RU2471159C1

RU2471159C1 - Radar level gauge

Info

Publication number: RU2471159C1
Application number: RU2011124271/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Вениаминович Либерман; Сергей Александрович Новиков; Юрий Анатольевич Молчанов; Алексей Владимирович Либерман
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Лимако"
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: apparatus has a level sensor with a microstrip antenna, an interface converter, a control device and a power supply. The microstrip antenna is able to measure the angle of inclination of the emitting surface. The angle of inclination of the emitting surface is changed through an adjustable support with actuating mechanisms which are connected to the control device.

EFFECT: high reliability of results of measuring level of granular substances.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к контролю и измерению уровня сыпучих веществ в резервуарах и может быть использовано на нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих, химических и других предприятиях, где имеются резервуары, заполненные сыпучими веществами.The invention relates to monitoring and measuring the level of bulk solids in tanks and can be used in oil producing, oil refining, chemical and other enterprises where there are reservoirs filled with bulk solids.

Известен бесконтактный радарный уровнемер, содержащий датчик уровня с использованием микрополосковой антенны, преобразователь интерфейса, устройство управления и источник питания (Руководство по эксплуатации на радиоволновый бесконтактный уровнемер УЛМ-31А2 УЛМ0.01.001РЭ, ЗАО ЛИМАКО, г.Тула).A non-contact radar level gauge is known that contains a level sensor using a microstrip antenna, an interface converter, a control device and a power source (Operation manual for a ULM-31A2 ULM0.01.001RE radio wave transmitter, Lima CJSC, Tula).

Датчик данного уровнемера жестко устанавливается на фланце патрубка резервуара. Его микрополосковая антенна не имеет возможности изменять свое положение в пространстве, т.к. жестко закреплена в корпусе датчика.The sensor of this level gauge is rigidly mounted on the flange of the tank nozzle. Its microstrip antenna does not have the ability to change its position in space, because rigidly fixed in the sensor housing.

Данная установка антенны имеет недостатки при измерении уровня сыпучих веществ, находящихся в различного рода резервуарах, емкостях и т.п. Измерение уровня сыпучих веществ в отличие от жидких продуктов имеет свои особенности. Это связано с тем, что поверхность такого вещества не является гладкой и, в отдельных случаях, может представлять собой нерегулярную структуру, при этом отсутствует зеркальное отражение зондирующего сигнала от датчика, что приводит, иногда, к его частичной или полной потере.This antenna installation has drawbacks when measuring the level of bulk solids in various tanks, containers, etc. The measurement of the level of solids in contrast to liquid products has its own characteristics. This is due to the fact that the surface of such a substance is not smooth and, in some cases, can be an irregular structure, while there is no mirror reflection of the probe signal from the sensor, which sometimes leads to its partial or complete loss.

Для того, чтобы увеличить уровень отраженного сигнала в случае его снижения, предлагается изменять положение диаграммы направленности микрополосковой антенны.In order to increase the level of the reflected signal in case of its decrease, it is proposed to change the position of the radiation pattern of the microstrip antenna.

Перед авторами стояла задача создания радиолокационного уровнемера, надежно работающего при измерении уровня сыпучих веществ в различного рода резервуарах, емкостях и т.п.The authors were faced with the task of creating a radar level gauge that works reliably when measuring the level of bulk solids in various kinds of tanks, containers, etc.

Задача решена за счет того, что в радиолокационный уровнемер, содержащий датчик уровня с использованием микрополосковой антенны, преобразователь интерфейса, устройство управления и источник питания, микрополосковая антенна установлена с возможностью изменения наклона излучающей поверхности за счет введения регулируемых опор с исполнительными механизмами, соединенными с устройством управления.The problem is solved due to the fact that in a radar level gauge containing a level sensor using a microstrip antenna, an interface converter, a control device and a power source, a microstrip antenna is installed with the ability to change the slope of the radiating surface by introducing adjustable supports with actuators connected to the control device .

Регулируемые опоры равно расположены по окружности в плане.Adjustable feet are equally spaced around the plane.

Исполнительные механизмы выполнены, например, в виде соленоидов.Actuators are made, for example, in the form of solenoids.

Заявляемый радиолокационный уровнемер обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.The inventive radar level meter has a set of essential features not known from the prior art for products of this purpose, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" for the invention.

Заявляемый радиолокационный уровнемер, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.The inventive radar level gauge, according to the applicant and the authors, meets the criterion of "inventive step", because for specialists, it does not explicitly follow from the prior art, i.e. not known from available sources of scientific, technical and patent information at the filing date.

Сущность предлагаемого радиолокационного уровнемера поясняется с помощью чертежей, где:The essence of the proposed radar level gauge is illustrated using the drawings, where:

на фиг.1 представлена блок-схема;figure 1 presents a block diagram;

на фиг.2 - вид на микрополосковую антенну снизу;figure 2 is a view of the microstrip antenna from below;

на фиг.3 - вид на микрополосковую антенну сбоку.figure 3 is a side view of the microstrip antenna.

