RU135121U1

RU135121U1 - LASER-ACOUSTIC LEVEL METER

Info

Publication number: RU135121U1
Application number: RU2013120735/28U
Authority: RU
Inventors: Борис Владимирович Скворцов; Дмитрий Игоревич Блинов; Сергей Анатольевич Борминский; Александра Николаевна Малышева-Стройкова
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2013-11-27

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для высокоточного измерения уровня жидкостей, например топлива в баках резервуарного парка автозаправок, нефтебаз, предприятий нефтехимического производства. В данном устройстве для определения уровня жидкости применяется лазерный дальномер, конструктивно выполненный в виде единого блока, а также используется акустический излучатель, воздействующий на границу раздела сред таким образом, чтобы обеспечить возможность определения лазерным дальномером расстояния до контролируемого уровня. Данный способ позволяет проводить бесконтактное измерение уровня жидкостей, в том числе оптически прозрачных, с высокой точностью. The utility model relates to measuring equipment and can be used for high-precision measurement of the level of liquids, for example, fuel in the tanks of the tank farm, gas depots, and petrochemical enterprises. In this device, to determine the liquid level, a laser range finder is used, which is structurally designed as a single unit, and an acoustic emitter is used that acts on the interface between the media in such a way as to enable the laser range finder to determine the distance to a controlled level. This method allows for non-contact level measurement of liquids, including optically transparent, with high accuracy.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для высокоточного измерения уровня жидкостей, например топлива в баках резервуарного парка автозаправок, нефтебаз, предприятий нефтехимического производства.The utility model relates to measuring equipment and can be used for high-precision measurement of the level of liquids, for example, fuel in the tanks of the tank farm, gas depots, and petrochemical enterprises.

Известно устройство для измерения уровня жидкости (патент №2338163, МПК G01F 23/292, опубликован 10.11.2008), заключающееся в получении и обработке информации о двух разделенных во времени двумерных изображениях пересечений двух лазерных лучей с измеряемой поверхностью, причем для получения первого изображения лазеры устанавливают таким образом, что их лучи направлены перпендикулярно плоскости измеряемого уровня и параллельно друг другу, а для получения второго - направлены под углом друг к другу.A device for measuring the liquid level is known (patent No. 2338163, IPC G01F 23/292, published November 10, 2008), which consists in obtaining and processing information about two time-separated two-dimensional images of the intersections of two laser beams with a measured surface, and lasers are used to obtain the first image set in such a way that their rays are directed perpendicular to the plane of the measured level and parallel to each other, and to obtain the second - are directed at an angle to each other.

Недостатком аналогичного устройства является сложность реализации, связанная с необходимостью получения двух разделенных во времени изображений пересечения двух лазерных лучей, точной ориентации лазерных лучей параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости измеряемого уровня, а также получения непрерывной информации о величине угла между лазерными лучами.The disadvantage of a similar device is the implementation complexity associated with the need to obtain two time-divided images of the intersection of two laser beams, the exact orientation of the laser beams parallel to each other and perpendicular to the plane of the measured level, as well as to obtain continuous information about the angle between the laser beams.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения уровня жидкости в резервуарах (патент №115886, МПК G01F 1/86, опубликован 10.05.2012), содержащее лазерный дальномер, измеряющий расстояние до поплавкового отражателя в виде жидкой пленки, расположенной на контролируемом уровне жидкости, перемещающейся внутри вертикально расположенной трубки.Closest to the claimed is a device for measuring the level of liquid in tanks (patent No. 115886, IPC G01F 1/86, published 05/10/2012), containing a laser range finder that measures the distance to the float reflector in the form of a liquid film located at a controlled level of fluid moving inside a vertically located tube.

Недостатками такого устройства являются сложность реализации, связанная с необходимостью подбора вещества для создания жидкой пленки, инертного по отношению к контролируемой среде и обладающего меньшей плотностью, а также сложность технической эксплуатации, связанная с возможным расходом вещества жидкой пленки, обусловленным ее налипанием на внутреннюю поверхность трубки.The disadvantages of such a device are the complexity of implementation associated with the need to select a substance to create a liquid film that is inert with respect to the controlled medium and having a lower density, as well as the complexity of technical operation associated with the possible consumption of the substance of the liquid film due to its sticking to the inner surface of the tube.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение процесса измерения уровня оптически прозрачных жидкостей с помощью лазерного дальномера за счет отсутствия в конструкции каких-либо поплавковых отражателей.The task to which the claimed utility model is directed is to simplify the process of measuring the level of optically transparent liquids using a laser range finder due to the absence of any float reflectors in the design.

