RU2239793C2 - Method of ultrasonic monitoring of interface between immiscible fluids in tanks - Google Patents
Method of ultrasonic monitoring of interface between immiscible fluids in tanks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239793C2 RU2239793C2 RU2002129141/28A RU2002129141A RU2239793C2 RU 2239793 C2 RU2239793 C2 RU 2239793C2 RU 2002129141/28 A RU2002129141/28 A RU 2002129141/28A RU 2002129141 A RU2002129141 A RU 2002129141A RU 2239793 C2 RU2239793 C2 RU 2239793C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- interface
- ultrasonic
- wave
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к технике контроля наличия жидкости в технологических резервуарах и трубопроводах различных производств и может найти применение в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, водоподготовке и других отраслях промышленности.The present invention relates to techniques for controlling the presence of liquid in technological tanks and pipelines of various industries and may find application in metallurgical, chemical, oil refining, water treatment and other industries.
Известен способ ультразвукового контроля границы раздела несмешивающихся сред, заключающийся в том, что с помощью акустического преобразователя в стенке резервуара возбуждают ультразвуковую (у.з.) волну, которую вводят по нормали к ее поверхности, принимают тем же акустическим преобразователем (АП) многократно отраженные от внутренних поверхностей стенки резервуара импульсы у.з. колебаний, преобразуют их в импульсные электрические сигналы, выделяют огибающую импульсных сигналов, задают два временных местоположения заднего фронта огибающей на фиксированном уровне амплитуды, меньшем пикового значения амплитуды огибающей, формируют опорный импульс, соответствующий середине заданных временных местоположений, определяют знак временного интервала между опорным импульсом и импульсом, сформированным в момент равенства амплитуды заднего фронта электрического импульсного сигнала фиксированному амплитудному уровню, а о границе раздела несмешивающихся сред судят по знаку этого интервала [1].A known method of ultrasonic control of the interface of immiscible media, which consists in the fact that using an acoustic transducer in the tank wall, an ultrasonic (ultrasonic) wave is excited, which is introduced along the normal to its surface, and is repeatedly reflected from the same acoustic transducer (AP) from internal surfaces of the tank wall oscillations, convert them into pulsed electrical signals, isolate the envelope of the pulsed signals, set two temporary locations of the trailing edge of the envelope at a fixed amplitude level less than the peak value of the amplitude of the envelope, form a reference pulse corresponding to the middle of the specified time locations, determine the sign of the time interval between the reference pulse and pulse generated at the moment of equal amplitude of the trailing edge of the electric pulse signal to a fixed amplitude level nu, and the interface between immiscible media is judged by the sign of this interval [1].
Недостатком данного способа является низкие точность и надежность, обусловленные размытостью границы раздела двух сред из-за плавного спада заднего фронта огибающей импульсов реверберации.The disadvantage of this method is the low accuracy and reliability due to the blurring of the interface between two media due to the smooth decline of the trailing edge of the envelope of the reverberation pulses.
Известен другой способ контроля параметров сред, заключающийся в том, что с помощью акустического преобразователя в стенке резервуара возбуждают у.з. волну, которую вводят по нормали к ее поверхности, принимают тем же АП многократно отраженные от внутренних поверхностей стенки импульсы у.з. колебаний, преобразуют их в импульсный электрический сигнал, выделяют огибающую отраженных импульсных сигналов, отсекают огибающую снизу пропорционально ее амплитуде, формируют импульс по величине, пропорциональной этой амплитуде, а по длительности, равной длительности усеченной огибающей, интегрируют этот импульс, сравнивают результат с опорным значением, соответствующим регламентируемому параметру среды, и по разнице судят о контролируемом параметре [2].There is another way to control the parameters of the media, which consists in the fact that using an acoustic transducer in the wall of the tank excite ultrasound the wave, which is introduced along the normal to its surface, is received by the same AP pulses repeatedly reflected from the inner surfaces of the wall. oscillations, convert them into a pulsed electrical signal, isolate the envelope of the reflected pulse signals, cut off the envelope from below in proportion to its amplitude, form a pulse in magnitude proportional to this amplitude, and integrate this pulse in duration equal to the duration of the truncated envelope, compare the result with the reference value, corresponding to the regulated environment parameter, and the difference is used to judge the controlled parameter [2].
Недостатком данного способа являются также низкие надежность и точность, обусловленные зависимостью амплитуды импульсов реверберации не только от физико-химического состояния среды и соответственно ее акустического сопротивления ультразвуку, но также и от площади соприкосновения среды со стенкой резервуара.The disadvantage of this method is also low reliability and accuracy, due to the dependence of the amplitude of the reverberation pulses not only on the physicochemical state of the medium and, accordingly, its acoustic resistance to ultrasound, but also on the area of contact of the medium with the tank wall.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и точности ультразвукового контроля границы раздела двух сред с различными акустическими сопротивлениями.The objective of the present invention is to increase the reliability and accuracy of ultrasonic monitoring of the interface between two media with different acoustic impedances.
Более близким (прототипом) предложенному способу является второй.Closer (prototype) of the proposed method is the second.
От известного способа предложенный отличается тем, что продольную у.з. волну вводят под углом к внешней поверхности стенки резервуара, формируют в точке ввода продольной у.з. волны поперечную у.з. волну, которую направляют вдоль стенки, производят прием поперечной у.з. волны вторым АП, смещенным относительно первого АП по вертикали на расстояние относительно точки ввода равное удвоенной проекции пути, прошедшего поперечной у.з. волной от точки отражения до точки приема, на внешнюю поверхность резервуара, а в качестве выделенного информационного сигнала принимают первый отраженный от внутренней поверхности стенки сигнал поперечной у.з. волны, измеряют его амплитуду, формируют опорный сигнал, постоянное значение которого выбирают как среднее арифметическое значение между амплитудами сигналов поперечной у.з. волны, отраженной от границы раздела стенки с контролируемыми средами, обладающими различными удельными акустическими сопротивлениями, сравнивают информационный детектированный сигнал с опорным и по разности значений судят о границе раздела несмешивающихся сред.The proposed method differs from the known method in that the longitudinal ultrasound the wave is introduced at an angle to the outer surface of the tank wall, is formed at the point of entry of the longitudinal ultrasound transverse ultrasonic waves the wave, which is directed along the wall, receive the transverse ultrasonic waves of the second AP, offset from the first AP vertically by a distance relative to the entry point equal to twice the projection of the path that has passed the transverse ultrasonic a wave from the reflection point to the receiving point, on the outer surface of the tank, and as the selected information signal, the first transverse ultrasonic signal reflected from the inner surface of the wall is received waves, measure its amplitude, form a reference signal, a constant value of which is chosen as the arithmetic mean value between the amplitudes of the signals of the transverse ultrasonic waves reflected from the wall interface with controlled media having different specific acoustic impedances compare the detected information signal with the reference one and judge the interface between immiscible media by the difference in values.
Техническим результатом такого способа является повышение точности и надежности получения информации о границе раздела несмешивающихся сред в диапазоне толщин стенок технологических резервуаров и трубопроводов от 200 до 1 мм по стали.The technical result of this method is to increase the accuracy and reliability of obtaining information about the interface of immiscible media in the wall thickness range of process tanks and pipelines from 200 to 1 mm in steel.
На фиг.1 представлена функциональная схема одной из реализации предложенного способа, а на фиг.2 - импульсно-потенциальная диаграмма, поясняющая работу устройства.Figure 1 presents a functional diagram of one of the implementation of the proposed method, and figure 2 is a potential pulse diagram explaining the operation of the device.
Устройство содержит: первый АП 1 с наклонным волноводом 2, установленным на внешней поверхности 3 резервуара 4, и генератор 5, последовательно соединенные второй АП 9 с наклонным волноводом 13, установленным на внешней поверхности 3 резервуара 4, усилитель 16 (первым входом), ограничитель 21, детектор 22, компаратор 24 (первым входом), индикатор 28, формирователь стробимпульса 19, входом подключенный на выход генератора, а выходом - на второй вход усилителя, источник опорного напряжения 26, выходом подключенный на второй вход компаратора 24.The device comprises: a first AP 1 with an
Реализация способа и работа устройства осуществляется следующим образом.The implementation of the method and the operation of the device is as follows.
АП 1 с наклонным волноводом 2 устанавливают на внешней поверхности 3 резервуара 4. Генератор 5 вырабатывает периодическую последовательность импульсов 6 (фиг.2), с помощью которой в волноводе 2 возбуждают продольную у.з. волну 7 (фиг.1). В точке ввода 8 продольную у.з. волну вводят в стенку под углом β, который выбирают в зависимости от толщины стенки резервуара и линейных геометрических размеров АП.AP 1 with an
На границе раздела волновод 2 - стенка 3 продольная у.з. волна 7 трансформируется в поперечную у.з. волну 9. Многократно отраженную от внутренней поверхности стенки поперечную у.з. волну 9 направляют вдоль стенки к приемному АП 10. Приемный АП 10 размещают в точке 11 выхода первого отражения 12 поперечной у.з. волны 9 от внутренней поверхности стенки 13. Принятые у.з. колебания первого отражения поперечной у.з. волны направляют в волновод 14 приемного АП 10, в котором осуществляют преобразование в электрический информационный сигнал 15 (фиг.2). С выхода приемного АП 10 сигнал 15 передают на вход усилителя 16, в котором осуществляют усиление до необходимой амплитуды. В принятом сигнале 15 выделяют только его амплитуду 17, для чего усилитель 16 стробируют импульсом 18, который вырабатывают в формирователе 19 стробимпульса (фиг.1). Выделенный таким образом информационный сигнал 17 ограничивают снизу на нулевом уровне, оставляя только его положительную амплитуду 20 (фиг.2). Ограничение осуществляют в ограничителе 21. Ограниченный сигнал 20 детектируют в пиковом детекторе 22, преобразуя его в постоянное напряжение 23, эквивалентное информационному сигналу 15. Это напряжение 23 подают на первый вход компаратора 24. Амплитуда информационного сигнала 20 несет информацию об акустическом сопротивлении каждой контролируемой среды 1 или II, соприкасающейся с внутренней поверхностью стенки резервуара или трубопровода в зоне установки излучающего и приемного АП.At the interface, the waveguide 2 - wall 3
При соприкосновении со стенкой контролируемой среды с меньшим акустическим сопротивлением информационный сигнал 20 (фиг.3) имеет большую амплитуду, и наоборот. Поэтому для регистрации границы раздела несмешивающихся сред формируют опорное напряжение (Uоп) 25, уровень которого составляет среднее арифметическое значение между амплитудами принятых информационных сигналов, отраженных от границы раздела стенки с контролируемыми средами, имеющими различное удельное акустическое сопротивление для поперечной у.з. волны. Опорное напряжение 25 вырабатывают в источнике опорного напряжения 26 и подают на второй вход компаратора 24. На выходе компаратора 24 осуществляют сравнение детектированного информационного сигнала 23 и опорного сигнала 25, и в случае положительной разности вырабатывают на выходе компаратора положительную ступень напряжения 27, по которой судят о границе раздела несмешивающихся сред. Для индикации границы раздела выходной сигнал 27 компаратора 24 подают на вход индикатора 28.When in contact with the wall of the controlled environment with less acoustic impedance, the information signal 20 (Fig. 3) has a large amplitude, and vice versa. Therefore, to register the interface of immiscible media, a reference voltage (U op ) 25 is formed, the level of which is the arithmetic average between the amplitudes of the received information signals reflected from the interface of the wall with controlled media having different specific acoustic impedances for transverse ultrasonic the waves. The
Предложенное изобретение является новым, так как оно неизвестно из предшествующего уровня техники, относящейся к определению границы раздела несмешивающихся сред, и использует неизвестный способ, заключающийся в том, что в стенку резервуара с помощью АП с наклонным волноводом, установленным на внешней поверхности трубопровода, вводят продольную у.з. волну, которая преломляясь в точке ввода, трансформируется в поперечную у.з. волну и распространяется вдоль стенки с многократными отражениями от ее внутренней поверхности, принимают эту волну вторым АП с наклонным волноводом, установленным также на внешней поверхности резервуара и смещенным относительно первого АП по вертикали на расстояние, относительно точки ввода равное удвоенной проекции пути, прошедшего поперечной у.з. волны от точки отражения до точки приема, на внешнюю поверхность резервуара, выделяют в принятом сигнале путем стробирования первое отражение поперечной у.з. волны от внутренней поверхности стенки, ограничивают выделенный информационный сигнал снизу, на нулевом уровне, детектируют положительную амплитуду выделенного сигнала, формируют опорный сигнал, постоянное значение которого выбирают как среднее арифметическое значение между амплитудами поперечной у.з. волны, отраженных от границы раздела стенки с контролируемыми средами, обладающими различными удельными акустическими сопротивлениями, сравнивают информационный детектированный сигнал с опорным и по разности судят о границе раздела несмешивающихся сред.The proposed invention is new, because it is unknown from the prior art relating to the determination of the interface between immiscible media, and uses an unknown method, namely, that a longitudinal longitudinal waveguide is installed in the tank wall with an inclined waveguide mounted on the outer surface of the pipeline US a wave that is refracted at the input point is transformed into a transverse ultrasonic wave wave and propagates along the wall with multiple reflections from its inner surface, this wave is received by the second AP with an inclined waveguide, also installed on the outer surface of the tank and shifted vertically relative to the first AP equal to the doubled projection of the path that has passed transverse y. h. waves from the reflection point to the reception point, on the outer surface of the tank, isolate in the received signal by gating the first reflection of the transverse ultrasonic waves from the inner surface of the wall, limit the selected information signal from below, at zero level, detect the positive amplitude of the selected signal, form a reference signal, the constant value of which is chosen as the arithmetic mean value between the amplitudes of the transverse ultrasound waves reflected from the wall interface with controlled media having different specific acoustic impedances compare the detected information signal with the reference one and judge the interface between immiscible media by difference.
