RU2443981C1 - Резонансный акустический уровнемер - Google Patents
Резонансный акустический уровнемер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443981C1 RU2443981C1 RU2010147284/28A RU2010147284A RU2443981C1 RU 2443981 C1 RU2443981 C1 RU 2443981C1 RU 2010147284/28 A RU2010147284/28 A RU 2010147284/28A RU 2010147284 A RU2010147284 A RU 2010147284A RU 2443981 C1 RU2443981 C1 RU 2443981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- liquid
- level
- series
- maximum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ультразвуковой измерительной техники и предназначено для автоматического дистанционного измерения уровней жидкости различных типов в производственных и транспортных емкостях в нефтехимической, химической, горнодобывающей, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность: резонансный акустический уровнемер содержит измерительную трубу, вдоль оси которой установлено не менее одной диафрагмы с центральным отверстием, электроакустический преобразователь и микрофон, установленные в верхней части трубы. Кроме того, уровнемер содержит генератор фазоманипулированного сигнала, подключенный к входу электроакустического преобразователя, подключенные к выходу микрофона последовательно соединенные предварительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок первого преобразования Фурье, блок логарифмирования, блок второго преобразования Фурье, блок выделения максимумов функции кепстра, блок селекции, а также последовательно соединенные блок вычисления уровня жидкости и индикатор. При этом уровнемер снабжен блоком коррекции положения максимумов функции кепстра, включенным между выходом блока селекции и входом блока вычисления уровня. Техническим результатом является повышение точности измерения уровня жидкости во всем диапазоне его изменения за счет снижения систематической ошибки определения уровня жидкости, возникающей при изменении скорости звука по длине газовой полости трубы, благодаря использованию сигналов от двух ближайших к жидкости отражательных диафрагм и поправке положения кепстрального максимума от ближайшей к жидкости отражательной диафрагмы, учитывающей влияние на него кепстрального максимума от жидкости. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области ультразвуковой измерительной техники и предназначено для автоматического дистанционного измерения уровней жидкости различных типов в производственных и транспортных емкостях в нефтехимической, химической, горнодобывающей, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен резонансный акустический уровнемер, содержащий измерительную трубу, излучатель акустических колебаний, подключенный к выходу генератора, компенсационную трубу с излучателем акустических колебаний, соединенным с выходом генератора, и двумя микрофонами, один из которых соединен с последовательно соединенными демодулятором, формирователем импульсов, электронным ключом, счетчиком импульсов и цифровым индикатором, а другой соединен через дополнительные последовательно соединенные демодулятор, формирователь импульсов и устройство управления подключен к электронному ключу (Авторское свидетельство СССР №601577, МПК G01F 23/28, 1978 г.).
Недостатками этого устройства являются низкая точность измерений из-за использования принципа последовательного возбуждения стоячих волн (резонансов) в трубах и ограниченной помехоустойчивости по отношению к посторонним шумам (помехам).
Известен резонансный акустический уровнемер, содержащий измерительную трубу, электроакустический преобразователь, генератор шумового сигнала, два микрофона, последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок первого преобразования Фурье, блок логарифмирования, блок второго преобразования Фурье, блок вычисления уровня жидкости, к выходу которого подключен индикатор уровня жидкости, а также коммутатор аналоговых сигналов и блок выделения двух максимумов функции кепстра, при этом оба микрофона расположены вдоль измерительной трубы на фиксированном расстоянии друг от друга и соединены со входами коммутатора аналоговых сигналов, выход блока второго преобразования Фурье соединен с входом блока выделения двух максимумов функции кепстра, выход которого соединен со входом блока вычисления уровня жидкости, а усилитель снабжен АРУ (Патент РФ №2249186, МПК G01F 23/28, 2003 г.).
Недостатками этого устройства являются низкая точность измерения уровня жидкости в условиях, когда скорость распространения звука в измерительной трубе меняется по высоте в диапазоне изменения уровня жидкости. Микрофоны могут быть установлены только в верхней части измерительной трубы, не достигаемой жидкостью. Кроме того, использование шумового сигнала приводит к «зашумливанию» функции кепстра и соответственно к дополнительной погрешности оценки положения ее максимума и уровня жидкости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению (прототипом) является резонансный акустический уровнемер, содержащий измерительную трубу, вдоль оси которой установлено не менее одной диафрагмы с центральным отверстием, электроакустический преобразователь и микрофон, установленные в верхней части трубы, генератор фазоманипулированного сигнала, подключенный к входу электроакустического преобразователя, подключенные к выходу микрофона последовательно соединенные предварительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок первого преобразования Фурье, блок логарифмирования, блок второго преобразования Фурье, блок выделения максимумов функции кепстра, блок селекции, блок вычисления уровня жидкости и индикатор (Патент РФ №2132542, G01F 23/296, 1999 г.).
