RU2112221C1 - Способ ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах - Google Patents
Способ ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2112221C1 RU2112221C1 RU96114933A RU96114933A RU2112221C1 RU 2112221 C1 RU2112221 C1 RU 2112221C1 RU 96114933 A RU96114933 A RU 96114933A RU 96114933 A RU96114933 A RU 96114933A RU 2112221 C1 RU2112221 C1 RU 2112221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wave
- wall
- tank
- level
- acoustic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике контроля технологических параметров жидких сред в резервуарах и может найти применение в металлургической, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. С помощью одного акустического излучателя возбуждают нормальную антисимметричную волну нулевого порядка (волну Лэмба) и продольную волну, которые распространяются параллельно плоскости поверхности контролируемой жидкости по периметру резервуара (волна Лэмба) и через стенки и контролируемую среду по хорде в плоскости горизонтального сечения резервуара (продольная волна). Прием ультразвуковых колебаний осуществляется одним акустическим приемником. На вход приемника акустические сигналы двух типов волн приходят с задержкой относительно импульса возбуждения на время, определяемое скоростью распространения этих волн в конкретной среде и расстоянием до акустического приемника. В принятом сигнале выделяют максимально изменяющиеся в зависимости от присутствия жидкости на контролируемом уровне значения информационных сигналов каждой волны, которые затем сравнивают с порогом чувствительности приемного устройства и нормируют их по результатам сравнения. Выделенные таким образом и пронормированные сигналы направляются на вход промежуточного запоминающего устройства ПЗУ, формирующего на элементах памяти необходимые состояния для выработки сигнала сигнализации. Изобретение позволяет повысить точность и надежность сигнализации уровня в промышленных условиях. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к технике контроля технологических параметров жидких сред в резервуарах для промышленных производств и может найти применение в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известен способ ультразвукового контроля уровня жидкости в резервуарах, заключающийся в том, что в стенку резервуара по нормали к ней в зоне контроля уровня периодически вводят ультразвуковые колебания, принимают от противоположной стенки отраженные импульсные сигналы и импульсные сигналы акустической реверберации в стенке резервуара, выделяют огибающую импульсов реверберации в заданной временной зоне и по ее амплитуде судят о наличии или отсутствии жидкости на контролируемом уровне [1].
Недостатком данного способа контроля является низкая точность, надежность контроля уровня, из-за незначительных изменений амплитуды огибающей реверберационных импульсов при демпфировании стенки жидкостью в зоне контроля.
Известен другой способ контроля уровня жидкости, заключающийся в том, что в стенку резервуара под углом к ней параллельно поверхности контролируемой среды в зоне контроля уровня вводят продольную ультразвуковую волну, скорость следа которой по поверхности ввода устанавливают равной скорости нормальной волны (волны Лэмба), распространяющейся в стенке, а после прохождения некоторого фиксированного расстояния по стенке принимают волну Лэмба и используют ее амплитуду в качестве информационного сигнала об уровне [2].
Недостатком этого способа контроля уровня жидкости, снижающим его надежность и точность, является нестабильность амплитуды информационного сигнала при изменении толщины стенок в резервуаре из-за коррозии или воздействия на них агрессивных сред, а также узкий динамический диапазон информационного сигнала при значительной (более 30 мм) толщине стенок или их зарастании остаточными компонентами жидких реагентов.
Целью настоящего изобретения является повышение надежности и точности сигнализации уровня жидкости в резервуарах при наличии различных воздействий в промышленных условиях.
Более близким прототипом предложенному способу является второй. От известного способа предложенный отличается тем, что ультразвуковую волну вводят в стенку резервуара параллельно поверхности контролируемой жидкой среды, а ультразвуковая волна, распространяющаяся на фиксированном участке стенки, является волной Лэмба, одновременно там же излучателем возбуждают в стенке резервуара продольную ультразвуковую волну, распространяющуюся в плоскости горизонтального сечения резервуара по хорде окружности резервуара через стенку, контролируемую жидкую среду и противоположную стенку, принимают эту волну тем же приемником во временной зоне, отличной от временной зоны приема волны Лэмба, выделяют в каждой временной зоне амплитудные значения волны Лэмба или продольной волны, формируют по ним на заданном пороговом уровне чувствительности нормированные информационные сигналы, с помощью которых управляют промежуточным запоминающим устройством (ПЗУ), на выходе которого получают один сигнал по наличию на входе ПЗУ двух или хотя бы одного из нормированных информационных сигналов за период следования возбуждающих импульсов, по которому судят о наличии жидкости на контролируемом уровне в резервуаре. Реализация способа поясняется акустической и функциональной схемой на фиг.1 и импульсно-потенциальной диаграммой на фиг.2 и заключается в следующем.
