表面116的表面物位测量值122。在一些实施例中，物位扫描器112包括相位阵列物位计量表系统，其包括多个声学天线142和物位测量电路144。在一个实施例中，在步骤212中，通过使用每个声学天线142向表面116发射声学信号148A，并且使用声学天线142接收来自表面116的与发射的声学信号148A的反射相对应的回波信号148B，来生成物位测量值122。然后，根据常规技术，使用例如物位测量电路144(图2)，基于接收的回波信号144B来生成物位测量值122。
在该方法的214处，使用温度扫描器114在表面116上的多个位置处生成表面116的温度测量值124。在步骤214的一些实施例中，温度扫描器包括热图形成像设备160，其包括光学器件162、红外检测器阵列164和温度测量电路166，如图2所示。步骤214的方法的一个实施例包括通过光学器件162在每个红外检测器164处接收红外光168，并基于所接收的红外光168使用红外检测器164来生成红外电平信号170。然后，在步骤214中，基于红外信号170，使用例如温度测量电路166(图2)来生成温度测量值124。
在该方法的一些实施例中，使用例如通信电路128(图2)向计算设备126传送物位测量值122和温度测量值124。在一些实施例中，每个温度测量值包括温度124A和材料表面116上对应于温度124A的位置124B，并且每个物位测量值122包括物位122A和材料表面116上对应于物位122A的位置124B。作为结果，温度测量值124将红外检测器164测量的温度映射到材料表面116上，并且物位测量值122将声学天线142测量的物位映射到过程材料表面116上。
在该方法的一些实施例中，物位测量值122和温度测量值124的一个或多个图形表示202被显示在计算设备126的显示器200上。这种图形表示202的示例包括：图7所示的物位测量值122的3D图形表示202L、图8所示的温度测量值124的2D图形表示202T、和图9所示的组合物位和温度测量值的3D图形表示202LT。在一些实施例中，3D图形表示202LT包括温度测量值124在材料表面116的3D表示116′上的映射。
在一些实施例中，热图形成像设备160包括从壳体结构140延伸的环绕件180，例如壳体结构140的基部182。如上所述，光学器件162可被支撑在环绕件180的近端186处，并且被配置为通过环绕件180的远端184处的开口来接收红外光168。在该方法的一些实施例中，使用除尘设备190从环绕件180上清除灰尘。环绕件180的此清除可包括使用振动器192振动环绕件180，和/或使用除尘设备190的喷嘴106向环绕件180的内部198吹气，如图6中大致所示。
尽管已经参考优选实施例描述了本公开的实施例，但是本领域技术人员将认识到：在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。

Claims (18)

