CN1957237A - 用于传感容器内液位的波导管的测试设备 - Google Patents

Abstract

一种用于传感容器(308)内液位(304、306)的波导管(302)的测试设备(300)。所述测试设备包括桥接件(310)，所述桥接件具有测试位置(312)，在测试位置桥接件桥接波导管以模拟模拟液位(314)。所述桥接件也具有存储位置(316)。所述桥接件还具有连接到桥接件的致动器(318)，所述致动器在测试位置与存储位置之间移动桥接件。

Description

用于传感容器内液位的波导管的测试设备

背景技术

沿着容器内的波导管(或者波导；waveguide)发射和接收被反射的电磁脉冲的液位变送器是已知的。这些液位变送器提供了指示容器内的液位的一个或更多本地或远程输出。

储存容器中的液位和变送器输出可以长时间段维持不变。操作人员可能不能判断不变的变送器输出(精确地指示不变的液位)与不变的变送器输出(因为波导管或液位变送器故障而停留在固定输出值)之间的差别。例如，污物在波导管上的局部聚集可以引起这种故障。如果液位输出固定，那么流体可能从容器流失，或容器可能被装得过满，且对操作人员没有做出任何警告。

因此，需要一种方法和设备，其能够使操作人员可靠地确定：液位变送器输出不变是由于液位不变导致的还是由于故障导致的。

发明内容

本发明披露了一种用于波导管的测试方法和测试设备，该波导管用于传感容器内的液位。所述测试设备包括桥接件。所述桥接件具有测试位置，在测试位置桥接件桥接波导管以模拟一个模拟液位。桥接件也具有存储位置，在存储位置桥接件没有桥接波导管。

测试设备也包括连接到桥接件的致动器。所述致动器使桥接件在测试位置与存储位置之间移动。

在本领域普通技术人员在审阅详细说明和相关附图时，本发明的其它特征和优点对他们是显而易见的。

附图说明

图1显示安装在存储容器上的示范性的产品液位变送器；

图2简要显示产品液位变送器的示范性电路的方框图；

图3显示测试设备的第一实施例的方框图；和

图4示意显示测试设备的第二实施例。

具体实施方式

在下述实施例中，方法和设备使操作人员能够测试液位变送器和波导管，以便找出是因为变送器故障还是因为容器内实际液位没有变化导致变送器的输出不变。操作人员在不对容器内液位进行任何单独测量并且在不改变容器内的液位的情况下，能够完成该测试。

提出了一种测试设备，其包括可以桥接横过波导管的桥接件。使用支撑器在波导管被桥接的测试位置与波导管没有被桥接的存储位置之间移动桥接件。操作人员可以将桥接件移动到测试位置并观察变送器输出。如果波导管运行正常，变送器输出将指示对应于桥接件的液面(或液位)的模拟液位。如果变送器运行不正常，变送器输出将不指示所述模拟液位。

图1说明示范性的产品液位变送器100，其安装在工业存储容器102上。产品液位变送器100通过总线104连接到工业处理控制系统(没有示出)。总线104可以是两线的、4-20mA工业电流回路(也称作遥测回路)，所述回路给变送器100提供所有的电能。总线104也可以包括任何已知的工业现场总线，例如Foundation Fieldbus、Profibus、或CAN。总线104也可以包括光纤总线、无线通信链路、以太网、WORLDFIP网、CONTROL NET网、DEVICEBUS网、或与变送器100的环境相适合的任何其它通信链路。可选地，产品液位变送器可以通过另外电源供电，例如太阳能电池板。下面结合图2描述产品液位变送器电路的示例。

产品液位变送器100沿着波导管108将电磁脉冲106发射到容器102内部变动的产品液位(例如液位110或111)上。波导管108(在图1中仅以方框图的形式示出)可以采取多种形式。该被发射的脉冲106从产品液位110(或111)反射回，并作为反射脉冲112返回到变送器100。这存在与被发射的脉冲的行程相关的时间延迟，所述行程为从变送器100到产品液位110、并从产品液位110返回到变送器100。变送器100测量该反射时间延迟，并使用已知的电磁脉冲沿波导管108的传播速度计算变送器100与产品液位110之间的距离。

使用容器的已知尺寸或其它标定数据，变送器计算存储容器内的产品液位(在体积、深度、或质量方面)，并向总线104提供表示产品液位的输出。变送器100以极高的精度和稳定性测量反射时间延迟，并符合连接到总线104的工业处理控制系统(没有示出)的需要。如下面更详细解释的，变送器100也可以向总线104提供第二输出(除了产品液位输出以外)，该第二输出表示，产品液位输出在测试期间临时代表模拟液位，而不是实际被传感液位。该第二输出提供了提醒(或警告)操作人员产品液位输出是模拟输出的优点，并且也向连接到总线104的控制系统提供控制输入，所述控制系统连接到所述总线104，从而控制系统没有响应于所述模拟输出，好像其是实际的传感的输出。

