DK169574B1 - System for determining the vertical distribution of at least one medium - Google Patents

System for determining the vertical distribution of at least one medium Download PDF

Info

Publication number
DK169574B1
DK169574B1 DK084492A DK84492A DK169574B1 DK 169574 B1 DK169574 B1 DK 169574B1 DK 084492 A DK084492 A DK 084492A DK 84492 A DK84492 A DK 84492A DK 169574 B1 DK169574 B1 DK 169574B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
sensor
medium
thermal
barrier
signal processor
Prior art date
Application number
DK084492A
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK84492D0 (en
DK84492A (en
Inventor
Bjoern R Hope
Original Assignee
Bjoern R Hope
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 Bjoern R Hope filed Critical Bjoern R Hope
Publication of DK84492D0 publication Critical patent/DK84492D0/en
Publication of DK84492A publication Critical patent/DK84492A/en
Application granted granted Critical
Publication of DK169574B1 publication Critical patent/DK169574B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Edible Seaweed (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Description

i DK 169574 B1in DK 169574 B1

Den foreliggende opfindelse vedrører et system til bestemmelse af den vertikale fordeling af mindst ét medium, der omgiver en måleindretning, og til bestemmelse af et sted for mindst én grænsezoneposition deraf baseret på forskelle i 5 termiske tilstande og egenskaber ved denne position, somThe present invention relates to a system for determining the vertical distribution of at least one medium surrounding a measuring device and for determining a location for at least one boundary zone position thereof based on differences in thermal states and properties of this position, such as

angivet i indledningen til krav 1 og 3. Ispecified in the preamble to claims 1 and 3. I

Ved opfindelsen kan bestemmes vertikal fordeling af ét eller flere medier, der omgiver måleindretningen, og med hvilken positionerne af til hinanden grænsende lag kan bestemmes på 10 basis af forskellen i arrangementet af ét eller flere termiske sensorelementer eller temperatursensorer, som har en termisk kobling til det medium, der skal måles, idet der tilføres varmeenergi til det medium, som er hosliggende det respektive element eller den respektive sensor, og hvor 15 nævnte position eller positioner registreres som en funktion af størrelsen af den energi, der er absorberet af det medium, der skal måles, i målepunktet, dvs. mediets varmelednings-evne.In the invention, vertical distribution of one or more media surrounding the measuring device can be determined, with which the positions of adjacent layers can be determined on the basis of the difference in the arrangement of one or more thermal sensor elements or temperature sensors having a thermal coupling to it. medium to be measured, applying heat energy to the medium adjacent to the respective element or sensor, and wherein said position or positions are recorded as a function of the amount of energy absorbed by the medium being absorbed. must be measured, at the measuring point, ie. the thermal conductivity of the medium.

I forbindelse med kontinuert overvågning af tanke eller 20 lagerrum er konstant overvågning af positionen og udstrækningen af grænselag samt enhver dannelse af slamzoner nødvendig. Ved en slamzone forstås en blandingszone af de i hovedsagen til hinanden grænsende substanser, men visse udfældningsprodukter kan også være iblandet, såsom voks og 25 andre forurenende stoffer, der har en vægtfylde, som ligger mellem vægtfylden af begge de nærmest liggende hovedmedier, såsom råolie og vand i det foreliggende tilfælde. Grænselagene kan bestå af forskellige former for væske, granulater, luftarter og en kombination af disse. Et særligt formål er i 30 forbindelse med produktion eller lagring på havet eller i forbindelse med store lagringsrum i klipper at tilvejebringe en måleindretning til bestemmelse af positionerne af grænselagene i lagertanke til råolie.In connection with continuous monitoring of tanks or storage rooms, constant monitoring of the position and extent of boundary layers as well as any formation of sludge zones is necessary. A sludge zone is defined as a mixing zone of substantially adjacent substances, but certain precipitating products may also be admixed, such as wax and other contaminants having a density which lies between the density of both of the principal media, such as crude oil and water in the present case. The boundary layers may consist of different forms of liquid, granules, gases and a combination of these. A particular object is to provide, in connection with production or storage at sea or in connection with large storage spaces in rocks, a measuring device for determining the positions of the boundary layers in crude oil storage tanks.

I de nævnte lagringssystemer består grænselagene i hovedsagen 35 af olie/vand, men overgangslag af væske/luftart og væske/- DK 169574 B1 2 bundfald eller andre former for udfældningsprodukter er ikke ualmindelig- Desuden dannes der ofte overgangszoner, specielt ved grænselagspositionerne, som i hovedsagen udgøres af en sammensætning af to eller flere af de komponenter, som skal 5 lagres. De danner såkaldte slamzoner med som følge deraf dannede udfældninger, som kan påvirke måleindretninger eller lignende i uheldig retning.In the said storage systems, the boundary layers in the main case 35 consist of oil / water, but transition layers of liquid / gaseous and liquid / - precipitates or other forms of precipitation products are not uncommon- In addition, transition zones are often formed, especially at the boundary layer positions, as in the main thing consists of a composition of two or more of the components to be stored. They form so-called sludge zones with precipitates formed as a result, which can adversely affect measuring devices or the like.

Derudover giver installationerne i de ovennævnte situationer anledning til store adgangsvanskeligheder og høje omkost-10 ninger i forbindelse med vedligeholdelse, udskiftning, rengøring eller andre former for service.In addition, the installations in the above situations cause great access difficulties and high costs in connection with maintenance, replacement, cleaning or other service.

Der findes forskellige sensorsystemer baseret på termiske effekter.There are various sensor systems based on thermal effects.

Den offentliggjorte europæisk patentansøgning nr. 0052215, 15 indleveret af det tyske VDO i 1981 omhandler et princip, ifølge hvilket et mønster af modstandselementer er ætset ud fra et substrat, som er forsynet med en konstant strøm. Spændingsfaldet over modstandselementerne vil være højere eller lavere afhængig af, om elementet er nedsænket i en 20 væske eller ej. Signalbehandlingselektronik forbinder efterfølgende elementerne, spænding registreres og spændingsniveauet bestemmer, om elementet er fuldstændigt eller delvist nedsænket i væske. Hvis et element er delvist nedsænket, opnås det ekstra niveau ved hjælp af interpolation mellem den 25 del af spændingsfaldet, der er i luft, og den procentdel af spændingsfaldet, der stammer fra den del af elementet, der er nedsænket i væske.Published European Patent Application No. 0052215, 15 filed by the German VDO in 1981 discloses a principle according to which a pattern of resistance elements is etched from a substrate provided with a constant current. The voltage drop across the resistance elements will be higher or lower depending on whether the element is immersed in a liquid or not. Signal processing electronics subsequently connect the elements, voltage is recorded and the voltage level determines whether the element is completely or partially immersed in liquid. If an element is partially submerged, the extra level is achieved by interpolation between the 25 portion of the voltage drop that is in air and the percentage of the voltage drop that results from the portion of the element that is submerged in liquid.

Et antal lignende niveaumålesystemer er fremlagt, specielt i forbindelse med brændstofstanke på skibe, hvori mod-30 standselementer i form af metaltråde eller forskellige former for tynd-tykfilmsteknik er i direkte kontakt med det medium, der skal måles, hvilket også fremgår af fransk patent nr.A number of similar level measurement systems have been provided, especially in connection with fuel tanks on ships, in which resistance elements in the form of metal wires or various types of thin film technique are in direct contact with the medium to be measured, as also disclosed in French patent no. .

2533 311 i navnet Pras Jean Claude. En detaljeret beskrivelse er også givet i VDI-Berichte nr. 509, 1984, side 235-242.2533 311 in the name of Pras Jean Claude. A detailed description is also given in VDI-Berichte No. 509, 1984, pages 235-242.

DK 169574 Bl 3DK 169574 Pg 3

Det er fælles for de ovennævnte måleprincipper, at de hovedsagelig skal anvendes til niveaumåling i brændstoftanke, som indeholder rene produkter, og at målingen foretages for at bestemme grænselaget mellem luft og væske. Ifølge den kendte i 5 teknik skal de selvregulerende elementer desuden være i direkte kontakt med det medium, der skal måles, og lange forbindelseslinier til enkelte måleelementer bør undgås, idet sådanne linier nemt bidrager med fejl. Dette betyder, at signalbehandling bør foregå i umiddelbar nærhed af det selv-10 regulerende element.It is common for the above measurement principles that they are mainly used for level measurement in fuel tanks containing clean products and that the measurement is made to determine the air-liquid interface. In addition, according to the prior art, the self-regulating elements must be in direct contact with the medium to be measured and long connecting lines to individual measuring elements should be avoided, as such lines easily contribute to errors. This means that signal processing should take place in the immediate vicinity of the self-regulating element.

Blandt andre kendte niveaumålesystemer, som anvender termiske effekter til at detektere niveau og grænselag, bør nævnes forskellige niveaumåleorganer, der måler i separate punkter, og i hvilke varmetransporten fra et varmeelement til et 15 medium, som skal måles, måles ved hjælp af et differensregistrerende temperaturmålesystem, som hovedsagelig er baseret på en termosøjle, der omfatter et stort antal af termoelementer, som er serielt forbundet.Among other known level measurement systems that use thermal effects to detect level and boundary layer, mention should be made of different level measuring means measuring at separate points, in which the heat transport from a heating element to a medium to be measured is measured by means of a difference recording temperature measuring system. which is mainly based on a thermocouple comprising a large number of thermocouples which are serially connected.