В стенку 1 резервуара с контролируемой жидкой средой 2 периодически направляют продольную ультразвуковую волну (УЗВ) 7, которую возбуждают с помощью генератора 3 и акустического преобразователя (излучателя) 4, установленного на внешней поверхности резервуара в зоне контроля уровня.
Акустический излучатель 4 содержит пьезоэлектрический преобразователь 5 и волновод 6, через который под углом α к внешней поверхности стенки вводят ультразвуковую волну 7.
Угол ввода α продольной УЗВ выбирают таким образом, чтобы фазовая скорость движения фронта УЗВ по поверхности ввода (скорость следа) в волноводе совпадала с фазовой скоростью, возбуждаемой в стенке волны Лэмба 8, например, антисимметричной волны нулевого порядка a0 . Эту волну направляют по периметру резервуара в направлении, параллельном плоскости поверхности контролируемой жидкости, принимают после прохождения некоторого фиксированного расстояния по стенке акустическим приемником 12. Акустический приемник 12 конструктивно выполнен аналогично излучателю 4 и содержит волновод 10 и пьезоэлектрический преобразователь 11, с помощью которого волну Лэмба 8 преобразуют в импульсы электрических колебаний.
Если жидкость в резервуаре на уровне установки излучающего и приемного акустических преобразователей (на контролируемом уровне) отсутствует, то волна Лэмба не испытывает затухания, вызванного жидкостью, и амплитуда волны на выходе акустического приемника имеет максимальную амплитуду 4 фиг.2б.
При наличии жидкости на контролируемом уровне внутренняя поверхность стенки 1 демпфируется и амплитуда информационной волны Лэмба резко уменьшается, достигая минимального значения 2 фиг. 2а.
Возбужденная в стенке продольная волна 9 (фиг.1) преломляется при переходе в жидкость 2, если жидкость находится на контролируемом уровне, и распространяется к противоположной стенке резервуара по хорде в плоскости горизонтального сечения резервуара (фиг.1).
Преломляясь при переходе из жидкости в стенку и из стенки в волновод 10 акустического приемника 12, продольная волна поступает на вход пьезопреобразователя 11 с помощью которого ее преобразуют в импульс электрических колебаний максимальной амплитуды 3 (фиг.2а).
При отсутствии жидкости 2 на контролируемом уровне в результате резкого различия акустических сопротивлений материала стенки резервуара и воздуха, соприкасающегося с ней, на выходе приемника 12 электрические импульсы будут отсутствовать или их амплитуда 5 фиг.2в будет на несколько порядков ниже, чем при наличии жидкости.
Таким образом, в принятом за время одного периода сигнале будут присутствовать информационные сигналы двух типов волн, принятые с задержкой по времени τ1,τ2 (фиг.2) относительно импульса возбуждения.
Время задержки для каждого сигнала определяется скоростью распространения ультразвуковых волн разных типов в конкретной среде и расстоянием между излучателем и приемником ультразвуковых волн.
Путем стробирования короткими импульсами 6, 7 (фиг.2д) длительностью τ3 и τ4, , вырабатываемыми устройством стробирования 13 (фиг.1), выделяют в принятом сигнале максимально изменяющиеся значения информационных сигналов каждой волны 9, 10 (фиг. 2е, ж) в зависимости от присутствия жидкости на контролируемом уровне.
Выделенные сигналы сравнивают с порогом чувствительности uпор приемного устройства 14 (фиг.1), нормируют по амплитуде и длительности 11, 12 (фиг.2 з, и) и направляют в промежуточное запоминающее устройство ПЗУ 15 (фиг.1). В ПЗУ на логических элементах памяти формируют необходимые состояния для выработки одного сигнала сигнализации 14 (фиг.2 л) по наличию на входе ПЗУ двух или хотя бы одного информационного сигнала о наличии жидкости на контролируемом уровне. С выхода ПЗУ сигнал сигнализации подают на вход регистрирующего устройства 16 (фиг.1), с помощью которого осуществляют индикацию о наличии жидкости на контролируемом уровне.