图2示意地显示了产品液位变送器200的示范性实施例。产品液位变送器200包括控制器和总线接口214，所述控制器和总线接口214与总线204接口。总线204可以是两线、4-20mA的回路(或者环路；loop)，该回路向变送器200提供所有的动力。可选地，控制器和总线接口214可以从总线204以外的源获得动力。控制器和接口电路214提供电源电压Vdd，所述电源电压Vdd给变送器200内的所有电路供电。变送器200包括发射电路212，发射电路212沿着线路206将电磁脉冲发射到波导管207。电磁辐射沿着波导管207行进到产品液位208，并从产品液位208沿着波导管207返回到变送器200的线路210。

变送器200可以与在变送器200与产品液位208之间的任何已知类型的电磁波导管连接。例如，波导管可以包括从雷达液位变送器200延伸到产品液位208的各种已知类型的传输线(或波导线)中的任何一种。一根或更多根电线，同轴传输线，空腔波导管，刚性双芯引线，刚性单芯引线，柔性双芯引线或柔性单芯引线可以用作发射在变送器200与产品液位208之间来回的电磁辐射的波导管207。波导管207的使用保证了良好限定的到用于测量的液面208的路径长度，并避免了来自其它表面的杂散反射的问题，该杂散反射在使用简单的辐射天线的情况下可能发生。

产品液位变送器200也包括接收器216，所述接收器216连接到线路210用于接收被反射的辐射。控制器和总线接口214通过线路213连接到发射电路并控制发射电路212。控制器和总线接口214在线路215上连接到接收器216。控制器和总线接口电路214处理在线路215上接收的数据并将该数据转换成液位信号231，该液位信号213被传送到总线204。

当波导管207被桥接件209桥接(如下面结合图3-4更详细描述的)时，在桥接件209处发生反射，模拟与实际液位读数不同的模拟液位读数。模拟液位读数典型地在容器内比实际液位读数高的高度处。该更高的高度提供了不同于实际液位读数的信号特性的模拟液位信号特性。

桥接件的阻抗(或电阻)也可以选择为与实际液位的阻抗不同，这样提供不同振幅的模拟反射信号。该不同振幅的反射信号也是与实际液位读数的信号特性不同的信号特性。

在优选的实施例中，控制器和总线接口电路214被编程以传感这些信号特性中的一个或更多，并向总线204提供第二或诊断输出233。

诊断输出233表示通过线路231的第一或液位输出是实际液位读数还是模拟液位读数。控制器和接口电路214可以根据HART协议或其它已知的信号传输协议，将该诊断信息以被叠加在4-20mA回路电流上的数字信号的形式传递到总线204。该诊断信息警告操作人员和控制系统模拟液位读数不是实际的液位读数。

图2中所示的装置是示范性的。各种已知的、使用波导管的雷达液位系统可以与下面描述的、用于测试该雷达液位系统的运行的装置结合使用。

图3说明用于测试波导管302的测试设备300的第一实施例的方框图，该波导管302传感容器308内变化的液位，例如液位304、306。测试设备300包括桥接件310，桥接件310具有测试位置312，在测试位置312，桥接件310靠近波导管302并桥接波导管302以便模拟模拟液位314。该模拟液位314优选地高于被传感液位304和306中的最高液位。桥接件310也具有与波导管302远离的存储位置316，在存储位置316，桥接件312没有桥接波导管302。波导管302优选地包括一对大致平行的导体。桥接件310优选地包括在测试位置312桥接该平行导体的杆。

在本申请中使用的术语“桥接”指在沿着波导管在模拟液位提供电磁不连续面，所述电磁不连续面将模拟液位信号沿着波导管反射回波导管上面的变送器。该模拟液位信号只需足够大到能够被变送器检测到并可以具有不同于实际被传感的液位信号的一个或更多液位信号特性。桥接件的形状和/或结构可以基于波导管的形状变化。当桥接件足够靠近波导管以引起反射时发生桥接，并且即使桥接件没有物理接触波导管导体时桥接件也可以有效地桥接波导管。