Da de enkelte målepunkter er forbundet efter hinanden til en 20 egnet signalbehandlingsenhed, vil den termiske transport i hvert målepunkt være et udtryk for det omgivende mediums beskaffenhed. Fra den relevante patentlitteratur kan der henvises til NO-PS 133 517, GB-A 2 134 260, US-PS 2 702 476, US-PS 3 280 627 og DE-OS 19 59 041.Since the individual measurement points are connected consecutively to a suitable signal processing unit, the thermal transport at each measurement point will be an expression of the nature of the surrounding medium. From the relevant patent literature reference is made to NO-PS 133 517, GB-A 2 134 260, US-PS 2 702 476, US-PS 3 280 627 and DE-OS 19 59 041.

25 Med hensyn til anden kendt teknik, som er relevant i forbindelse med en nærmere forståelse af begrebet elementer fremstillet af elektrisk ledende kompositmateriale henvises til DE-C2 26 34 931.25 With respect to other prior art which is relevant for a closer understanding of the concept of elements made of electrically conductive composite material, reference is made to DE-C2 26 34 931.

Det er fælles for måleindretninger af den ovennævnte type, at 30 hvert målepunkt er relativt dyrt og kompliceret, specielt hvis man skal opnå en brugbar kontrast mellem signaler fra forskellige målte medier. Omfattende og bekostelig signalkondi t ioner ing vil være påkrævet, specielt når lave signalniveauer skal transmitteres via lange kabler. Derudover DK 169574 B1 4 kræves der god termisk styring af varmekilden og de termiske masser, der er inkorporeret i systemet, samt en stabilisering af temperaturen af det medium, der skal måles.It is common for measuring devices of the above type that 30 each measurement point is relatively expensive and complicated, especially if a useful contrast is to be obtained between signals from different measured media. Comprehensive and costly signal conditions will be required, especially when low signal levels are to be transmitted via long cables. In addition, good thermal control of the heat source and thermal masses incorporated in the system is required, as well as a stabilization of the temperature of the medium to be measured.

De indledningsvis nævnte målesystemer kendetegnes ifølge 5 opfindelsen ved de træk, som fremgår af respektiv den kendetegnende del af krav 1 og 3.The measurement systems initially mentioned are characterized according to the invention by the features shown in the characterizing part of claims 1 and 3 respectively.

Der opnås ifølge opfindelsen stor fleksibilitet med hensyn til opløsning og signaleffekt, ligesom der opnås en væsentlig omkostningsbesparelse, både hvad angår fremstilling og in-10 stallation. Tilført termisk effekt til målepunkterne afhænger af afgivet termisk effekt, som til gengæld afhænger af den termiske tilstand og egenskab af det omgivende medium. En væsentlig fordel består i, at sensorelementsignalet i form af tilført elektrisk effekt og den nødvendige tilførte strøm til 15 opvarmning af elementet kan foregå over de samme forbindelseslinier.According to the invention, great flexibility is achieved in terms of resolution and signal power, as well as significant cost savings, both in terms of manufacture and installation. Thermal power applied to the measurement points depends on the thermal power delivered, which in turn depends on the thermal state and property of the surrounding medium. A major advantage is that the sensor element signal in the form of supplied electrical power and the necessary supply current for heating the element can be carried over the same connection lines.

Opfindelsen er baseret på termiske principper, idet varme transporteres til det medium, der skal måles, fra et selvregulerende varmeelement, dvs. tilført effekt er en funktion 20 af den effekt, som absorberes af det medium, der skal måles.The invention is based on thermal principles in that heat is transported to the medium to be measured from a self-regulating heating element, ie. applied power is a function 20 of the power absorbed by the medium to be measured.

På denne måde kan en varmekilde og en sensor kombineres i én og samme enhed. Det selvregulerende element regulerer den tilførte elektriske effekt som en funktion af elementets temperatur, hvor temperaturen afhænger af varmeafgivelsen til 25 det omgivende medium. Ved hele tiden at registrere tilført effekt opnås der en signaleffekt, som er et udtryk for sammensætningen af det omgivende medium baseret på termiske egenskaber.In this way, a heat source and a sensor can be combined in one and the same unit. The self-regulating element regulates the applied electrical power as a function of the temperature of the element, where the temperature depends on the heat output to the surrounding medium. By constantly recording the applied power, a signal effect is obtained which is an expression of the composition of the surrounding medium based on thermal properties.

Sensoreffekten opnås ved den kendsgerning, at det aktive 30 element i sensoren er fremstillet af en polymer iblandet et ledende kulmateriale, som danner et stort antal parallelle elektriske forbindelser mellem i hovedsagen parallelle kon-nektorer, som er integreret i elementet og danner tilslut- DK 169574 B1 5 ningspunkterne for forbindelseslinierne mellem separate sensorpunkter og signalbehandlingsenheden.The sensor power is obtained by the fact that the active element in the sensor is made of a polymer mixed with a conductive carbon material which forms a large number of parallel electrical connections between substantially parallel connectors which are integrated into the element and form a connection. B1 5 points for the connection lines between separate sensor points and the signal processing unit.

På grund af den kendsgerning, at effekt tilføres forbindelseslinierne, så opvarmes det mellemliggende halv-ledende 5 kernemateriale, og en mikroskopisk ekspansion forekommer, med en efterfølgende forøgelse af modstanden, som herefter vil resultere i en reduktion af tilført effekt.Due to the fact that power is applied to the connecting lines, the intermediate semiconducting core material is heated and a microscopic expansion occurs, with a subsequent increase in resistance, which will then result in a reduction in power supply.

Omvendt vil en reduktion af temperaturen forårsage sammentrækning af materialet og dermed en reduktion af modstanden, 10 hvilket resulterer i en forøgelse af tilført effekt. På denne måde opnås den selvregulerende effekt, som former sensorsignalet på passende måde.Conversely, a reduction in temperature will cause contraction of the material and thus a reduction of resistance, resulting in an increase in applied power. In this way, the self-regulating effect is obtained, which shapes the sensor signal appropriately.

Der findes på markedet forskellige fabrikanter af varmeelementer baseret på plastmaterialer, som udviser den ovennævnte 15 effekt på grund af iblanding af ledende materialer, kul, metalpartikler eller lignende, og som kan tilpasses til et sensorelement hvad angår form og størrelse. Afslutning af forbindelseslinierne til individuelle sensorelementer, både mekanisk og elektrisk, er af stor vigtighed for at opnå et 20 stabilt element. I den her viste udførelse af et sensorsystem er der af praktiske hensyn anvendt materialet fra et varme-kabel, som har de ovennævnte regulerende egenskaber, og afslutningen mellem dette materiale og forbindelseslinierne fremviser en passende udførelse.There are various manufacturers of heating elements based on plastic materials which exhibit the above effect due to the incorporation of conductive materials, coal, metal particles or the like and which can be adapted to a sensor element in terms of shape and size. Completing the connection lines to individual sensor elements, both mechanical and electrical, is of great importance to achieve a stable element. In the embodiment of a sensor system shown here, the material of a heating cable having the above-mentioned regulating properties is used for practical reasons, and the termination between this material and the connection lines shows a suitable embodiment.

25 Det ovennævnte eksempel på anvendelse af materialet i det selvregulerende element er kun givet for at vise en praktisk udførelse, uden at dette skal opfattes som en begrænsning over for andre materialer med de samme egenskaber, men med en anden udførelse, afslutning etc. Blandt kendte produktnavne 30 har Raychem et omfattende spekter af varmekabelprodukter, som er tilpasset forskellige objekter med hensyn til arbejds-spænding, temperaturområde, effekt per længdeenhed med forskellige typer af mekanisk, elektrisk og kemisk beskyttelse.The above-mentioned example of the use of the material in the self-regulating element is given only to show a practical embodiment, without this being construed as a restriction on other materials having the same properties, but with a different embodiment, finishing etc. Among known product names 30, Raychem has a comprehensive range of heating cable products adapted to various objects in terms of working voltage, temperature range, power per unit length with different types of mechanical, electrical and chemical protection.

DK 169574 B1 6 I en første udførelsesform vil sensorsystemet i en basisudførelse omfatte en serie af separate selvregulerende elementer med en egnet vertikal fordeling. Forbindelseslinierne forbinder hvert individuelt selvregulerende element med et 5 forbindelsesorgan, som gør det muligt for hvert individuelt element at blive forbundet til et kredsløb, i hvilket den tilførte effekt måles med hensyn til størrelse og tid for hvert enkelt element.In a first embodiment, in a basic embodiment, the sensor system will comprise a series of separate self-regulating elements with a suitable vertical distribution. The connection lines connect each individual self-regulating element to a connector which allows each individual element to be connected to a circuit in which the applied power is measured in terms of the size and time of each element.