Поставленная задача достигается тем, что лазерно-акустический уровнемер, содержащий помещенную в контролируемую среду вертикально расположенную трубку, на верхнем торце которой расположен лазерный дальномер, согласно полезной модели дополнительно снабжен излучателем акустического сигнала, генератором и блоком управления генератором, а также блоком обработки и передачи данных, причем блок обработки и передачи данных подключен к лазерному дальномеру, а излучатель акустического сигнала - к генератору, соединенному с блоком управления.The task is achieved in that the laser-acoustic level gauge containing a vertically placed tube placed in a controlled environment, at the upper end of which there is a laser rangefinder, according to a utility model is additionally equipped with an acoustic emitter, a generator and a generator control unit, as well as a data processing and transmission unit moreover, the data processing and transmission unit is connected to a laser rangefinder, and the acoustic signal emitter is connected to a generator connected to the control unit.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена структурная схема устройства, на которой представлены: блок управления генератором 1, генератор 2, блок обработки и передачи данных 3, излучатель акустического сигнала 4, лазерный дальномер 5, измерительная трубка 6, резервуар 7, контролируемая жидкость 8.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the structural diagram of the device, which shows: the control unit of the generator 1, the generator 2, the processing unit and data transmission 3, the emitter of the acoustic signal 4, the laser range finder 5, the measuring tube 6, the tank 7, the controlled fluid 8 .

Устройство работает следующим образом: с помощью блока управления 1 осуществляется перестройка частоты сигнала, поступающего с генератора 2 на излучатель 4, таким образом, чтобы на поверхности контролируемой жидкости 8, находящейся в области внутренней полости трубы 6, расположенной в резервуаре 7, вследствие воздействия акустического сигнала, генерируемого излучателем, образовывались возмущения, создавая тем самым условия, необходимые для обнаружения и приема отраженного от поверхности жидкости излучения лазерного дальномера 5 его приемником.The device operates as follows: using the control unit 1, the frequency of the signal from the generator 2 to the emitter 4 is tuned so that on the surface of the controlled fluid 8 located in the region of the internal cavity of the pipe 6 located in the tank 7, due to the action of the acoustic signal generated by the emitter, disturbances were formed, thereby creating the conditions necessary for the detection and reception of laser rangefinder radiation reflected from the surface of the liquid 5 at ISRC.

В частности, такое преобразование границы раздела возникает в момент наступления акустического резонанса в свободной полости трубы.In particular, such a transformation of the interface occurs at the time of the onset of acoustic resonance in the free cavity of the pipe.

Таким образом, лазерный дальномер, расположенный на высоте H, принимает лазерный луч, отраженный от границы раздела сред, и определяет расстояние l до уровня контролируемой жидкости, величину h которого можно вычислить по известной формулеThus, the laser range finder, located at a height of H, receives a laser beam reflected from the interface, and determines the distance l to the level of the controlled fluid, the value of h of which can be calculated by the well-known formula

Блок обработки и передачи данных 3 отправляет информацию о расстоянии l на какое-либо внешнее устройство для последующего анализа, контроля и учета собранной информации.The processing unit and data transmission 3 sends information about the distance l to any external device for subsequent analysis, control and accounting of the collected information.

Предложенная полезная модель позволяет обеспечить высокую точность измерений за счет применения лазерного дальномерного устройства, имеющего весьма низкую погрешность порядка ±1,5 мм, показания которого не зависят от газового состава среды, а также от внешних климатических факторов, таких как влажность, давление, температура. Также важными факторами в пользу применения заявляемого способа являются отсутствие прямого контакта с измеряемой средой, и, как следствие, упрощение технической эксплуатации, повышение надежности.The proposed utility model makes it possible to ensure high accuracy of measurements due to the use of a laser rangefinder, which has a very low error of the order of ± 1.5 mm, the readings of which do not depend on the gas composition of the medium, as well as on external climatic factors such as humidity, pressure, and temperature. Also important factors in favor of the application of the proposed method are the lack of direct contact with the medium being measured, and, as a result, the simplification of technical operation and increased reliability.

Claims

A laser-acoustic level gauge containing a vertically placed tube placed in a controlled environment, at the upper end of which there is a laser range finder, characterized in that it is further equipped with an acoustic signal emitter, a generator and a generator control unit, as well as a data processing and transmission unit, the processing unit and data transmission is connected to a laser rangefinder, and the emitter of the acoustic signal to a generator connected to the control unit.