测试设备300也包括致动器318，所述致动器318用于使桥接件与波导管接合和脱离。在一个实施例中，致动器318包括支撑器320和部件324，支撑器320包括轴承322，部件324可移动地安装到轴承322上。在一个优选的布置中，轴承322包括套筒轴承并优选地由与用于围绕容器的材料相同的材料制成。在另一优选布置中，轴承322包括具有孔的金属块，且部件324包括穿过该孔的金属轴。如所示的，金属轴具有垂直的纵向轴线，且金属轴可在金属块内可滑动地移动以提供一定范围的不同的模拟液位。部件324可选地能够被限制滑动以提供固定的模拟液位。该金属块可以包括一部分容器，或是单独的部分。

在该实施例中，部件324在连接点325机械地连接或附着到桥接件310。部件324可致动为在测试位置312与存储位置316之间移动桥接件310。轴承322优选地布置成使部件324和桥接件310电接地以避免静电荷在易燃性蒸汽可能存在的区域内聚集。桥接件310的接地在某些应用中特别是当波导管302包括单个引线导体时，可以提高桥接的效果。轴承322、部件324和桥接件310优选地由不产生火花的材料制成以便在可燃性蒸汽可能存在的区域内使用。

本领域普通技术人员会理解的是，容器308可以包括箱或可选地能够包括沿着更大箱的竖管或静管(stilling pipe)。本领域普通技术人员会进一步理解的是，容器208可以是很窄的静水井，所述静水井与波导管302一起也作为波导管系统的外导体部分。

在此实施例中，操作人员可以使用致动器318致动部件324以将桥接件310移动到测试位置312，然后读取变送器的液位输出。如果液位输出表示模拟液位314，那么操作人员可以推断波导管(以及变送器)工作正常，并且变送器输出不是固定不变的。另一方面，如果桥接件310移动到测试位置312且变送器输出继续提供正常液位读数，那么操作人员可以推断需要对液位系统进行故障检修。一旦操作人员推断波导管工作正常，桥接件310就可以移回到存储位置316，且操作人员可以信赖液位读数是正确的。

图4绘图显示了说明性测试设备400的第二实施例，所述测试设备400用于测试波导管402，所述波导管402传感容器内的变化液位，例如液位404。液位变送器440包括变送器电子壳体442和变送器安装凸缘444。波导管402穿过变送器安装凸缘444并连接到液位变送器440。

容器446具有包括凸缘开口450的容器凸缘448，该凸缘开口450提供进入容器446的入口，以便安装波导管402和测试设备400。变送器安装凸缘444通过螺栓452螺栓连接到容器凸缘448。变送器安装凸缘444也包括圆形通孔454，圆形通孔454是偏心的，但是与凸缘开口450对准。

测试设备400包括桥接件410，该桥接件410显示在测试位置412，在测试位置412，桥接件410靠近波导管402并桥接波导管402，以便模拟模拟液位414。模拟液位414优选地高于最高的被传感的液位404。桥接件410也具有远离波导管402的存储位置416，在存储位置416桥接件没有桥接波导管402。

在该实施例中，波导管402包括一对大致平行的导体403、405。桥接件410优选地包括金属杆，该金属杆在测试位置312将平行的导体403、405彼此桥接。桥接件410连接到轴部件424。轴部件424在用作轴承的圆形通孔54内旋转。

桥接件410具有其安装到轴部件424上的安装点425。安装点425优选地包括铰链从而桥接件410可以向上枢转到轴部件424内的狭槽423内部的位置，以允许测试设备400在通孔454内滑动，以便在已经安装液位变送器440以后，在没有从所述装置中移除变送器440的情况下改进变送器安装。一旦在容器内部，重力就使桥接件410下降到图4中所示的位置。

手柄460连接到轴部件424用于手动转动轴部件424。手柄也用作桥接件410的位置指示器。手柄460优选地指向与桥接件410相同的水平方向，从而桥接件410的位置对熟练的操作人员是自明的。也可以在变送器凸缘444的上表面做记号以更好地指示手柄460的测试位置和存储位置。

可以理解的是，致动器418可以设置有远程致动机构从而用户可以远程致动(或起动)致动器418。如此，例如，用户可以用电子仪器发送信号以将致动器418放置在测试位置412，读取测试信号，然后发送使致动器418脱离并回到存储位置416的信号。

本领域普通技术人员将理解的是，在一个测试设备实施例中示出的特征可以适当地应用到与上述另一测试设备实施例相似或相同的测试设备。基于特定安装环境的需要，支撑器可以布置成允许旋转、滑动或旋转与滑动的组合的致动。支撑器也可以布置为万向悬挂架(gimbal mounting；球窝式接头)，所述万向悬挂架可以提供万向运动或万向运动与滑动运动的组合。