I større sensorsystemer, der omfatter et stort antal måle-10 punkter, kan det være fordelagtigt at fordele konnektorer tilhørende separate målepunkter i passende grupper, matrix, eller andre kendte udførelser til at adressere visse elementer eller grupper over et minimum af forbindelseslinier.In larger sensor systems comprising a large number of measurement points, it may be advantageous to distribute connectors belonging to separate measurement points in suitable groups, arrays, or other known embodiments to address certain elements or groups over a minimum of connecting lines.

Den simpleste udførelse ville være en større eller mindre 15 gruppe af selvregulerende elementer med en fælles forbindelse, medens de andre separat er ført frem til forbindelsesorganerne. I visse tilfælde kan det være hensigtsmæssigt at integrere forbindelsesorganer sammen med eller i nærheden af de selvregulerende elementer således, at de separate 20 elementer kan forbindes til den fælles strømforsyning, som kontrolleres via signallinier, hvorved forbindelseslinien til forbindelse mellem sensor og konnektormodul reduceres.The simplest embodiment would be a larger or smaller group of self-regulating elements with a common connection, while the others are separately advanced to the connecting means. In some cases, it may be convenient to integrate connecting means with or near the self-regulating elements so that the separate elements can be connected to the common power supply controlled via signal lines, thereby reducing the line of connection for the sensor-connector module connection.

Bestemmelse af grænselag forekommer ved, at sensorelementer forbindes efter hinanden til en strømkilde i en hensigts-25 mæssig rækkefølge. Tilført effekt registreres, og de termiske egenskaber og dermed positionen af det omgivende medium bestemmes på basis af viden om sensorelementets effektkarakteristik som en funktion af temperaturen.Determination of boundary layers occurs by sensing elements connected successively to a power source in an appropriate sequence. The applied power is recorded and the thermal properties and thus the position of the surrounding medium are determined on the basis of knowledge of the effect characteristic of the sensor element as a function of temperature.

I en anden udførelsesform består det selvregulerende element 30 af en vertikal fordeling af det aktive sensormateriale med en kabellignende udformning og af to forbindelseslinier for tilslutning af en strømkilde. Den tilførte effekt vil normalt indstille sig på den gennemsnitlige modstandsværdi for hele elementets udstrækning. Sensoren kan således bestå af ét 35 eller flere selvregulerende elementer.In another embodiment, the self-regulating element 30 consists of a vertical distribution of the active sensor material with a cable-like configuration and of two connection lines for connecting a power source. The applied power will normally adjust to the average resistance value for the whole element's extent. The sensor may thus consist of one or more self-regulating elements.

DK 169574 B1 7 I en tredje udførelsesform af opfindelsen er sensorerne ikke dannet af selvregulerende elementer, men dannet af temperatursensorer af kort, punktformet natur. Imidlertid anvendes et selvregulerende element som en temperaturreference og 5 varmeeffektforsyningskilde, idet temperatursensorerne således giver et signal, der er en funktion af varmeeffekt, som absorberes af et medium, der er hosliggende en sådan temperatursensor. Ved således at anvende temperatursensorer, som hensigtsmæssigt er vertikalt fordelt, og som har god termisk 10 forbindelse nærmest til det medium, der skal måles, kan én eller flere overgangszoner eller en passage derigennem blive registreret ved brug af et enkelt selvregulerende element som temperaturreference, varmekilde.In a third embodiment of the invention, the sensors are not formed by self-regulating elements, but are formed by temperature sensors of short, dot-shaped nature. However, a self-regulating element is used as a temperature reference and heat power supply source, thus providing the temperature sensors a signal that is a function of heat power absorbed by a medium adjacent to such a temperature sensor. Thus, by using temperature sensors which are suitably vertically distributed and having good thermal connection closest to the medium to be measured, one or more transition zones or a passage therethrough can be recorded using a single self-regulating element as a temperature reference, heat source .

Derudover kan man inden for opfindelsens rammer forestille 15 sig en kombination af korte punktformede sensorer såvel som langstrakte elementer til at opfylde specielle krav for et tankmålesystem.In addition, within the scope of the invention, a combination of short dot-shaped sensors as well as elongated elements can be envisaged to meet specific requirements for a tank measurement system.

På grund af en vis termisk overgangsmodstand mellem elementet og mediet vil der opstå en temperaturforskel mellem element 20 og medium. Denne temperaturforskel vil variere vertikalt i det tilfælde, hvor det selvregulerende element er i en overgangszone mellem to eller flere medier, som skal måles, og som har forskellige termiske egenskaber.Due to some thermal transition resistance between the element and the medium, a temperature difference between element 20 and medium will occur. This temperature difference will vary vertically in the case where the self-regulating element is in a transition zone between two or more media to be measured and having different thermal properties.

En mikroprocessor styrer signalbehandling og kan på basis af 25 måledata tilvejebringe entydig information om det målte medium, der omgiver sensoren, med hensyn til mediets termiske egenskaber, som bestemmer den effekt, der afgives af det selvregulerende element.A microprocessor controls signal processing and, on the basis of measurement data, can provide clear information about the measured medium surrounding the sensor with respect to the thermal properties of the medium which determine the power emitted by the self-regulating element.

Der vil nu blive redegjort for opfindelsen i flere detaljer 30 med henvisning til den vedlagte tegning, der repræsenterer en ikke-begrænsende udførelse af opfindelsen.The invention will now be explained in more detail 30 with reference to the accompanying drawing which represents a non-limiting embodiment of the invention.

Fig. 1 viser et aktivt selvregulerende element til brug i systemet ifølge opfindelsen.FIG. 1 shows an active self-regulating element for use in the system according to the invention.

DK 169574 B1 8DK 169574 B1 8

Fig. 2 viser et eksempel på forholdet mellem effekt og temperatur .FIG. 2 shows an example of the relationship between power and temperature.

Fig. 3 viser det aktive selvregulerende element anbragt inden i et beskyttende rør.FIG. 3 shows the active self-regulating element disposed within a protective tube.

5 Fig. 4 viser et langstrakt selvregulerende element som samvirker med temperatursensorer.FIG. 4 shows an elongated self-regulating element which cooperates with temperature sensors.

Fig. 5-8 viser flere eksempler på anbringelse af ét eller flere aktive selvregulerende elementer.FIG. 5-8 show several examples of placement of one or more active self-regulating elements.

Fig. 9 er et tværsnit langs snittet IX-IX i Fig. 8.FIG. 9 is a cross section along section IX-IX of FIG. 8th

10 Fig. 10 viser et eksempel med gruppering af forbindelseslinier for separate selvregulerende elementer.FIG. 10 shows an example of grouping connection lines for separate self-regulating elements.

Fig. 11 viser et eksempel med en komplet sensor installeret i en lagertank til olie eller vand.FIG. Figure 11 shows an example of a complete sensor installed in an oil or water storage tank.

fig. 12 viser et blokdiagram med forbindelser mellem sen-15 sorer, signalbehandling og display.FIG. 12 shows a block diagram of connections between sensors, signal processing and display.

I fig. 1 vises et aktivt selvregulerende element 1 med aktivt materiale 4, der danner et stort antal af parallelle strømveje mellem forbindelseslinier 2 og 3. Materialet har en omsluttende kappe 4' af et elektrisk velisolerende materiale. 20 Afgivet effekt per længdeenhed er en funktion af materialets sammensætning og temperatur.In FIG. 1, an active self-regulating element 1 with active material 4 is shown, which forms a large number of parallel flow paths between connecting lines 2 and 3. The material has an enclosing sheath 4 'of an electrically insulating material. 20 Power output per unit length is a function of the composition and temperature of the material.

Fig. 2 illustrer et eksempel på en typisk karakteristisk, der viser forholdet mellem tilført effekt (W/ft) og temperatur (grader F) for forskellige blandinger af det aktive materia-25 le, mærket a, b, c og d.FIG. 2 illustrates an example of a typical characteristic showing the ratio of applied power (W / ft) to temperature (degrees F) for various mixtures of the active material, labeled a, b, c and d.

Fig. 3 viser et eksempel på, hvordan et selvregulerende termisk sensorelement 1 er termisk forbundet til det indvendige af en rørvæg 5 ved hjælp af et materiale 6 med god varmeledningsevne til optimalisering af den termiske kontakt 30 mellem det selvregulerende element og rørvæggen. Forbindelsesmaterialet 6 kan være af metal eller et lignende ledende materiale eller, om ønsket, en lim eller pasta med god varmeledningsevne. Det selvregulerende element kan have en vis vertikal udstrækning, som kan udgøre et selvstændigt system.FIG. 3 shows an example of how a self-regulating thermal sensor element 1 is thermally connected to the interior of a pipe wall 5 by means of a material 6 with good thermal conductivity to optimize the thermal contact 30 between the self-regulating element and the pipe wall. The junction material 6 may be of metal or a similar conductive material or, if desired, an adhesive or paste having good thermal conductivity. The self-regulating element may have some vertical extent which may constitute an independent system.

35 Om ønsket, kan det danne et målepunkt med en vis vertikal DK 169574 B1 9 udstrækning, men vil i et større system, fx med mere end 100 meter, blive betragtet som et målepunkt.If desired, it may form a measuring point with some vertical extent, but will be considered a measuring point in a larger system, for example with more than 100 meters.