Недостатком прототипа является возрастание погрешности измерения уровня жидкости при ее близости к реперной диафрагме со стороны дна. Увеличение погрешности обусловлено смещением положения максимума кепстра под влиянием более сильного максимума от жидкости. В результате этого смещения оценка скорости распространения звука в трубе, производимая по положениям кепстральных максимумов от реперных диафрагм, осуществляется с дополнительной погрешностью, которая приводит к дополнительной погрешности при пересчете положения кепстрального максимума от жидкости на временной оси в ее уровень.
Техническим результатом, достигаемым изобретением, является повышение точности измерения уровня жидкости во всем диапазоне его изменения.
Технический результат достигается за счет того, что резонансный акустический уровнемер, содержащий измерительную трубу, вдоль оси которой установлено не менее одной диафрагмы с центральным отверстием, электроакустический преобразователь и микрофон, установленные в верхней части трубы, генератор фазоманипулированного сигнала, подключенный к входу электроакустического преобразователя, подключенные к выходу микрофона последовательно соединенные предварительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок первого преобразования Фурье, блок логарифмирования, блок второго преобразования Фурье, блок выделения максимумов функции кепстра, блок селекции, а также последовательно соединенные блок вычисления уровня жидкости и индикатор, снабжен блоком коррекции положения максимумов функции кепстра, включенным между выходом блока селекции и входом блока вычисления уровня.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.
Резонансный акустический уровнемер содержит измерительную трубу 1, размещаемую в контролируемом резервуаре 2 с контролируемой жидкостью 3, вдоль оси трубы установлено не менее одной диафрагмы 4 с центральным отверстием, электроакустический преобразователь 5 и микрофон 6, установленные в верхней части трубы 1, генератор фазоманипулированного сигнала 7, подключенный к входу электроакустического преобразователя 5, подключенные к выходу микрофона 6 последовательно соединенные предварительный усилитель 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок первого преобразования Фурье 10, блок логарифмирования 11, блок второго преобразования Фурье 12, блок выделения максимумов функции кепстра 13, блок селекции 14, блок коррекции положения максимумов функции кепстра 15, блок вычисления уровня жидкости 16 и индикатор 17.
Устройство работает следующим образом.
Широкополосный фазоманипулированный сигнал постоянной амплитуды от генератора 7 излучается электроакустическим преобразователем 5 и возбуждает стоячие акустические волны (резонансы) на собственных частотах измерительной трубы (резонатора) с диафрагмами 4
fL=c/2L и fm=cm/2zm,
где m - номер диафрагмы; L - расстояние от преобразователя 5 до поверхности жидкости 3 в резервуаре 1; zm - расстояние от преобразователя 5 до отражающей диафрагмы 4 с номером m; cL, cm - средние значения скорости звука на отрезках L и zm соответственно.
Сигнал с выхода микрофона 6 последовательно поступает на предварительный усилитель 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок первого преобразования Фурье 10, блок логарифмирования 11 и блок второго преобразования Фурье 12. На выходе этого блока формируется функция кепстра с максимумами на значениях кепстрального времени tL=1/fL, tm=1/fm. Эти значения выделяются блоком 13 и поступают в блок селекции 14, в котором производится идентификация кепстральных максимумов, соответствующих отражениям от жидкости и реперных диафрагм. В блоке коррекции положения максимума кепстра 15 для времени tm кепстрального максимума, соответствующего ближайшей к жидкости отражающей диафрагме, вводится поправка Δtm, зависящая от разности времен tL-tm. Величина поправки вычисляется заранее экспериментальным путем. Уровень жидкости вычисляется блоком 16 по значениям времен, соответствующим двум последним непогруженным в жидкость диафрагмам, согласно выражению
где Lp - расстояние от преобразователя 5 до дна резервуара 2 или отметки, принятой за нулевой уровень, и отображается на индикаторе 17.
При вычислении по этой формуле снижается систематическая ошибка определения уровня жидкости, возникающая при изменении скорости звука по длине газовой полости трубы, благодаря повышению точности измерения скорости звука в измерительной трубе за счет использования для этого сигналов от двух ближайших к жидкости отражательных диафрагм и поправке положения кепстрального максимума от ближайшей к жидкости отражательной диафрагмы, учитывающей влияние на него кепстрального максимума от жидкости.