1.一种用于测量过程材料存储的环境条件的物位和表面温度计量表，包括：
壳体结构，被配置为耦接到包含过程材料在内的过程容器；
物位扫描器，由所述壳体结构支撑，并且被配置为生成在由固体形成的过程材料表面上的多个位置处的表面物位测量值；以及
温度扫描器，由所述壳体结构支撑，并且被配置为生成在所述过程材料表面上的多个位置处的所述过程材料表面的温度测量值，
其中，所述温度扫描器包括热成像设备，所述热成像设备包括：
光学器件；
红外检测器阵列，每个红外检测器被配置为基于由该红外检测器通过所述光学器件接收的红外光来生成红外电平信号；以及
温度测量电路，被配置为基于所述红外电平信号来生成温度测量值。
2.根据权利要求1所述的计量表，其中，所述物位扫描器包括相位阵列物位计量表系统，所述相位阵列物位计量表系统包括：
多个声学天线，每个声学天线被配置为朝向所述过程材料表面发射声学信号，并且接收来自所述过程材料表面的与声学信号的反射相对应的回波信号；以及
物位测量电路，被配置为基于接收的回波信号来生成物位测量值。
3.根据权利要求2所述的计量表，还包括控制器，所述控制器被配置为使用通信电路向计算设备传送所述物位测量值和所述温度测量值。
4.根据权利要求3所述的计量表，其中：
所述温度测量值中的每个温度测量值包括温度和材料表面上与该温度相对应的位置；以及
所述物位测量值中的每个物位测量值包括物位和材料表面上与该物位相对应的位置。
5.根据权利要求1所述的计量表，还包括从所述壳体结构延伸的环绕件，其中，所述热成像设备的所述光学器件被支撑在所述环绕件的近端处并且被配置为通过所述环绕件的远端处的开口来接收所述红外光。
6.根据权利要求5所述的计量表，其中，所述环绕件是圆锥形的并且朝向所述近端逐渐变细。
7.根据权利要求5所述的计量表，还包括除尘设备，所述除尘设备被配置为从所述环绕件上清除灰尘。
8.根据权利要求7所述的计量表，其中，所述除尘设备包括附接到所述环绕件的振动器。
9.根据权利要求8所述的计量表，其中，所述热成像设备与所述振动器生成的振动隔离。
10.根据权利要求7所述的计量表，其中，所述除尘设备包括空气吹扫系统，所述空气吹扫系统包括喷嘴，所述喷嘴被配置为将空气流定向到所述环绕件的内部。
11.一种用于测量过程材料存储的环境条件的方法，包括：
在包含由固体形成的过程材料在内的过程容器上安装物位和表面温度计量表，所述计量表包括：
附接到所述过程容器的壳体结构；
由所述壳体结构支撑的物位扫描器；以及
由所述壳体结构支撑的温度扫描器；
使用所述物位扫描器来生成在过程材料表面上的多个位置处的过程材料表面的表面物位测量值；以及
使用所述温度扫描器来生成在所述表面上的多个位置处的所述表面的温度测量值，其中：
所述温度扫描器包括热成像设备，所述热成像设备包括：
光学器件；
红外检测器阵列；以及
温度测量电路；以及
生成温度测量值包括：
通过所述光学器件在每个红外检测器处接收红外光；
基于接收的红外光使用红外检测器来生成红外电平信号；以及
基于红外信号来生成温度测量值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述物位扫描器包括相位阵列物位计量表系统，所述相位阵列物位计量表系统包括：
多个声学天线；以及
物位测量电路；以及
生成表面物位测量值包括：
使用每个声学天线向所述表面发射声学信号；
使用声学天线接收来自所述表面的与发射的声学信号的反射相对应的回波信号；以及
基于接收的回波信号来生成物位测量值。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：向计算设备传送所述物位测量值和所述温度测量值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
所述温度测量值中的每个温度测量值包括温度和材料表面上与该温度相对应的位置；以及
所述物位测量值中的每个物位测量值包括物位和材料表面上与该物位相对应的位置。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：在所述计算设备的显示器上显示所述物位测量值和所述温度测量值的图形表示。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述物位测量值的图形表示包括所述过程材料的表面的3D表示，并且所述温度测量值的图形表示包括所述温度测量值在所述表面的3D表示上的映射。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括：基于所述温度测量值来生成警报。
18.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述热成像设备包括从所述壳体结构延伸的环绕件，其中，所述光学器件被支撑在所述环绕件的近端处，并且被配置为通过所述环绕件的远端处的开口来接收所述红外光；以及
所述方法包括使用除尘设备从所述环绕件上清除灰尘，包括以下各项之一：使用除尘设备的振动器来振动所述环绕件、以及使用所述除尘设备的喷嘴向所述环绕件的内部吹气。
CN201811144676.2A 2018-06-22 2018-09-28 物位和表面温度计量表 Active CN110631659B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/016,093 US10816405B2 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Level and surface temperature gauge
US16/016,093 2018-06-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110631659A CN110631659A (zh) 2019-12-31
CN110631659B true CN110631659B (zh) 2021-05-11

Family

ID=66278854

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201821596456.9U Expired - Fee Related CN208818300U (zh) 2018-06-22 2018-09-28 物位和表面温度计量表
CN201811144676.2A Active CN110631659B (zh) 2018-06-22 2018-09-28 物位和表面温度计量表