I fig. 4 vises et eksempel på, hvordan et flertal af målepunkter kan etableres langs med den vertikale udstrækning af 5 et selvregulerende element inden for en barriere 10. Elementet la vil opretholde en konstant temperatur inden for dets reguleringsområde på grund af dets selvregulerende funktion. Elementet la tjener således som en fælles varmeeffektkilde for målepunkterne. I fig. 4 er vist tre separate termiske 10 koblingsmidler 11, 12, 13, som hver danner en separat termisk kobling med medier 14, 15, som skal måles. De sidstnævnte har forskellige termiske egenskaber. Medium 15, som kan være vand, kan fx fremvise en højere varmeabsorptionseffekt end medium 14, som fx kan være olie. Temperaturforskellen hen 15 over de respektive koblingsmidler 11, 13, som registreres ved hjælp af temperatursensorer 7, 9, vil derfor være forskellig. Forskellen vil være proportional med forskellen i varmeled-ningsevne og kapacitet af medierne, som måles. Det termiske koblingsmiddel 12 vil overføre termisk energi fra kilden 1 20 til begge medier, 14 og 15. Dette betyder, at den temperaturforskel, der måles af temperatursensor 8, er højere end den temperaturforskel, som måles af temperatursensor 9 for vand ved 15, og lavere end den temperaturforskel, som måles af temperatursensor 7 for olie ved 14. Temperaturmålinger til-25 vejebragt af temperatursensorerne 7, 8 og 9 overføres via respektive signalledninger 7', 8' og 9' til en signalbehandlingsenhed 40 og ses at have forskellige temperaturgradienter på displayet 41 i form af diagrammer 43.In FIG. 4 shows an example of how a plurality of measurement points can be established along the vertical extent of 5 a self-regulating element within a barrier 10. The element 1a will maintain a constant temperature within its control range due to its self-regulating function. The element la thus serves as a common heat power source for the measurement points. In FIG. 4, three separate thermal coupling means 11, 12, 13 are shown, each forming a separate thermal coupling with media 14, 15 to be measured. The latter have different thermal properties. For example, Medium 15, which may be water, may exhibit a higher heat absorption effect than Medium 14, which may be, for example, oil. Therefore, the temperature difference of 15 over the respective coupling means 11, 13, which is detected by means of temperature sensors 7, 9, will be different. The difference will be proportional to the difference in thermal conductivity and capacity of the media being measured. The thermal coupling means 12 will transfer thermal energy from source 1 20 to both media 14 and 15. This means that the temperature difference measured by temperature sensor 8 is higher than the temperature difference measured by temperature sensor 9 for water at 15, and lower than the temperature difference measured by oil temperature sensor 7 at 14. Temperature measurements provided by temperature sensors 7, 8 and 9 are transmitted via respective signal lines 7 ', 8' and 9 'to a signal processing unit 40 and are seen to have different temperature gradients of the display 41 in the form of diagrams 43.

Fig. 5 viser en udførelse hvor det selvregulerende element 1 30 er anbragt i god termisk kontakt med et forbindelsesmateriale 16 på den indvendige side af en rørformet barriere 10. På denne måde opnås der gennem røret en radial termisk kontakt med det medium, der skal måles, samtidig med, at den vertikale udstrækning af målepunktet begrænses. Den centrale del 35 18 af koblingsmateriale 16 er åben for tillade plads til forbindelseslinier fra selvregulerende elementer, som er 10 DK 169574 B1 placeret længere nede (ikke vist i fig. 5). Fig. 5 udgør således en variant af det, der er vist i fig. 4 og i de efterfølgende fig. 8-11.FIG. 5 shows an embodiment in which the self-regulating element 1 30 is placed in good thermal contact with a connecting material 16 on the inside of a tubular barrier 10. In this way a radial thermal contact with the medium to be measured is obtained simultaneously. with the vertical extent of the measuring point being limited. The central portion 35 18 of coupling material 16 is open to allow space for connecting lines from self-regulating elements which are located further down (not shown in Fig. 5). FIG. 5 thus constitutes a variant of that shown in FIG. 4 and in the following FIGS. 8-11.

I fig. 6 vises der en flad udførelse, i hvilken det selv-5 regulerende element 1' er i termisk kontakt med to af barrierens 19 laterale flader 19', 19 7 7 . På denne måde forstærkes den termiske kontakt mellem sensor element 1 og det omgivende medium, der skal måles, via termiske koblingselementer 20, 207 og barrierefladerne 19', 19''. Koblings-10 elementerne 20, 207 kan være af materiale med god varmeled-ningsevne. Hulrum 21 tilvejebringer plads til elektriske forbindelser 22 til de selvregulerende elementer inden for barrieren.In FIG. 6, there is shown a flat embodiment in which the self-regulating element 1 'is in thermal contact with two of the lateral faces 19', 19 7 7 of the barrier 19. In this way, the thermal contact between sensor element 1 and the surrounding medium to be measured is enhanced via thermal coupling elements 20, 207 and the barrier surfaces 19 ', 19' '. The coupling elements 20, 207 may be of good thermal conductivity material. Cavity 21 provides space for electrical connections 22 to the self-regulating elements within the barrier.

Fig. 7 er i hovedsagen lig med den udførelse, der er vist i 15 fig. 6, bortset fra, at hvert termisk sensorelement 1, 17,177 strækker sig horisontalt i forhold til den vertikale barriere 19. Sensorelementet har en aflang form og en begrænset vertikal udstrækning ved målepunktet; med henblik på at forøge den vertikale opløsning af niveauangivelse, mens elementets 20 varmefølsomhed bevares.FIG. 7 is substantially similar to the embodiment shown in FIG. 6, except that each thermal sensor element 1, 17, 177 extends horizontally relative to the vertical barrier 19. The sensor element has an elongated shape and a limited vertical extent at the measurement point; in order to increase the vertical resolution of level indication while maintaining the heat sensitivity of the element 20.

Fig. 8 og 9 viser en bøjelig løsning af en indretning, i hvilken selvregulerende termiske sensorelementer 1, l77,l777,1'777 er anbragt på en bøjelig rør-lignende kerne 23, som også danner en kanal til fremføring af strømførende 25 ledninger 2, 3. En beskyttende barriere 24 består af et bøjeligt materiale, fx polyethylen eller lignende. I forbindelse med større længder kan det være passende at integrere et bøjeligt element 25, fx af stål, Kevlar® eller et andet materiale med trækstyrke for at kunne absorbere træk-30 kræfter og gøre længden af indretningen stabil for at opnå vertikal målenøjagtighed.FIG. Figures 8 and 9 show a flexible solution of a device in which self-regulating thermal sensor elements 1, 177, 177,1'777 are arranged on a flexible tube-like core 23, which also forms a channel for feeding live conductors 2, 3 A protective barrier 24 consists of a flexible material, e.g., polyethylene or the like. For larger lengths, it may be appropriate to integrate a flexible member 25, e.g., steel, Kevlar® or other tensile strength material, to absorb tensile forces and make the length of the device stable to achieve vertical measurement accuracy.

I en integreret udførelse, i hvilken de termiske sensorelementer og forsyningslinier i princippet danner et kabel-lignende design, opnås der et ensartet sensorsystem uden DK 169574 B1 11 nogen fare for væskeindtrængning, hvorved udførelsen er specielt velegnet til undervandslagringssystemer, hvor et utilgængeligt afslutningspunkt mellem sensorelement og kabel er placeret i vand med et ret højt tryk.In an integrated embodiment, in which the thermal sensor elements and supply lines, in principle, form a cable-like design, a uniform sensor system without DK 169574 B1 11 achieves any risk of fluid penetration, whereby the design is particularly suitable for underwater storage systems where an inaccessible end point between sensor elements and cable is placed in water at a fairly high pressure.

5 Som det fremgår af fig. 8 og 9 er barrieren 24 langstrakt og rørformet. Hvert af sensorelementerne strækker sig langs en langsgående del af barrieren, idet hvert af elementerne har større længde end bredde.5 As can be seen from FIG. 8 and 9, the barrier 24 is elongated and tubular. Each of the sensor elements extends along a longitudinal portion of the barrier, each of the elements having a greater length than width.

I fig. 10 vises et eksempel på, hvordan forskellige selv-10 regulerende sensorelementer ln, n= 1, 2, 3 ...6, kan afsluttes i grupper 26, blandt andet for at fordele den tilførte effekt på en passende måde. Forbindelserne 2 og 3 til de separate sensorelementer er temmelig afhængige af den anvendte adresseringsmetode. I den viste udførelse er sensor-15 elementerne forsynet med jævnstrøm, og for at undgå uønskede parallelle forbindelser er der anbragt en blokeringsdiode 27 i forbindelseslinien 2 til hvert enkelt element.In FIG. Figure 10 shows an example of how various self-10 regulating sensor elements ln, n = 1, 2, 3 ... 6 can be terminated in groups 26, among other things, to distribute the applied power appropriately. The connections 2 and 3 to the separate sensor elements are quite dependent on the addressing method used. In the embodiment shown, the sensor elements are provided with direct current and to avoid unwanted parallel connections, a blocking diode 27 is provided in the connection line 2 for each element.