Предложенное изобретение является новым, так как оно неизвестно из уровня техники, относящейся к определению уровня жидкости в резервуарах.
Предложенное изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно использует неизвестный способ, заключающийся в одновременном контроле уровня двумя ультразвуковыми методами: методом демпфирования стенки резервуара жидкостью и методом ультразвукового прозвучивания резервуара, при котором сигнал сигнализации об уровне формируется при наличии информационных сигналов, полученных по двум или хотя бы по одному из методов.
Предложенное изобретение применимо в промышленности для контроля уровня жидких сред в резервуарах высокого давления гидропрессов, емкостях с жидким хлором и аммиаком, промсосудах и маслоотделителях холодильно-компрессорных агрегатов, в ресиверах воздушных компрессоров, емкостях с концентрированными кислотами и т.д.
Claims (1)
- Способ ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах, заключающийся в том, что в зоне контроля в стенку резервуара под определенным углом к ней с помощью акустического излучателя периодически вводят ультразвуковую волну, скорость следа которой по поверхности ввода устанавливают равной скорости ультразвуковой волны, распространяющейся на фиксированном участке стенки, принимают эту волну акустическим приемником, отличающийся тем, что ультразвуковую волну вводят в стенку резервуара параллельно поверхности контролируемой жидкой среды, а ультразвуковая волна, распространяющаяся на фиксированном участке стенки, является волной Лэмба, одновременно тем же излучателем возбуждают в стенке резервуара продольную ультразвуковую волну, распространяющу в плоскости горизонтального сечения резервуара по хорде окружности резервуара через стенку, контролируемую жидкую среду и противоположную стенку, принимают эту волну тем же приемником во временной зоне, отличной от временной зоны приема волны Лэмба, выделяют в каждой временной зоне амплитудные значения волны Лэмба или продольной волны, формируют на ним на заданном пороговом уровне чувствительности нормированные информационные сигналы, с помощью которых управляют промежуточным запоминающим устройством (ПЗУ), на выходе которого получают один сигнал по наличию на входе ПЗУ двух или хотя бы одного из нормированных информационных сигналов за период следования возбуждающих импульсов, по которому судят о наличии жидкости на контролируемом уровне в резервуаре.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96114933A RU2112221C1 (ru) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | Способ ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96114933A RU2112221C1 (ru) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | Способ ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2112221C1 true RU2112221C1 (ru) | 1998-05-27 |
RU96114933A RU96114933A (ru) | 1998-09-10 |
Family
ID=20183738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96114933A RU2112221C1 (ru) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | Способ ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2112221C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3115754A1 (en) | 2015-07-06 | 2017-01-11 | ABB Schweiz AG | System and method for non-instrusive and continuous level measurement in a cylindrical vessel |
EP3115755A1 (en) | 2015-07-06 | 2017-01-11 | ABB Schweiz AG | System and method for measuring a speed of sound in a liquid or gaseous medium specification |
EP3115753A1 (en) | 2015-07-06 | 2017-01-11 | ABB Schweiz AG | System and method for non-intrusive and continuous level measurement of a liquid specification |
RU2608343C1 (ru) * | 2015-07-31 | 2017-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр Техноавтомат" (ООО "НИЦ Техноавтомат") | Способ контроля уровня жидкости в резервуарах по характеристикам волн лэмба и устройство для его осуществления |
CN110494718A (zh) * | 2017-03-16 | 2019-11-22 | 罗斯蒙特测量有限公司 | 振动元件装置中的改进或与振动元件装置有关的改进 |
-
1996
- 1996-07-23 RU RU96114933A patent/RU2112221C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3115754A1 (en) | 2015-07-06 | 2017-01-11 | ABB Schweiz AG | System and method for non-instrusive and continuous level measurement in a cylindrical vessel |