可以包括机械锁或棘爪以便当测试设备不用时将测试设备保持或锁定在存储位置。在同轴波导管系统的情况下，在波导管系统的外导体内可以设置孔以允许桥接件进入波导管并从同轴波导管系统的外导体桥接到中心导体。在想要将容器密封的应用中，支撑器可以被密封。致动部件可以水平布置或在不能进行垂直安装的安装中成角度地布置。致动部件也可以布置成由可以远程控制的电动机致动。也可以设置弹簧来弹簧承载致动部件到存储位置以便避免疏忽地将测试设备留在测试位置。

尽管本发明已经参照优选实施例得到描述，但是本领域普通技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神和保护范围的情况下，可以做出形式和细节上的改变。

Claims (26)

1、一种用于传感容器内液位的波导管的测试设备，所述测试设备包括：

桥接件，所述桥接件具有测试位置，在测试位置桥接件桥接波导管以模拟模拟液位，且所述桥接件具有存储位置，在存储位置桥接件没有桥接波导管；和

致动器，所述致动器连接到桥接件以便在测试位置与存储位置之间移动桥接件。

2、根据权利要求1所述的测试设备，其中所述致动器包括连接到桥接件的部件。

3、根据权利要求2所述的测试设备，其中所述致动器包括轴承，所述部件可移动地安装在所述轴承中。

4、根据权利要求1所述的测试设备，其中所述波导管包括一对大致平行的导体，且所述桥接件包括在测试位置桥接所述导体的杆。

5、根据权利要求1所述的测试设备，进一步包括手柄，所述手柄连接到所述部件以提供手动致动。

6、根据权利要求1所述的测试设备，其中所述致动器被远程致动以在测试位置与存储位置之间移动。

7、根据权利要求1所述的测试设备，进一步包括指示器，所述指示器位于容器外部并指示到测试位置的致动。

8、根据权利要求1所述的测试设备，其中所述模拟液位高于被传感液位。

9、根据权利要求1所述的测试设备，其中所述轴承包括套筒轴承。

10、根据权利要求1所述的测试设备，其中所述轴承包括具有孔的块，且所述部件包括穿过所述孔的轴。

11、根据权利要求10所述的测试设备，其中所述轴具有垂直的纵向轴线。

12、根据权利要求10所述的测试设备，其中所述轴可在所述块内可滑动地移动。

13、根据权利要求10所述的测试设备，其中所述块包括一部分的容器。

14、根据权利要求10所述的测试设备，其中所述块件包括液位变送器凸缘。

15、根据权利要求1所述的测试设备，进一步包括：

液位变送器，所述液位变送器连接到波导管并提供液位输出。

16、根据权利要求15所述的测试设备，其中所述模拟液位包括第一液位信号特性，所述第一液位信号特性与在容器内被传感的液位信号特性不同，且所述液位变送器传感第一液位信号特性并提供诊断输出，所述诊断输出指示所述液位输出是模拟的还是被传感的。

17、一种用于传感容器内液位的波导管的测试设备，所述测试设备包括：

桥接件，所述桥接件具有测试位置，在测试位置桥接件桥接波导管以模拟模拟液位，且所述桥接件具有存储位置，在存储位置桥接件没有桥接波导管；

支撑装置，所述支撑装置支撑桥接件；和

致动装置，所述致动装置致动桥接件以便在测试位置与存储位置之间移动桥接件。

18、根据权利要求17所述的测试设备，其中所述模拟液位高于被传感的液位。

19、根据权利要求17所述的测试设备，其中所述支撑装置包括具有孔的块，且所述部件包括穿过所述孔的轴。

20、根据权利要求19所述的测试设备，其中所述轴可在所述块内可滑动地移动。

21、根据权利要求17所述的测试设备，进一步包括：

液位变送器，所述液位变送器连接到波导管并提供液位输出；且

所述模拟液位包括第一液位信号特性，所述第一液位信号特性与在容器内被传感的液位信号特性不同，且所述液位变送器传感第一液位信号特性并提供诊断输出，所述诊断输出指示所述液位输出是模拟的还是被传感的。

22、一种用于测试传感容器内液位的波导管的方法，所述方法包括：

提供桥接件，所述桥接件可在测试位置与存储位置之间移动，在所述测试位置桥接件桥接波导管以模拟模拟液位，在所述存储位置桥接件没有桥接波导管；和

致动使桥接件在测试位置与存储位置之间移动的部件。

23、根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

借助轴承和可移动安装到轴承上的部件支撑所述桥接件。

24、根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

提供用于致动所述部件的手动致动器。

25、根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

提供用于致动所述部件的远程致动器。

26、根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

将指示器定位在容器外部以指示到测试位置的致动。

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