Fig. 11 viser et eksempel på en sensorinstallation i en lagertank 28 til henholdsvis olie 29 og vand 30 med en olie/-20 vand overgangszone 31. Selvregulerende termiske sensorelementer lx .... 16 kan have en passende vertikal fordeling, fx i form af forskellig indbyrdes afstand som vist, og de er omgivet af et stålrør 32, som olie og vand ikke kan trænge ind i. Indretningen har et sensorhoved 33 med afslutning 34 25 af de elektriske forbindelser til sensorelementerne.FIG. 11 shows an example of a sensor installation in a storage tank 28 for oil 29 and water 30 respectively with an oil / -20 water transition zone 31. Self-regulating thermal sensor elements lx .... 16 may have a suitable vertical distribution, for example in the form of different mutual distance as shown, and they are surrounded by a steel pipe 32 which oil and water cannot penetrate. The device has a sensor head 33 with end 34 25 of the electrical connections to the sensor elements.

I fig. 12 vises et simpelt blokdiagram af forbindelser mellem sensorelement-indretningen og tilhørende enheder. Separate sensorenheder 35, 35', 35'' er forbundet, via flerlederkabler 36, med et konnektormodul 37, som forbinder de individuelle 30 selvregulerende elementer 1 i sensorenhederne 35, 35', 35" efter hinanden eller i grupper til en strømforsyning 38.In FIG. 12 a simple block diagram of connections between the sensor element device and associated devices is shown. Separate sensor units 35, 35 ', 35' 'are connected, via multi-conductor cables 36, to a connector module 37 which connects the individual 30 self-regulating elements 1 of the sensor units 35, 35', 35 "in succession or in groups to a power supply 38.

Tilført effekt til de individuelle selvregulerende termiske sensorelementer måles og omsættes i en analog til digital omsætter 39. signalerne behandles i en signalprocessorenhed 12 DK 169574 B1 40 og sammenlignes med måleværdier i en kalibreringstabel. Styring af konnektormodulet 37 opnås ved hjælp af signalprocessorenheden 40, som på basis af måleresultaterne kan øve indflydelse på forbindelsen af separate selvregulerende 5 termiske sensorelementer på en passende måde, fx i grupper, som en funktion af niveauposition og retning samt tilført effekt. Et display 41 er et eksempel på en mulighed for at præsentere et overblik over positionerne 42 af de respektive overgangszoner. Temperaturgradienter 43 kan være en inte-10 greret del af displayet 41.Power applied to the individual self-regulating thermal sensor elements is measured and converted into an analog to digital converter 39. The signals are processed in a signal processor unit 12 and compared with measured values in a calibration table. Control of the connector module 37 is achieved by the signal processor unit 40 which, on the basis of the measurement results, can influence the connection of separate self-regulating 5 thermal sensor elements in a suitable manner, for example in groups as a function of level position and direction and power applied. A display 41 is an example of an opportunity to present an overview of the positions 42 of the respective transition zones. Temperature gradients 43 may be an integral part of the display 41.

Det selvregulerende termiske sensorelement eller elementer kan virke ligesom temperaturmodstande for at måle den vertikale fordeling af temperaturen af det omgivende medium, der skal måles. Dette er et vigtigt kendetegn, idet væskernes 15 temperaturer til at begynde med kan være forskellige, hvilket stærkt vil forøge måleeffekten. Dette er specielt tilfældet i forbindelse med hovedanvendelsen af det nærværende system, fx lagertanke på en produktionsplatform, i hvilke forskellene i temperatur mellem olie og vand kan nå op på 30 grader eller 20 mere. Ved hjælp af signalprocessorenheden 40 bliver denne information uddraget og kan vises på displayet 41 i form af temperaturgradientkurver 43. Dette skal ikke forveksles med fig. 4, hvor temperaturen opnås ved hjælp af specielle temperatursensorer, som kun reagerer på temperatur, idet tem-25 peratursensorerne ikke er i stand til at tilvejebringe varme, som skal absorberes af et medium, der befinder sig ved en sådan temperatursensor.The self-regulating thermal sensor element or elements may act like temperature resistors to measure the vertical distribution of the temperature of the surrounding medium to be measured. This is an important feature, since the temperatures of the fluids may initially be different, which will greatly increase the measurement effect. This is especially the case in the main application of the present system, for example storage tanks on a production platform, in which the differences in temperature between oil and water can reach 30 degrees or 20 more. By means of the signal processor unit 40, this information is extracted and can be displayed on the display 41 in the form of temperature gradient curves 43. This is not to be confused with fig. 4, where the temperature is obtained by special temperature sensors which only react to temperature, the temperature sensors being unable to provide heat to be absorbed by a medium located at such a temperature sensor.

Et eksempel på en anvendelse af nævnte system er en produktionsplatform, hvor råolie midlertidigt opbevares i store 30 lagerceller, som indeholder olie og vand med en vertikal distribution.An example of an application of said system is a production platform where crude oil is temporarily stored in large 30 storage cells containing oil and water with a vertical distribution.

Sensorenhedens udstrækning omfatter det totale måleareal for de respektive overgangszoner. Den vertikale fordeling af målepunkter kan tilpasses kravet til opløsning. De separate 35 selvregulerende termiske sensorelementer er forbundet til DK 169574 B1 13 strømforsyning 38, enkeltvis eller i grupper, og effekt tilført hvert element måles og omsættes i analog til digital omsætter 39 til digital form for yderligere signalbehandling i signalprocessor 40. Størrelsen af tilført effekt er en 5 funktion af elementets temperatur, som er påvirket af det omgivende mediums termiske egenskaber.The extent of the sensor unit comprises the total measurement area for the respective transition zones. The vertical distribution of measurement points can be adjusted to the resolution requirement. The separate 35 self-regulating thermal sensor elements are connected to power supply 38, individually or in groups, and power supplied to each element is measured and converted in analog to digital converter 39 into digital form for further signal processing in signal processor 40. The magnitude of power supplied is a function of the temperature of the element which is influenced by the thermal properties of the surrounding medium.

Da der er mindre varmetab fra sensorenhed til olie end fra sensorenhed til vand, vil der afsættes mere elektrisk effekt med hensyn til vand end for olie. Den relative forskel mellem 10 målepunkter for henholdsvis olie og vand er i alt væsentligt givet ved temperaturgradienten for de respektive medier, der skal måles, og til en vis grad ved produktionstolerancer for de anvendte selvregulerende termiske sensorelementer.Since there is less heat loss from sensor unit to oil than from sensor unit to water, more electrical power will be deposited with respect to water than from oil. The relative difference between 10 measurement points for oil and water, respectively, is essentially given by the temperature gradient of the respective media to be measured, and to some extent by production tolerances for the self-regulating thermal sensor elements used.

Følsomhedskarakteristikkerne for de enkelte selvregulerende 15 termiske sensorelementer som en funktion af temperatur i et kendt medium, der skal måles, fx vand, kan inkorporeres som en kalibreringsværdi for den komplette sensorenhed til dannelse af en referencetabel.The sensitivity characteristics of the individual self-regulating thermal sensor elements as a function of temperature in a known medium to be measured, e.g., water, can be incorporated as a calibration value for the complete sensor unit to form a reference table.

Med nævnte referencetabel inkluderet i signalbehandlingen er 20 det muligt at skelne mellem forskellige medier og de vertikale temperaturgradienter langs sensorenhedens overflade. Ved hjælp af en lidt mere sofistikeret signalbehandling kan bevægelser af forskellige overgangszoner i lagercellerne overvåges således, at kun op til hinanden grænsende selvregu-25 lerende termiske sensorelementer aktiveres til et hvilket som helst givet tidspunkt, samtidig med at størrelsen og karakteren af signalniveauer relativt til referenceværdier og positionen af grænselaget vil være et udtryk for målepunktets tilstand med hensyn til belægningsdannelse, fx dannelse af 30 voks. Det vil også være muligt at skelne mellem øvre og nedre grænse af en grænselagszone, specielt når den passerer flere målepunkter, fx når tanken fyldes eller tømmes.With said reference table included in the signal processing, it is possible to distinguish between different media and the vertical temperature gradients along the surface of the sensor unit. By means of a slightly more sophisticated signal processing, movements of different transition zones in the storage cells can be monitored so that only up-close self-regulating thermal sensor elements are activated at any given time, while the size and character of signal levels relative to reference values. and the position of the boundary layer will reflect the state of the measurement point with respect to coating formation, e.g., formation of 30 waxes. It will also be possible to distinguish between upper and lower boundary of a boundary layer zone, especially when passing several measurement points, for example when filling or emptying the tank.

I det tilfælde hvor en belægning, fx en voksdannelse, registreres omkring sensorpunktet, tilføres der mere effekt i et DK 169574 B1 14 stykke tid og/eller i størrelse, hvilket vil forårsage en højere overfladetemperatur og forhindre dannelse af voks.In the case where a coating, such as a wax formation, is recorded around the sensor point, more power is applied in a period of time and / or in size, which will cause a higher surface temperature and prevent the formation of wax.