Радиолокационный уровнемер содержит датчик 1 уровня с микрополосковой антенной 2, преобразователь 3 интерфейса, устройство 4 управления и источник 5 питания.The radar level gauge contains a level 1 sensor with a microstrip antenna 2, an interface converter 3, a control device 4 and a power source 5.

Микрополосковая антенна 2 установлена на регулируемых опорах 6, снабженных исполнительными механизмами 7, которые электрически связаны с устройством 4 управления. Регулируемые опоры 6 равно расположены по окружности в плане, например, через 90°, 60°, 30° и т.д.The microstrip antenna 2 is mounted on adjustable supports 6 provided with actuators 7, which are electrically connected to the control device 4. Adjustable bearings 6 are equally spaced around in a plan, for example, through 90 °, 60 °, 30 °, etc.

Исполнительные механизмы 7 могут быть выполнены в виде соленоидов, срабатывающих по сигналам, поступающим из устройства управления 4.Actuators 7 can be made in the form of solenoids triggered by signals from the control device 4.

Микрополосковая антенна 2 содержит элементарные излучатели 8.Microstrip antenna 2 contains elementary emitters 8.

Радиолокационный уровнемер работает следующим образом.Radar level gauge works as follows.

Датчик 1 уровня излучает сигнал в направлении сыпучего вещества, расстояние (дальность) до которого необходимо измерить. Отраженный сигнал возвращается обратно в датчик 1 уровня. Частота излучаемого сигнала изменяется во времени по пилообразному закону. В результате взаимодействия прямого и отраженного сигналов внутри датчика 1 уровня образуется целый ряд спектральных составляющих, которые несут информацию о дальности. Информация с датчика 1 уровня передается на преобразователь 3 интерфейса, соединенного с устройством управления 4. Питание блоков уровнемера осуществляется от источника 5 питания.The level sensor 1 emits a signal in the direction of the granular substance, the distance (distance) to which it is necessary to measure. The reflected signal is returned back to the level 1 sensor. The frequency of the emitted signal varies in time according to a sawtooth law. As a result of the interaction of the direct and reflected signals inside the level 1 sensor, a number of spectral components are formed that carry information about the range. Information from the level 1 sensor is transmitted to the interface converter 3 connected to the control device 4. The power of the level meter units is supplied from the power supply 5.

Изменение положения диаграммы направленности микрополосковой антенны 2 осуществляется путем изменения угла наклона излучающей поверхности микрополосковой антенны 2. Изменение угла наклона производится с помощью исполнительных механизмов 7 регулируемых опор 6, равно расположенных по окружности в плане.Changing the position of the radiation pattern of the microstrip antenna 2 is carried out by changing the angle of inclination of the emitting surface of the microstrip antenna 2. The angle of inclination is made using actuators 7 of the adjustable supports 6 equally spaced around the plane.

Исходным положением микрополосковой антенны 2 является ее ориентация в плоскости, перпендикулярной продольной оси датчика 1 уровня. Подача сигналов управления на любой из соленоидов приводит к наклону микрополосковой антенны 2 на определенный угол. При подаче сигнала на один из соленоидов возможно несколько вариантов углового положения микрополосковой антенны 2. Кроме этого, возможна подача сигналов управления на смежные соленоиды, что дает еще несколько положений микрополосковой антенны.The initial position of the microstrip antenna 2 is its orientation in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the level 1 sensor. The supply of control signals to any of the solenoids leads to the inclination of the microstrip antenna 2 by a certain angle. When applying a signal to one of the solenoids, several variants of the angular position of the microstrip antenna 2 are possible. In addition, it is possible to feed control signals to adjacent solenoids, which gives several more positions of the microstrip antenna.

С учетом этого появляется возможность осуществлять N изменений углового положения микрополосковой антенны.With this in mind, it becomes possible to implement N changes in the angular position of the microstrip antenna.

На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация радиолокационного уровнемера заявляемой конструкции, изготовлен его опытный образец, испытания которого подтвердили работоспособность и преимущества по сравнению с известными, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.At the applicant enterprise, the design documentation for the radar level gauge of the claimed design is developed, its prototype is manufactured, the tests of which confirmed the operability and advantages compared with the known ones, which allows us to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the invention is met.

Claims

1. A radar level gauge containing a level sensor using a microstrip antenna, an interface converter, a control device and a power source, characterized in that the microstrip antenna is installed with the ability to change the slope of the radiating surface by introducing adjustable supports with actuators connected to the control device.

2. The radar level gauge according to claim 1, characterized in that the adjustable legs are equally spaced around the circumference in plan.

3. The radar level gauge according to claim 1, characterized in that the actuators are made, for example, in the form of solenoids.