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201821596456.9U Expired - Fee Related CN208818300U (zh) 2018-06-22 2018-09-28 物位和表面温度计量表

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10816405B2 (zh)
EP (1) EP3775797A1 (zh)
CN (2) CN208818300U (zh)
WO (1) WO2019245733A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7211133B2 (ja) 2019-02-12 2023-01-24 セイコーエプソン株式会社 印刷装置の生産方法
JP2020128056A (ja) 2019-02-12 2020-08-27 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7247625B2 (ja) 2019-02-12 2023-03-29 セイコーエプソン株式会社 電子機器
JP7298173B2 (ja) * 2019-02-12 2023-06-27 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7322420B2 (ja) * 2019-02-12 2023-08-08 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7305973B2 (ja) 2019-02-12 2023-07-11 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7322419B2 (ja) * 2019-02-12 2023-08-08 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7255217B2 (ja) * 2019-02-12 2023-04-11 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7326988B2 (ja) 2019-08-20 2023-08-16 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7400260B2 (ja) 2019-08-20 2023-12-19 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7334535B2 (ja) 2019-08-20 2023-08-29 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7404707B2 (ja) 2019-08-20 2023-12-26 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
US11858145B2 (en) * 2021-03-08 2024-01-02 Grain Weevil Corporation Surface management of piled grain
US12037185B2 (en) 2020-03-09 2024-07-16 Grain Weevil Corporation Bulk store slope adjustment
JP7501016B2 (ja) 2020-03-17 2024-06-18 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7452132B2 (ja) 2020-03-17 2024-03-19 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
JP7452133B2 (ja) 2020-03-17 2024-03-19 セイコーエプソン株式会社 印刷装置
US11703371B1 (en) 2020-04-06 2023-07-18 Devicesolutions Bin material measurement

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3544710A (en) * 1966-09-12 1970-12-01 Centre Nat Rech Metall Method of controlling the operation of a shaft furnace
US4322627A (en) * 1978-12-06 1982-03-30 Centre De Recherches Metallurgiques-Centrum Voor Research In De Metallurgie Apparatus for monitoring the surface of the charge of a shaft furnace
US4339664A (en) * 1979-04-18 1982-07-13 Pharos Ab Method and apparatus for registration of topography
CN102686988A (zh) * 2009-12-29 2012-09-19 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定至少一个过程变量的设备
CN106537126A (zh) * 2014-08-01 2017-03-22 普通感应股份有限公司 利用温度感测来优化的液体测量系统、装置和方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004913A (en) * 1982-08-06 1991-04-02 Marcos Kleinerman Remote measurement of physical variables with fiber optic systems - methods, materials and devices
US5337289A (en) 1993-07-16 1994-08-09 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Phased-array ultrasonic surface contour mapping system and method for solids hoppers and the like
WO2001060718A2 (en) * 2000-02-17 2001-08-23 Bintech. Lllp Bulk materials management apparatus and method
US6615657B2 (en) * 2001-01-04 2003-09-09 Rosemount Aerospace, Inc. Built-in test procedure for non-intrusive ultrasonic level sensing
US7363812B2 (en) 2005-11-09 2008-04-29 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge with variable transmission power
US7562570B2 (en) * 2006-03-13 2009-07-21 Oleumtech Corporation Ultrasonic oil/water tank level monitor having wireless transmission means
EP2045586A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-08 Siemens Milltronics Process Instruments Inc. A method and system for measuring the fill level of a material
US8872694B2 (en) 2010-12-30 2014-10-28 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauging using frequency modulated pulsed wave
US9513153B2 (en) 2010-12-30 2016-12-06 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauging using frequency modulated pulsed wave
US8686895B2 (en) 2011-04-29 2014-04-01 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauge system with higher order harmonic regulation
US8497799B2 (en) 2011-05-24 2013-07-30 Rosemount Tank Radar Ab FMCW-type radar level gauge
US9085381B2 (en) * 2012-02-17 2015-07-21 S7 Ip Holdings, Llc Load fill sensor system for grain trailers
US9228877B2 (en) 2012-09-26 2016-01-05 Rosemount Tank Radar Ab Guided wave radar level gauge system with dielectric constant compensation through multi-frequency propagation
US9024807B2 (en) * 2012-09-27 2015-05-05 Rosemount Tank Radar Ab Verification of a level gauge system
DE202013102514U1 (de) 2013-06-11 2013-06-17 Vega Grieshaber Kg Füllstandmessgerät zur Feuchtigkeitsbestimmung
US9952084B2 (en) 2013-10-10 2018-04-24 Apm Automation Solutions Ltd Increasing signal to noise ratio of acoustic echoes by a group of spaced apart acoustic transceiver arrays
EP3105554B1 (de) * 2014-02-11 2020-01-15 VEGA Grieshaber KG Topologiebestimmung einer füllgutoberfläche
US20180328777A1 (en) * 2014-04-04 2018-11-15 Nectar, Inc. Content quantity detection using digital signal analysis
US9746366B2 (en) 2014-12-01 2017-08-29 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauging

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3544710A (en) * 1966-09-12 1970-12-01 Centre Nat Rech Metall Method of controlling the operation of a shaft furnace
US4322627A (en) * 1978-12-06 1982-03-30 Centre De Recherches Metallurgiques-Centrum Voor Research In De Metallurgie Apparatus for monitoring the surface of the charge of a shaft furnace
US4339664A (en) * 1979-04-18 1982-07-13 Pharos Ab Method and apparatus for registration of topography
CN102686988A (zh) * 2009-12-29 2012-09-19 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定至少一个过程变量的设备
CN106537126A (zh) * 2014-08-01 2017-03-22 普通感应股份有限公司 利用温度感测来优化的液体测量系统、装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3775797A1 (en) 2021-02-17
US10816405B2 (en) 2020-10-27
WO2019245733A1 (en) 2019-12-26
US20190391018A1 (en) 2019-12-26
CN208818300U (zh) 2019-05-03
CN110631659A (zh) 2019-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110631659B (zh) 物位和表面温度计量表
US20090093983A1 (en) Method and system for measuring the fill level of a material
CN107505603B (zh) 用于测试车用天线罩体的发射属性和反射属性的方法和设备
US11493377B2 (en) System for sensing flowable substrate levels in a storage unit
US12019137B2 (en) Radar sensor, interchangeable radar sensor arrangement, field device and container
EP2149127B1 (en) Method for monitoring a package, sentinel indicator system and logistics system
CN109253776B (zh) 一种雷达多点物位测量3d成像仪
US10254145B2 (en) Level indicator featuring optimized energy supply
CN107025428A (zh) 用于有限空间的具有复合功能的红外辐射火灾检测器
US20150168202A1 (en) Fill-level measuring device and apparatus for determining the dielectric constant
JP2005536737A (ja) レベル測定及びアラームのためのシステム
CN106164626A (zh) 容器轮廓和缺陷轮廓的识别
US7610805B2 (en) Combination capacitive proximity sensor and ultrasonic sensor for material level monitoring
US20230130890A1 (en) Sensor assembly with alignment device
EP3415947A1 (en) Radar sensor, container for bulk material, such as waste, and method for determining the fill degree of a detection area and more preferably of a container for bulk material, such as waste
US7310046B2 (en) Method for eliminating reading errors in a non-contact microwave solids flow meter
US20230160738A1 (en) Self-sufficient display for fill level and limit level measuring devices
US20220253794A1 (en) Apparatus and method for sensing fullness of storage bin
JPH0712954A (ja) 地中埋設物探知方式及び装置
CN114026381A (zh) 厚度测量系统和方法
CN112762979B (zh) 双重传感器
JP7199112B1 (ja) 測定器具
US20230273060A1 (en) Method for distributed determination of a fill level or limit level
CN1350163A (zh) 低密度粉末料位超声波连续测量仪
JPH0666620A (ja) 超音波レベル計

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant