RU2364841C1 - Method for measurement of liquid level - Google Patents
Method for measurement of liquid level Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364841C1 RU2364841C1 RU2008120103/28A RU2008120103A RU2364841C1 RU 2364841 C1 RU2364841 C1 RU 2364841C1 RU 2008120103/28 A RU2008120103/28 A RU 2008120103/28A RU 2008120103 A RU2008120103 A RU 2008120103A RU 2364841 C1 RU2364841 C1 RU 2364841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid level
- acoustic
- acoustic wave
- measured
- level
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровней жидких сред в закрытых резервуарах в коммунальном хозяйстве, нефтяной промышленности и на транспорте.The present invention relates to measuring technique and can be used to measure the levels of liquid media in closed tanks in the utilities, petroleum industry and transport.
Широко известны способы измерения уровня жидкостей методом акустической локации, когда измеряется время прохождения акустической волны от излучателя до границы раздела сред и обратно и определяется расстояния по формулеWidely known methods for measuring the level of liquids by the method of acoustic location, when measured the propagation time of an acoustic wave from the emitter to the interface between media and vice versa and the distance is determined by the formula
Lx=VzT/2,L x = V z T / 2,
где Vz - скорость звука, Т - время распространения ультразвуковой волны в прямом и обратном направлениях.where V z is the speed of sound, T is the propagation time of the ultrasonic wave in the forward and reverse directions.
Недостатком этого способа и реализующих его устройств является зависимость скорости ультразвука от параметров газовой среды над жидкостью: температуры, давления, состава и т.д., что приводит к дополнительной погрешности измерения.The disadvantage of this method and its implementing devices is the dependence of the ultrasound speed on the parameters of the gaseous medium above the liquid: temperature, pressure, composition, etc., which leads to an additional measurement error.
Для устранения этого недостатка используют способ коррекции скорости распространения акустической волны по измеренной температуре газовой среды распространения акустического сигнала в процессе локации. Использование этого способа усложняет устройство и учитывает только один дестабилизирующий фактор.To eliminate this drawback, a method for correcting the speed of propagation of an acoustic wave by the measured temperature of the gaseous medium of propagation of an acoustic signal in a location process is used. Using this method complicates the device and takes into account only one destabilizing factor.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, описанный в патенте РФ на полезную модель «Электронно-акустическое устройство измерения уровня жидкости» измерения [1], использующий основной отраженный сигнал и сигнал, отраженный от реперного отражателя, вычисление текущей скорости распространения звуковой волны и расчет уровня жидкости по соответствующей формуле.Closest to the claimed technical solution is the method described in the patent of the Russian Federation for the utility model "Electronic-acoustic device for measuring the liquid level" measurement [1], using the main reflected signal and the signal reflected from the reference reflector, calculating the current propagation velocity of the sound wave and calculating fluid level according to the corresponding formula.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения, устранения погрешности при изменяющихся параметрах газовой среды над жидкостью: температуры, давления, состава и т.д., и обеспечение измерения уровня по всей высоте резервуара.The technical result of the invention is to increase the accuracy of measurement, eliminate errors with changing parameters of the gas medium above the liquid: temperature, pressure, composition, etc., and provide level measurement over the entire height of the tank.
Это достигается тем, что в способе измерения уровня жидкости, заключающемся в излучении зондирующего акустического импульса и приема отраженного сигнала от раздела сред, согласно предлагаемому изобретению измеряют время распространения акустической волны, излучаемой обратимым ультразвуковым преобразователем (излучателем-приемником), который устанавливают на заданном (эталонном) расстоянии от верхней границы диапазона измерения уровня жидкости до границы раздела сред и обратно (основного отраженного сигнала T1), и время распространения акустической волны по пути: излучатель, раздел сред, верхнее перекрытие резервуара обратно до раздела сред и до ультразвукового преобразователя (переотраженного сигнала T2), и вычисляют измеряемый уровень жидкости по формулеThis is achieved by the fact that in the method of measuring the liquid level, which consists in emitting a sounding acoustic pulse and receiving a reflected signal from a medium section, according to the invention, the propagation time of an acoustic wave emitted by a reversible ultrasonic transducer (emitter-receiver) is measured, which is set at a predetermined (reference ) distance from the top of the liquid level measurement range to the boundary between the media and forth (main reflected signal T 1), and extends the time of acoustic waves on the way: the emitter section mediums overlap the upper reservoir back to the media section and to the ultrasonic transducer (Backlight signal T 2), and calculating the measured liquid level from the formula
, ,
где L0 - эталонное расстояние.where L 0 is the reference distance.
Из полученного выражения следует, что измеряемый параметр - уровень раздела газообразной и жидкой сред - не зависит от скорости распространения акустической волны в газовой среде.From the obtained expression it follows that the measured parameter — the level of separation of the gaseous and liquid media — does not depend on the propagation velocity of the acoustic wave in the gas medium.