Claims (1)
- Резонансный акустический уровнемер, содержащий измерительную трубу, вдоль оси которой установлено не менее одной диафрагмы с центральным отверстием, электроакустический преобразователь и микрофон, установленные в верхней части трубы, генератор фазоманипулированного сигнала, подключенный к входу электроакустического преобразователя, подключенные к выходу микрофона последовательно соединенные предварительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок первого преобразования Фурье, блок логарифмирования, блок второго преобразования Фурье, блок выделения максимумов функции кепстра, блок селекции, а также последовательно соединенные блок вычисления уровня жидкости и индикатор, отличающийся тем, что он снабжен блоком коррекции положения максимумов функции кепстра, включенным между выходом блока селекции и входом блока вычисления уровня.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147284/28A RU2443981C1 (ru) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Резонансный акустический уровнемер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147284/28A RU2443981C1 (ru) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Резонансный акустический уровнемер |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2443981C1 true RU2443981C1 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=45852375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010147284/28A RU2443981C1 (ru) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Резонансный акустический уровнемер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2443981C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2179738A (en) * | 1985-08-20 | 1987-03-11 | Formula Systems Ltd | Fluid level responsive apparatus |
RU2132542C1 (ru) * | 1996-10-31 | 1999-06-27 | Акустический институт имени академика Н.Н.Андреева | Резонансный акустический уровнемер |
RU2249186C1 (ru) * | 2003-07-30 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации" Институт теоретической и экспериментальной физики" | Резонансный акустический уровнемер |
RU2262084C1 (ru) * | 2004-02-18 | 2005-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева" ФГУП "АКИН" | Резонансный акустический уровнемер |
-
2010
- 2010-11-19 RU RU2010147284/28A patent/RU2443981C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2179738A (en) * | 1985-08-20 | 1987-03-11 | Formula Systems Ltd | Fluid level responsive apparatus |
RU2132542C1 (ru) * | 1996-10-31 | 1999-06-27 | Акустический институт имени академика Н.Н.Андреева | Резонансный акустический уровнемер |
RU2249186C1 (ru) * | 2003-07-30 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации" Институт теоретической и экспериментальной физики" | Резонансный акустический уровнемер |
RU2262084C1 (ru) * | 2004-02-18 | 2005-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева" ФГУП "АКИН" | Резонансный акустический уровнемер |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190078927A1 (en) | Sensor | |
US9579045B2 (en) | Length measuring device | |
GB2547284B (en) | Acoustic resonator sensor for determining temperature | |
EP3710795B1 (en) | Device and method for detecting deposition layers in a conduit conducting a liquid or a soft medium and/or for level detection | |
US20230236152A1 (en) | Acoustic resonance fluid flow measurement device and method | |
US11940309B2 (en) | Method for determining a fluid flow parameter within a vibrating tube | |
JP5914643B2 (ja) | 超音波伝搬時間法による流体の流量検出方法 | |
RU2443981C1 (ru) | Резонансный акустический уровнемер | |
JP5940350B2 (ja) | 振動計測装置および振動計測方法 | |
CN105486381A (zh) | 一种声波水位计 | |
US20120239302A1 (en) | Apparatus and method for measuring liquid level in a well | |
JPH02228516A (ja) | 長さの測定方法およびその測定装置 | |
RU66029U1 (ru) | Комплексное устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов | |
CN104568063A (zh) | 液位检测装置 | |
RU2262084C1 (ru) | Резонансный акустический уровнемер | |
JP4951296B2 (ja) | 漏水判定装置、漏水判定方法 | |
RU2437066C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля уровня жидкости в резервуарах и устройство для ультразвукового контроля уровня жидкости в резервуарах | |
RU2249186C1 (ru) | Резонансный акустический уровнемер | |
RU2132542C1 (ru) | Резонансный акустический уровнемер | |
RU2606205C1 (ru) | Внутритрубный снаряд-дефектоскоп | |
RU53001U1 (ru) | Электронно-акустическое устройство измерения уровня жидкости | |
RU2692409C1 (ru) | Способ измерения уровня жидкости | |
RU2256158C1 (ru) | Уровнемер | |
RU2532143C1 (ru) | Метод определения нелинейного акустического параметра жидкостей и устройство для его осуществления | |
RU66030U1 (ru) | Устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121120 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150110 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161120 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190524 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200204 |