Предложенное изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно использует неизвестный способ, повышающий надежность и точность контроля границы раздела несмешивающихся сред в резервуарах и трубопроводах с толщинами стенок от 200 мм до 1 мм по стали.The proposed invention has an inventive step, because it uses an unknown method that increases the reliability and accuracy of the control of the interface of immiscible media in tanks and pipelines with wall thicknesses from 200 mm to 1 mm for steel.
Предложенное изобретение применимо в промышленности при контроле границы раздела несмешивающихся сред, находящихся в сепараторах, испарителях, трубопроводах и резервуарах при нормальном и избыточном давлениях в них.The proposed invention is applicable in industry to control the interface of immiscible media located in separators, evaporators, pipelines and tanks at normal and overpressure in them.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. А.С. СССР №1348656, G 01 F 23/28, опубл. 30.10.1987 г.1. A.S. USSR No. 1348656, G 01 F 23/28, publ. 10/30/1987
2. А.С. СССР №892293, G 01 N 29/02, опубл. 23.12.1981 г.2. A.S. USSR No. 892293, G 01 N 29/02, publ. 12/23/1981
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002129141/28A RU2239793C2 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Method of ultrasonic monitoring of interface between immiscible fluids in tanks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002129141/28A RU2239793C2 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Method of ultrasonic monitoring of interface between immiscible fluids in tanks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002129141A RU2002129141A (en) | 2004-04-27 |
RU2239793C2 true RU2239793C2 (en) | 2004-11-10 |
Family
ID=34310045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002129141/28A RU2239793C2 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Method of ultrasonic monitoring of interface between immiscible fluids in tanks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2239793C2 (en) |
-
2002
- 2002-10-31 RU RU2002129141/28A patent/RU2239793C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2479119C (en) | Self calibrating apparatus and method for ultrasonic determination of fluid properties | |
US5965818A (en) | Ultrasonic Lamb wave technique for measurement of pipe wall thickness at pipe supports | |
US8225665B2 (en) | Method and system of measuring material loss from a solid structure | |
KR870009229A (en) | Nondestructive Testing Method of Boiler Tube Using Ultrasonic Wave | |
CA2699474C (en) | Acoustic thickness measurements using gas as a coupling medium | |
US7467560B2 (en) | Broadband long pulse ultrasonic inspection | |
US4890496A (en) | Method and means for detection of hydrogen attack by ultrasonic wave velocity measurements | |
CA3110818A1 (en) | Continuous wave ultrasound or acoustic non-destructive testing | |
JP2014196996A (en) | Liquid detection method and liquid detection device | |
RU2239793C2 (en) | Method of ultrasonic monitoring of interface between immiscible fluids in tanks | |
JPH11118771A (en) | Ultrasonic flaw-detecting method and device of thin plate with plate-thickness change | |
JP3169534B2 (en) | Inundation detection method | |
JP2001343365A (en) | Thickness resonance spectrum measuring method for metal sheet and electromagnetic ultrasonic measuring method for metal sheet | |
US20230049260A1 (en) | Acoustic Detection of Defects in a Pipeline | |
RU2112221C1 (en) | Method of ultrasonic checking of liquid media level in reservoirs | |
JP2002277447A (en) | Ultrasonic flaw detection method and apparatus | |
RU2123172C1 (en) | Method and device to check level of liquid medium in reservoirs | |
RU2596242C1 (en) | Method for ultrasonic inspection | |
RU2178552C1 (en) | Method for ultrasonic inspection of liquid level in pipeline | |
RU2189016C1 (en) | Method of continuous ultrasonic monitoring of level of liquid media in technological reservoirs | |
RU2216722C2 (en) | Ultrasonic method establishing density of liquid | |
RU2378624C2 (en) | Method and device for control of liquid medium level with annunciation of availability of acoustic contact between transmitter and receiver of ultrasonic vibrations and surfaces of container walls | |
RU2178550C1 (en) | Method for ultrasonic inspection of presence (overshoot) of liquid in pipeline | |
SU603896A1 (en) | Method of testing acoustic contact | |
Suzuki et al. | Feasibility study of air-coupled ultrasonic vertical reflection method using a single probe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091101 |