EP3115755A1 (en) | 2015-07-06 | 2017-01-11 | ABB Schweiz AG | System and method for measuring a speed of sound in a liquid or gaseous medium specification |
EP3115753A1 (en) | 2015-07-06 | 2017-01-11 | ABB Schweiz AG | System and method for non-intrusive and continuous level measurement of a liquid specification |
CN106441507A (zh) * | 2015-07-06 | 2017-02-22 | Abb 技术有限公司 | 在圆柱形容器中进行非侵入且连续液位测量的系统和方法 |
US10215613B2 (en) | 2015-07-06 | 2019-02-26 | Abb Schweiz Ag | System and method for non-intrusive and continuous level measurement of a liquid |
US10228275B2 (en) | 2015-07-06 | 2019-03-12 | Abb Schweiz Ag | System and method for non-intrusive and continuous level measurement in a cylindrical vessel |
US10281315B2 (en) | 2015-07-06 | 2019-05-07 | Abb Schweiz Ag | System and method for measuring a speed of sound in a liquid or gaseous medium |
CN106441507B (zh) * | 2015-07-06 | 2019-11-22 | Abb技术有限公司 | 在圆柱形容器中进行非侵入且连续液位测量的系统和方法 |
RU2608343C1 (ru) * | 2015-07-31 | 2017-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр Техноавтомат" (ООО "НИЦ Техноавтомат") | Способ контроля уровня жидкости в резервуарах по характеристикам волн лэмба и устройство для его осуществления |
WO2017023191A1 (ru) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр Техноавтомат" (ООО "НИЦ Техноавтомат") | Контроль уровня жидкости в резервуарах по характеристикам волн лэмба |
US10345135B2 (en) | 2015-07-31 | 2019-07-09 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu “Nauchno-Issledovatelsky Tsentr Tekhnoavtomat” (Ooo “Nits Tekhnoavtomat”) | Method for controlling the liquid level in tanks as per characteristics of lamb waves and device for ultrasonic control of the liquid level in tanks |
CN110494718A (zh) * | 2017-03-16 | 2019-11-22 | 罗斯蒙特测量有限公司 | 振动元件装置中的改进或与振动元件装置有关的改进 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10215613B2 (en) | System and method for non-intrusive and continuous level measurement of a liquid | |
CN106441507B (zh) | 在圆柱形容器中进行非侵入且连续液位测量的系统和方法 | |
US5965818A (en) | Ultrasonic Lamb wave technique for measurement of pipe wall thickness at pipe supports | |
EP0364217B1 (en) | Improved torsional wave fluid sensor and system | |
EP1960766B1 (en) | Detection of defects in welded structures | |
KR870009229A (ko) | 초음파를 이용한 보일러관의 비파괴 검사방법 | |
EP0120040A1 (en) | ULTRASONIC MEASUREMENT. | |
US6420816B2 (en) | Method for exciting lamb waves in a plate, in particular a container wall, and an apparatus for carrying out the method and for receiving the excited lamb waves | |
RU2112221C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах | |
RU2098754C1 (ru) | Способ измерения толщины слоя отложений на внутренних стенках водопроводных труб | |
RU2178552C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля уровня жидкости в трубопроводе | |
RU2123172C1 (ru) | Способ и устройство для контроля уровня жидких сред в резервуарах | |
RU96114933A (ru) | Способ ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах | |
JP2022068840A (ja) | 表面波検出装置、液面位置検出装置、液種特定装置、溶液濃度検出装置及び液滴検出装置 | |
RU2437066C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля уровня жидкости в резервуарах и устройство для ультразвукового контроля уровня жидкости в резервуарах | |
RU2134868C1 (ru) | Устройство ультразвукового контроля уровня жидких сред в резервуарах | |
RU2188398C1 (ru) | Способ ультразвуковой сигнализации уровня сыпучих сред в емкости | |
GB2593477A (en) | Pulse generator | |
RU2149362C1 (ru) | Способ непрерывного измерения уровня жидких сред | |
RU2178550C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля наличия (проскока) жидкости в трубопроводе | |
SU1027604A1 (ru) | Способ контрол акустического контакта | |
RU2178150C1 (ru) | Устройство для ультразвукового контроля уровня или наличия жидкости в трубопроводе | |
JPH0334588B2 (ru) | ||
RU2378624C2 (ru) | Способ и устройство контроля уровня жидких сред с сигнализацией наличия акустического контакта между излучателем и приемником ультразвуковых колебаний и поверхностями стенок резервуара | |
SU1224715A1 (ru) | Способ ультразвукового контрол биметаллических труб |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090724 |