Dette kan styres manuelt eller udgøre en del af signalbehandlingsrutinen. Specielt i forbindelse med lagerceller 5 vil sensorenhederne blive udsat for voksudfældning. Det vil derfor være nødvendigt at være i stand til at styre tilført effekt ved hjælp af sensorelementerne for at forhindre en sådan udfældning. Det selvregulerende element har derfor tre funktioner: 1) at registrere overgangszoner baseret på ter-10 miske egenskaber af medierne, 2) at registrere mediernes temperatur(gradienter) og 3) at forhindre og/eller fjerne voksudfældninger.This can be controlled manually or form part of the signal processing routine. Especially in connection with storage cells 5, the sensor units will be exposed to wax precipitation. Therefore, it will be necessary to be able to control the applied power by means of the sensor elements to prevent such precipitation. Therefore, the self-regulating element has three functions: 1) to detect transition zones based on the thermal properties of the media, 2) to detect the temperature (gradients) of the media, and 3) to prevent and / or remove wax deposits.

Sammensætningen, konsistensen og temperaturen af mediet, der skal måles, bestemmer i hovedsagen størrelsen og varigheden 15 af tilført effekt. Herudover er der kravet til svartid.The composition, consistency and temperature of the medium to be measured essentially determines the magnitude and duration of applied power. In addition, there is the requirement for response time.

Der er to alternative måder til styring af sensorenhederne: a. Anvendelse af henholdsvis den dynamiske og den statiske del af karakteristikken for den tilførte effekt, hvor den dynamiske del repræsenterer den aftagende faldkarak- 20 teristik som en funktion af tid efter tilslutningen af sensorelementet, medens den statiske del repræsenteres af det stabile effektniveau, som sensorelementet vælger efter et vist tidsrum. I dette tilfælde vil sensorerne eller grupper af disse konstant blive aktiveret (opvar-25 met), samtidig med at tilført effekt til individuelle elementer registreres efter hinanden. Denne metode sørger for den hurtigste opdateringstid (svartid) og den højeste følsomhed over for ændringer af mediets termiske egenskaber. Det vil imidlertid være nødvendigt med tilsvaren-30 de høje mængder af tilført energi på grund af det store antal af sensorelementer forbundet på samme tidspunkt.There are two alternative ways of controlling the sensor units: a. Using the dynamic and static portion of the applied power characteristic, respectively, where the dynamic portion represents the decreasing drop characteristic as a function of time after the sensor element is connected, while the static portion is represented by the stable power level selected by the sensor element after a certain amount of time. In this case, the sensors or groups of these will be constantly activated (heated), while simultaneously applying power to individual elements. This method provides the fastest update time (response time) and the highest sensitivity to changes in the thermal properties of the medium. However, the correspondingly high amounts of energy will be required due to the large number of sensor elements connected at the same time.

b. Alternativt er de selvregulerende sensorelementer forbundet separat, og den dynamiske opførsel af hvert element fra tilslutningsøjeblikket indtil et givet tidspunktb. Alternatively, the self-regulating sensor elements are connected separately and the dynamic behavior of each element from the moment of connection to a given time

Claims (21)

1. System til bestemmelse af den vertikale fordeling af 30 mindst ét medium (14;15;29;30), der omgiver en måleindretning, og til bestemmelse af et sted for mindst én grænsezoneposition (31) deraf baseret på forskelle i termiske tilstande DK 169574 B1 16 og egenskaber ved denne position, omfattende mindst ét termisk sensorelement (1;1,1' ,ln,l"'/^,12,13,14,15,16) / som har organer (6/16/20,20') til termisk kobling til et respektivt medium, som skal måles, og har en positiv temperaturkoeffi-5 cient med hensyn til elektrisk modstand, organer (2,3/36,37,39) til elektrisk at koble sensorelementet til en indgangsterminal på en signalprocessorenhed (40) , hvor sensorelementet giver et signal til signalprocessorenheden relateret til varmeeffekt, som absorberes af det respektive 10 medium, kendetegnet ved, organer (37,38), der er tilkoblet signalprocessorenheden (40), til levering af elektrisk effekt til elementet, idet sensorelementet er selvregulerende, er fremstillet af et 15 elektrisk ledende kompositmateriale bestående af et plastmateriale blandet med et elektrisk ledende materiale, og har en elektrisk isolerende kappe (4') og er elektrisk isoleret fra og befinder sig inden for en fælles barriere (5/19/24/32), der danner et fysisk værn for elementet imod 20 direkte kontakt med hvert af de respektive medier, idet barrieren er omgivet af hvert medium, og organer (37,39,41), der er koblet til signalprocessorenheden (40), til registrering af grænsezoneposition som en funktion af varmeeffekt, der absorberes af hvert respektivt 25 medium ved et respektivt elements målepunkt på grund af varmeledningsevne hos det medium, for varmeeffekt forårsaget af elektrisk effekt leveret til elementet fra leveringsorganerne , idet signalprocessorenheden (40) er i stand til at be-30 handle et signal leveret fra et sensorelement (1/1,17,1", 1"' /lx, 12,13,14,15,lg) som ét af følgende signaler: - dynamisk del af et varmeeffekt-absorptionsrelateret signal, der leveres af sensorelementet, og - dynamisk del og statisk del af det varmeeffekt-absorptions-35 relaterede signal, der leveres af sensorelementet. DK 169574 B1 17A system for determining the vertical distribution of at least one medium (14; 15; 29; 30) surrounding a measuring device and for determining a location for at least one boundary zone position (31) thereof based on differences in thermal conditions DK And properties of this position, comprising at least one thermal sensor element (1; 1,1 ', ln, l "', 12,13,14,15,16) / having means (6/16/20 , 20 ') for thermal coupling to a respective medium to be measured, and having a positive temperature coefficient with respect to electrical resistance, means (2.3 / 36, 37.39) for electrically coupling the sensor element to an input terminal on a signal processor unit (40), wherein the sensor element provides a signal to the signal processor unit related to heat power absorbed by the respective medium, characterized by means (37, 38) coupled to the signal processor unit (40) for supplying electrical power to the the element, the sensor element being self-regulating, is made of a 15 electricity an electrically conductive composite material consisting of a plastic material mixed with an electrically conductive material, having an electrically insulating sheath (4 ') and electrically insulated from and located within a common barrier (5/19/24/32) forming a physically protecting the element against 20 direct contact with each of the respective media, the barrier being surrounded by each medium, and means (37,39,41) coupled to the signal processor unit (40) for detecting boundary zone position as a function of heat power absorbed by each respective medium at the measuring point of a respective element due to thermal conductivity of the medium, for heat power caused by electrical power supplied to the element from the delivery means, the signal processor unit (40) being able to process a signal supplied from a sensor element (1 / 1.17.1 ", 1" / lx, 12.13.14.15, lg) as one of the following signals: - dynamic part of a heat effect absorption related signal delivered and - dynamic portion and static portion of the heat power absorption related signal provided by the sensor element. DK 169574 B1 17 2. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at to eller flere termiske sensorelementer (1; 1,1', 1", 1"'; 1-l , 12,13,14,15, lg) er anbragt vertikalt over hinanden, og at de elektriske koblingsorganer 5 (37,39) individuelt og selektivt kobler hvert af elementerne til signalprocessorenheden (40).System according to claim 1, characterized in that two or more thermal sensor elements (1; 1,1 ', 1 ", 1"'; 1-l, 12,13,14,15, lg) are arranged vertically above each other and that the electrical coupling means 5 (37, 39) individually and selectively couple each of the elements to the signal processor unit (40). 3. System til bestemmelse af den vertikale fordeling af mindst ét medium (14;15), der omgiver en måleindretning, og til bestemmelse af et sted for mindst én grænsezoneposition 10 deraf baseret på forskelle i termiske tilstande og egenskaber ved denne position, omfattende en opstilling af to eller flere temperatursensorer (7,8,9), der er anbragt vertikalt over hinanden, og som har organer (11,12,13)til termisk kobling til et respektivt medium, som skal måles, en signal-15 processorenhed (4), som har en respektiv indgangsterminal for hver sensor (7,8,9), og organer (37,39)til elektrisk at koble hver af temperatursensorerne til de respektive indgangstermi-naler på signalprocessorenheden, og hvor temperatursensorerne hver giver et signal til signalprocessorenheden (40) rela-20 teret til varmeeffekt, der absorberes af det respektive medium ved en respektiv temperatursensor, kendetegnet ved, organer (la) til levering af varmeeffekt til hver af sensorerne, idet leveringsorganerne er selvregulerende, har 25 en positiv temperaturkoefficient med hensyn til elektrisk modstand, er fremstillet af et elektrisk ledende komposit-materiale bestående at et plastmateriale blandet med et elektrisk ledende materiale, har en elektrisk isolerende kappe (4) og sammen med sensorerne er elektrisk isoleret fra 30 og befinder sig inden for en fælles barriere (10), der danner et fysisk værn for leveringsorganerne (la) og sensorerne (7,8,9) imod direkte kontakt med hvert af de respektive medier, idet barrieren (10) er omgivet af hvert medium (14,15), og 35 organer (37,39,41), der er koblet til signalprocessoren heden (40), til registrering af grænsezoneposition som en funktion af varmeeffekt, der leveres til hver af de termiske DK 169574 B1 18 koblingsorganer (7,8,9) fra leveringsorganerne (la), og som absorberes af hvert respektivt medium (14, 15) ved en respektiv sensors (7,8,9) målepunkt på grund af mediets varmeled-ningsevne, 5 idet de elektriske koblingsorganer (7',8',9',37,39) individuelt og selektivt kobler hver af temperatursensoreme (7,8,9) til signalprocessorenheden (40), og idet signalprocessorenheden (40) er i stand til at behandle et signal leveret fra en temperatursensor som ét af 10 følgende signaler: - dynamisk del af et varmeeffekt-absorptionsrelateret signal, der leveres af den respektive temperatursensor, og - dynamisk del og statisk del af det varmeeffekt-absorptions-relaterede signal, der leveres af den respektive temperatur- 15 sensor.A system for determining the vertical distribution of at least one medium (14; 15) surrounding a measuring device and for determining a location for at least one boundary zone position 10 thereof based on differences in thermal conditions and properties of this position, comprising a setting up two or more temperature sensors (7,8,9) arranged vertically above each other and having means (11,12,13) for thermal coupling to a respective medium to be measured, a signal processor unit ( 4) having a respective input terminal for each sensor (7,8,9) and means (37,39) for electrically coupling each of the temperature sensors to the respective input terminals of the signal processor unit, and wherein the temperature sensors each give a signal to the signal processor unit (40) related to heat power absorbed by the respective medium at a respective temperature sensor, characterized by means (1a) for supplying heat power to each of the sensors, the delivery means being electrically regulating, having a positive temperature coefficient with respect to electrical resistance, is made of an electrically conductive composite material consisting of a plastic material mixed with an electrically conductive material, having an electrically insulating jacket (4) and together with the sensors electrically insulated from and being within a common barrier (10) which provides a physical protection for the delivery means (1a) and the sensors (7,8,9) against direct contact with each of the respective media, the barrier (10) being surrounded by each medium (14,15) and 35 means (37,39,41) coupled to the signal processor heat (40) for detecting boundary zone position as a function of heat power supplied to each of the thermal switching means 16 (7,8,9) from the delivery means (1a) and which are absorbed by each respective medium (14, 15) at a respective sensor's measuring point (7,8,9) due to the thermal conductivity of the medium, the electrical coupling means (7 ', 8', 9 37,39) individually and selectively connect each of the temperature sensors (7,8,9) to the signal processor unit (40), and the signal processor unit (40) being able to process a signal supplied from a temperature sensor as one of the following signals. : - dynamic part of a heat power absorption related signal provided by the respective temperature sensor, and - dynamic part and static part of the heat power absorption related signal provided by the respective temperature sensor. 4. System ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at barrieren (5;10;19;24;32) er fremstillet af mindst ét materiale valgt fra gruppen bestående af syrebestandigt stål, polytetrafluorethylen, nylon og 20 polyethylen.System according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the barrier (5; 10; 19; 24; 32) is made of at least one material selected from the group consisting of acid-resistant steel, polytetrafluoroethylene, nylon and polyethylene. 5. System ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at sensorelementet (1) eller -elementerne (1;1,1', 1", 1"' ,-1-^ 12,13,l4,l5,16), består af en respektiv diskret længde af selvregulerende varmekabel, der 25 kan forbindes (2,3) med en elektrisk kraftkilde (38) ved hjælp af de elektriske effektleverende organer (37,38).System according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor element (1) or elements (1; 1,1 ', 1 ", 1"', -1- 12,13,14,15,16), consists of a respective discrete length of self-regulating heating cable, which can be connected (2,3) to an electric power source (38) by means of the electrical power supply means (37,38). 6. System ifølge krav 3, kendetegnet ved, at organerne (la) til levering af elektrisk effekt består af en respektiv diskret længde af 30 selvregulerende varmekabel, der kan forbindes med en elektrisk kraftkilde (38).System according to claim 3, characterized in that the means (1a) for supplying electrical power consist of a respective discrete length of 30 self-regulating heating cables which can be connected to an electric power source (38). 7. System ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at sensorelementet ved modtagelse af elektrisk effekt og derved tilvejebringelse af varmeeffekt. DK 169574 B1 19 forhindrer dannelse af en voksbelægning fra et respektivt medium på den til elementet hosliggende barriere ved detektering af mediets termiske forhold og egenskaber.System according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor element receives electric power and thereby provides heat power. DK 169574 B1 19 prevents the formation of a wax coating from a respective medium on the barrier adjacent to the element by detecting the thermal conditions and properties of the medium. 8. System ifølge krav 3, 5 kendetegnet ved, at de termiske koblingsorganer (11,12,13) ved modtagelse af varmeeffekt forhindrer dannelse af en voksbelægning fra et respektivt medium på den til den respektive temperatursensor hosliggende barriere ved detektering af mediets termiske forhold og egenskaber.System according to claims 3, 5, characterized in that the thermal coupling means (11,12,13) upon receiving heat effect prevent formation of a wax coating from a respective medium on the barrier adjacent to the respective temperature sensor by detecting the thermal conditions of the medium and properties. 9. System ifølge krav 3, kendetegnet ved, at barrieren (10) har en indervæg, og at en flerhed af temperatursensorerne (7,8,9) er anbragt på denne indervæg, idet temperatursensorerne anvendes til måling og registrering af en relativ fordelingsgradient af 15 termisk transport langs barrieren.System according to claim 3, characterized in that the barrier (10) has an inner wall and a plurality of the temperature sensors (7,8,9) are arranged on this inner wall, the temperature sensors being used for measuring and recording a relative distribution gradient of 15 thermal transport along the barrier. 10. System ifølge krav 3, kendetegnet ved, at organerne (la) til levering af varmeeffekt er relaterede til mindst tre af temperatursensorerne (7,8,9) via de respektive termiske koblingsmidler 20 (11,12,13), der danner respektive termiske forbindelser til barrierens indervæg.System according to claim 3, characterized in that the means (1a) for supplying heat power are related to at least three of the temperature sensors (7,8,9) via the respective thermal coupling means 20 (11,12,13) which form respectively thermal connections to the inner wall of the barrier. 11. System ifølge krav 1 eller 3, kendetegnet ved, at organerne (37,39) til registrering af position for grænse- eller overgangszone mellem 25 to medier omfatter organer til interpolering mellem vertikalt graduerede medier under registrering ved hvert af et flertal af vertikalt fordelte målepunkter, når et medium fyldes i eller tømmes fra en lagerbeholder.System according to claim 1 or 3, characterized in that the means (37,39) for registering position for border or transition zone between two media comprise means for interpolating between vertically graduated media during registration at each of a plurality of vertically distributed measuring points when a medium is filled in or emptied from a storage container. 12. System ifølge krav 2, 30 kendetegnet ved, at organerne (37,39,41) til registrering af position for grænse- eller overgangszone mellem to medier registrerer, når et medium fyldes i eller tømmes fra en lagerbeholder. DK 169574 B1 20System according to claim 2, 30, characterized in that the means (37,39,41) for recording the position of border or transition zone between two media record when a medium is filled into or emptied from a storage container. DK 169574 B1 20 13. System ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at barrieren (5;10;19;24;32) er langstrakt og rørformet, at der er tilvejebragt fastgørelsesorganer til fastgørelse af sensorelementet eller temperatur-5 sensoren og tilhørende termiske koblingsorganer (6;11,12,13;20,20') til barrieren, og at barrieren desuden omslutter de elektriske forbindelsesorganer (2,3/2',3',7',8',9').System according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the barrier (5; 10; 19; 24; 32) is elongated and tubular, that fasteners are provided for securing the sensor element or temperature sensor and associated thermal coupling means. (6; 11,12,13; 20,20 ') to the barrier, and the barrier further encloses the electrical connecting means (2,3 / 2', 3 ', 7', 8 ', 9'). 14. System ifølge krav 13, 10 kendetegnet ved, at sensorelementet via fastgørelsesorganerne har fysisk kontakt med barrierens to modstående plane flader (19',19").System according to claim 13, 10, characterized in that the sensor element is physically contacted by the fastening means with the two opposite planar faces (19 ', 19 ") of the barrier. 15. System ifølge krav 13, kendetegnet ved, at sensorelementet strækker sig 15 langs en langsgående del af barrieren, idet elementet har større længde end bredde.System according to claim 13, characterized in that the sensor element extends 15 along a longitudinal part of the barrier, the element having a greater length than width. 16. System ifølge krav 13, kendetegnet ved, at mindst to sensorelementer (1/1,1',l",l"';11,12,13,14,15,16) er anbragt i en opstilling, 20 hvor de strækker sig efter hinanden i barrierens længderetning, idet hvert element regnet i barrierens længderetning har mindre længde end bredde.System according to claim 13, characterized in that at least two sensor elements (1 / 1,1 ', 1 ", 1"'; 11,12,13,14,15,16) are arranged in an arrangement where the extending consecutively in the longitudinal direction of the barrier, each element calculated in the longitudinal direction of the barrier having less length than width. 17. System ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at signalprocessorenheden (40) 25 under brug detekterer varmeeffekt, som absorberes af det respektive til sensorelementet (1/1,1' ,l",l"'/1^12,13,14,15,15) hosliggende medium som en funktion af elektrisk effekt tilført til sensorelementet.System according to claim 1 or 2, characterized in that the signal processor unit (40) 25 in use detects heat power which is absorbed by the sensor element (1 / 1,1 ', 1 ", 1" / 1 ^ 12,13, respectively). , 14,15,15) adjacent medium as a function of electrical power applied to the sensor element. 18. System ifølge krav 3, 30 kendetegnet ved, at signalprocessorenheden (40) under brug detekterer varmeeffekt, som absorberes af det respektive til temperatursensoren (7,8,9) hosliggende medium DK 169574 B1 21 (14,15) som en funktion af temperatur, der føles af hver respektiv temperatursensor.System according to claim 3, 30, characterized in that the signal processor unit (40) in use detects heat power which is absorbed by the medium adjacent the temperature sensor (7,8,9) as a function of temperature sensed by each respective temperature sensor. 19. System ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at signalprocessorenheden (40) har 5 organer til at behandle dynamisk del og statisk del af et respektivt signal, der tilvejebringes af et sensorelement (1;1,1', 1", 1"' ,-1-l, 12,13,14,15, l6) , hvor den dynamiske del repræsenterer et karakteristisk fald i elektrisk effekt, der tilføres elementet, som en funktion af tiden efter virksom 10 kobling af elementet til signalprocessorenheden (40) , og hvor hver statisk del repræsenterer et stabilt effektniveau, der indtages af det respektive element efter en stabiliserings-periode.System according to claim 1 or 2, characterized in that the signal processor unit (40) has 5 means for processing dynamic part and static part of a respective signal provided by a sensor element (1; 1,1 ', 1 ", 1 ", -1-1, 12,13,14,15,16), wherein the dynamic portion represents a characteristic decrease in electrical power supplied to the element as a function of time after effective coupling of the element to the signal processor unit (40). ), and where each static portion represents a stable power level consumed by the respective element after a stabilization period. 20. System ifølge krav 3, 15 kendetegnet ved, at signalprocessorenheden (40) har organer til at behandle dynamisk del og statisk del af et respektivt temperatursignal, der tilvejebringes af hver af temperatursensorerne (7,8,9), hvor den dynamiske del repræsenterer et karakteristisk fald i temperatur, der bevirkes af 20 varmeeffekt absorberet af det respektive medium ved den respektive sensors position som en funktion af tiden efter virksom kobling af den respektive sensor til signalprocessorenheden, og hvor den statiske del repræsenterer et stabilt varmeeffekt-absorptionsniveau, der indtages ved den respek-25 tive sensor efter en stabiliseringsperiode.System according to claim 3, 15, characterized in that the signal processor unit (40) has means for processing dynamic part and static part of a respective temperature signal provided by each of the temperature sensors (7,8,9), the dynamic part representing a characteristic decrease in temperature caused by 20 heat power absorbed by the respective medium at the position of the respective sensor as a function of time after effective coupling of the respective sensor to the signal processor unit, wherein the static portion represents a stable heat power absorption level consumed at the respective sensor after a stabilization period. 21. System ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at registreringsorganerne (40,41) har organer til registrering af sensorelementets eller temperatursensorens dynamiske opførsel fra det øjeblik, hvor 30 elementet eller sensoren tilkobles, indtil et givet tidspunkt for ud fra dette at udlede en sammensat funktion af værdier knyttet til de termiske egenskaber for både mediet og sen-sorelementet/temperatursensoren, samt organer til at korrigere de målte værdier af termiske egenskaber hos det re-35 spektive element eller sensor ifølge en kalibreringstabel for DK 169574 B1 22 således at bestemme de termiske egenskaber hos det respektive medium.System according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the recording means (40, 41) have means for recording the dynamic behavior of the sensor element or the temperature sensor from the moment the element or sensor is switched on until a given time therefrom. deriving a composite function of values associated with the thermal properties of both the medium and the sensor element / temperature sensor, as well as means for correcting the measured values of thermal properties of the responsive element or sensor according to a calibration table for DK 169574 B1 22 so as to determine the thermal properties of the respective medium.
DK084492A 1989-12-28 1992-06-26 System for determining the vertical distribution of at least one medium DK169574B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO895293 1989-12-28
NO895293A NO169622C (en) 1989-12-28 1989-12-28 PROCEDURE AND DEVICE FOR A DETERMINED VERTICAL DISTRIBUTION OF ONE OR MORE MEDIA CONTAINING A MEASURING DEVICE
NO9000194 1990-12-21
PCT/NO1990/000194 WO1991010116A1 (en) 1989-12-28 1990-12-21 A method and a device for determining the positions of boundary layers