На фиг.1 представлена электрическая функциональная схема ультразвукового уровнемера, реализующего предлагаемый способ измерения уровня жидкости.Figure 1 presents the electrical functional diagram of an ultrasonic level gauge that implements the proposed method for measuring the liquid level.
Устройство содержит резервуар (объект измерения) 1, колодец с крышкой 2, обратимый электроакустический преобразователь (излучатель-приемник) 3 и последовательно соединенные генератор пачки зондирующих импульсов 4, коммутатор режима работы электроакустического преобразователя 5, усилитель 6, блок фильтрации и дешифрации отраженных сигналов 7, блок измерения 8, устройство управления 9, синхронизующее работу всех блоков уровнемера, устройство обработки информации 10, индикатор 11.The device contains a reservoir (measurement object) 1, a well with a cover 2, a reversible electro-acoustic transducer (emitter-receiver) 3, and a series-connected generator of a probe pulse train 4, a mode switch of the electro-acoustic transducer 5, amplifier 6, a filtering and decoding unit for reflected signals 7, measurement unit 8, control device 9, synchronizing the operation of all blocks of the level gauge, information processing device 10, indicator 11.
На фиг.1 также показаны путь распространения основной акустической волны 13 и переотраженной волны 12.Figure 1 also shows the propagation path of the main acoustic wave 13 and the reflected wave 12.
Предлагаемый способ измерения уровня жидкости реализуется следующим образом.The proposed method for measuring the liquid level is implemented as follows.
Возбуждение электроакустического преобразователя 3 в режиме излучения и формирование зондирующего импульса осуществляется с помощью генератора пачек зондирующих импульсов 4, параметры которого - частота, число импульсов в пачке - устанавливаются заранее. Режим работы «излучение - прием» осуществляется с помощью коммутатора 5.The excitation of the electro-acoustic transducer 3 in the radiation mode and the formation of the probe pulse is carried out using a generator of bundles of probe pulses 4, the parameters of which are frequency, the number of pulses in the packet are set in advance. The operating mode "radiation - reception" is carried out using the switch 5.
Из всего многообразия путей распространения излучаемого и отраженных акустических колебаний используемыми в данном случае являются два, обозначенные на фиг.1 как 12 и 13.Out of the whole variety of propagation paths of emitted and reflected acoustic vibrations, two are used in this case, indicated in Fig. 1 as 12 and 13.
Время распространения сигнала по пути 13 определяется уравнениемThe propagation time of the signal along path 13 is determined by the equation
где L0 - заданное (эталонное) значение уровня, определяемое как расстояние между электроакустическим преобразователем и верхним уровнем резервуара, Vz - скорость распространения акустической волны в момент измерения.where L 0 is the predetermined (reference) level value, defined as the distance between the electro-acoustic transducer and the upper level of the tank, V z is the acoustic wave propagation velocity at the time of measurement.
Время распространения сигнала по пути 12 (см. фиг.1, 2) можно определить из выраженияThe propagation time of the signal along path 12 (see figures 1, 2) can be determined from the expression
Принятые электроакустическим преобразователем 3 отраженный сигнал через время Т1 и переотраженный через время T2 усиливаются усилителем 6 и подаются на блок фильтрации и дешифрации отраженного сигнала 7, где осуществляется анализ сигнала по частоте (периоду) и числу импульсов в пачке с одинаковым периодом.The reflected signal received by the electro-acoustic transducer 3 after time T 1 and reflected after time T 2 is amplified by the amplifier 6 and fed to the filtering and decryption unit of the reflected signal 7, where the signal is analyzed by the frequency (period) and number of pulses in the packet with the same period.
По выделенным импульсам (см. фиг.2), ограничивающим временные интервалы Т1 и T2, блок измерения 8 определяет интервалы Т1 и T2, а блок 10 обрабатывает полученную информацию.According to the selected pulses (see figure 2), limiting the time intervals T 1 and T 2 , the measuring unit 8 determines the intervals T 1 and T 2 , and the block 10 processes the received information.
Решение полученной системы уравнений (1) и (2)The solution of the resulting system of equations (1) and (2)
относительно Lx будет определяться выражениемrelative to L x will be determined by the expression
. .
Уровень жидкости в резервуаре Lж относительно дна можно определить по формулеThe liquid level in the tank L W relative to the bottom can be determined by the formula
Lж=Lmax-Lx,L W = L max -L x ,
где Lmax - максимально возможное значение измеряемого уровня жидкости в резервуаре.where L max - the maximum possible value of the measured liquid level in the tank.
Реализация вычислительных операций возможна как аналоговыми, так и цифровыми средствами. Однако очевидно, что применение цифровых технологий обработки временного сигнала является, в данном случае, предпочтительным.The implementation of computational operations is possible both analog and digital means. However, it is obvious that the use of digital technologies for processing a temporary signal is, in this case, preferable.
Результат измерения передается на индикатор 11. Работа всех устройств и блоков уровнемера синхронизируется устройством управления 9.The measurement result is transmitted to the indicator 11. The operation of all devices and blocks of the level gauge is synchronized by the control device 9.
Использование эталонного значения уровня L0 позволяет определить текущую скорость распространения ультразвука, что исключает влияние возмущающих воздействий; установка электроакустического преобразователя на заданном расстоянии в колодце позволяет исключить мертвую зону акустического излучателя и обеспечить измерение уровня по всей высоте резервуара, увеличение пути распространения акустической волны при определенной разрешающей способности прибора позволяет также повысить точность измерения.Using the reference value of the level L 0 allows you to determine the current velocity of propagation of ultrasound, which eliminates the influence of disturbing influences; the installation of an electro-acoustic transducer at a given distance in the well eliminates the dead zone of the acoustic emitter and provides level measurement over the entire height of the tank, increasing the propagation path of the acoustic wave at a certain resolution of the device can also improve the accuracy of measurement.
Практическая реализация ультразвукового уровнемера, осуществляющего предложенный способ, на основе однокристального микроконтроллера PIC18F2620 показала достаточно высокие метрологические характеристики при проведении измерений в условиях закрытых и открытых канализационных и водозаборных станций. В частности, при диапазоне измерения уровня 6 м получена разрешающая способность 10 мм и основная и дополнительная составляющие погрешности во всем диапазоне изменения температур от -25°С до +25°С и соответствующей влажности и давления воздушной среды не превысила значение младшего значащего разряда.The practical implementation of the ultrasonic level transmitter that implements the proposed method, based on the PIC18F2620 single-chip microcontroller, showed rather high metrological characteristics when measuring in closed and open sewer and water intake stations. In particular, with a level measuring range of 6 m, a resolution of 10 mm was obtained, and the main and additional error components in the entire temperature range from -25 ° C to + 25 ° C and the corresponding humidity and air pressure did not exceed the value of the least significant discharge.
Источник информацииThe source of information
1. Свидетельство на полезную модель RU №53001. Электронно-акустическое устройство измерения уровня жидкости. Борминский С.А., Скворцов Б.И. - опубликовано: 27.04.2006, Бюл. №12.1. Certificate for utility model RU No. 53001. Electronic-acoustic device for measuring liquid level. Borminsky S.A., Skvortsov B.I. - published: 04/27/2006, Bull. No. 12.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008120103/28A RU2364841C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Method for measurement of liquid level |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008120103/28A RU2364841C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Method for measurement of liquid level |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2364841C1 true RU2364841C1 (en) | 2009-08-20 |
Family
ID=41151318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008120103/28A RU2364841C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Method for measurement of liquid level |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2364841C1 (en) |
-
2008
- 2008-05-20 RU RU2008120103/28A patent/RU2364841C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2955165C (en) | Improved signal travel time flow meter | |
CN106441507B (en) | The system and method for non-intruding and continuous level gauging are carried out in hydrostatic column | |
CN109883491B (en) | Ultrasound transducer using adaptive multi-frequency hopping and coding | |
KR101238387B1 (en) | Towing tank using ultrasonic measurement of ice thickness measurement system and method | |
US9343055B2 (en) | Fluid density stratification location system, device and method | |
CN103403506A (en) | Arrangement and method for determining a concentration of a constituent of a fluid mixture | |
CN106153173A (en) | Sonic velocity measurement method and device in a kind of water | |
CN207499824U (en) | A kind of slurry tank liquid level detection device | |
RU2364841C1 (en) | Method for measurement of liquid level | |
CN209043421U (en) | Ultrasonic wave spacing Multi point measuring apparatus | |
CN105486381A (en) | Sound wave water level gauge | |
RU150171U1 (en) | ELECTRONIC-ACOUSTIC DEVICE FOR MEASURING THE LEVEL AND DENSITY OF OIL PRODUCTS | |
RU2562001C1 (en) | Inspection method of doppler current velocity meter | |
RU2692409C1 (en) | Method of measuring liquid level | |
RU2545065C2 (en) | Method to measure acoustic speed in water | |
RU2376612C1 (en) | Method of hydrometeorological monitoring water body of sea test site and device to this end | |
RU223381U1 (en) | Module for estimating seawater salinity based on a sound speed meter | |
RU150012U1 (en) | DEVICE FOR EVALUATING A GAS FLOW TRANSFERRED BY BUBBLES FLOATING IN WATER BODIES | |
RU53001U1 (en) | ELECTRONIC-ACOUSTIC LIQUID MEASUREMENT DEVICE | |
CN109341815A (en) | Ultrasonic wave spacing Multi point measuring apparatus and its measurement method | |
RU86759U1 (en) | ACOUSTIC RANGE DETERMINATION DEVICE | |
RU48629U1 (en) | ULTRASONIC LEVEL METER | |
RU2303243C1 (en) | Ultrasound level meter | |
RU2532143C1 (en) | Method of determination of nonlinear ultrasonic parameter of liquids and device for its implementation | |
TWM549869U (en) | Real-time suspended sediment and water level observation equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130521 |