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK84492D0 DK84492D0 (en) 1992-06-26
DK84492A DK84492A (en) 1992-08-27
DK169574B1 true DK169574B1 (en) 1994-12-05

Family

ID=19892719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK084492A DK169574B1 (en) 1989-12-28 1992-06-26 System for determining the vertical distribution of at least one medium

Country Status (5)

Country Link
DK (1) DK169574B1 (en)
GB (1) GB2257792B (en)
NO (1) NO169622C (en)
SE (1) SE9201979L (en)
WO (1) WO1991010116A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2358474B (en) * 2000-01-24 2002-01-09 Infrared Integrated Syst Ltd Detection of events by their thermal characteristics
NO318170B1 (en) 2002-12-23 2005-02-14 Vetco Aibel As Method and apparatus for detecting solid matter collection

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2211606A (en) * 1939-02-08 1940-08-13 Gen Electric Liquid level indicator
DE2049834A1 (en) * 1970-10-10 1972-04-13 Klug F Thermistor liquid level indicator - with ptfe hose shrunk over thermistor and leads
DE2346761A1 (en) * 1973-09-17 1975-03-27 Juergen Frahm Sludge level in sedimentation tanks measuring device - with heat conduction of water and sludge measured by four sensor elements
DE2549258A1 (en) * 1975-11-04 1977-05-05 Volkswagenwerk Ag Fuel level continuous indication for vehicles - using high temp. coefficient rod shaped resistor and external series indicator
DE3125591A1 (en) * 1981-06-30 1983-01-20 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Level meter
DE3148383C2 (en) * 1981-12-07 1989-11-23 Adam Opel AG, 6090 Rüsselsheim Device for measuring the amount of liquid in a container
JPS62162926A (en) * 1986-01-13 1987-07-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Continuous level gage
JPH0643915B2 (en) * 1986-01-13 1994-06-08 松下電器産業株式会社 Continuous level gauge
JPH083437B2 (en) * 1986-05-09 1996-01-17 松下電器産業株式会社 Continuous level gauge

Also Published As

Publication number Publication date
NO169622B (en) 1992-04-06
SE9201979D0 (en) 1992-06-26
NO895293D0 (en) 1989-12-28
GB2257792B (en) 1994-04-20
GB2257792A (en) 1993-01-20
WO1991010116A1 (en) 1991-07-11
NO169622C (en) 1992-07-15
GB9213796D0 (en) 1992-09-16
SE9201979L (en) 1992-06-26
DK84492D0 (en) 1992-06-26
DK84492A (en) 1992-08-27
NO895293L (en) 1991-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5908985A (en) Microprocessor-based liquid sensor and ice detector
US4646569A (en) Fluid level measurement system
US6959599B2 (en) Level detector for storage tanks for fluids
CN1011917B (en) Method for determining every gas concentration in mixing gas and sensor of measuring thermal conductivity
EP1884752B1 (en) Methods and systems for liquid volumetric measurement
CN1496477A (en) Liquid level sensor
US4362403A (en) Means and method of sensing temperature
US4603580A (en) Unicable liquid level sensing system
US6948364B2 (en) Apparatus for detecting the internal liquid level in a vessel
KR20010024673A (en) Analog liquid level sensor
US4805454A (en) Continuous fluid level detector
US4741209A (en) Apparatus for detecting the boundary between two substances
DK169574B1 (en) System for determining the vertical distribution of at least one medium
DK169086B1 (en) Device for position determination of transition zones between at least two different enclosing media
WO1988005160A1 (en) Integrating temperature-averaging sensor
US5339694A (en) Monitoring probe for groundwater flow
US7073404B2 (en) Method and device for detecting accumulations of solid material
US4876887A (en) Thermal flux mass flowmeter
US20020116998A1 (en) Apparatus and method to non-intrusively measure the level of liquid in a sealed container
Rule et al. Design, construction, and qualification of a microscale heater array for use in boiling heat transfer
LU100847B1 (en) Liquid Level Detection System
SK284679B6 (en) Device for detecting the heat carrier level in reactor
DE19602973A1 (en) Heat energy measurement device for solar energy hot water storage tank
RU2506543C1 (en) Sensor to monitor discrete levels of liquid with function of measurement of temperature and to monitor mass flow of liquid medium
WO1998039623A1 (en) Probe and sensor for liquids

Legal Events

Date Code Title Description
B1 Patent granted (law 1993)
PBP Patent lapsed