RU2503950C2 - Система контроля параметров жидкости - Google Patents
Система контроля параметров жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503950C2 RU2503950C2 RU2012107196/28A RU2012107196A RU2503950C2 RU 2503950 C2 RU2503950 C2 RU 2503950C2 RU 2012107196/28 A RU2012107196/28 A RU 2012107196/28A RU 2012107196 A RU2012107196 A RU 2012107196A RU 2503950 C2 RU2503950 C2 RU 2503950C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- fiber
- input
- information
- liquid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах товарного учета нефтепродуктов. Система для контроля параметров жидкости в цистерне содержит корпус 1, выполненный в виде поплавка, полуутопленного за счет груза 2, расположенного в его нижней части. В верхней части поплавка 1 закреплен основной световод 3, вход которого совмещен с источником света 4, а выход через многопроходную кювету 5 - с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей 6. В нижней части поплавка 1 расположен дополнительный волоконно-оптический световод 7, вход которого совмещен с источником света 4, а выход - с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей 6 выше поверхности контролируемой жидкости 8, причем на участке дополнительного световода 7, погруженного в жидкость, сформирован изгиб 9. Выход матрицы 6 соединен через спектральный фильтр 10 с блоком первичной обработки информации 11, который содержит блок выделения и усиления видеосигнала 12. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей при одновременном упрощении системы и повышении ее надежности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно - измерительной технике и может быть использовано в системах товарного учета нефтепродуктов, например для контроля параметров светлых нефтепродуктов в автомобильных цистернах и резервуарных парках топливозаправочных станций.
В настоящее время разработаны и успешно функционируют разнообразные системы контроля параметров и коммерческого учета жидкостей, находящихся в резервуарах и/или автоцистернах автозаправочных станций.
Все эти системы состоят из датчиков первичной информации о параметрах жидкости (например, светлых нефтепродуктов) и блока обработки, анализа и отображения информации. В качестве последнего используется как правило компьютер с соответствующим программным обеспечением.
Известны радарные измерители уровня жидкости в резервуарных парках нефтехранилищ, нефтеперерабатывающих и химических комплексов, выпускаемые шведской фирмой SAAB TANK CONTROL - TRL/2 [Экспресс - информация, зарубежный опыт, серия «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов», № 7-8 1996 г, с.23-25]. В зависимости от типа крыши резервуара конструкция уровнемера содержит либо параболическую антенну, для резервуаров с фиксированной крышей, либо использует специальную модуляцию волны, для резервуаров с понтоном или с «плавающей» крышей.
Недостатком такой системы является сложность, высокая стоимость, а также невозможность использовать ее на эксплуатирующемся в настоящее время оборудовании автозаправочных станций. Кроме того, для расширения функциональных возможностей системы, ее необходимо оснащать дополнительными модулями, контролирующими тот или иной параметр жидкости в резервуаре. Это также ведет к удорожанию системы, усложнению ее обслуживания и снижению надежности.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство, описанное в «Оптическом способе измерения поверхностного уровня жидкости» [патент WO 9505583 фирмы PETETRONIK Т от 15.08.94 г.]. Это устройство содержит корпус, погруженный в жидкость, уровень которой надо измерить. Внутри корпуса находится емкость с вторичной жидкостью. Корпус выполнен так, что измеряемая жидкость оказывает давление на его основание. С помощью входного оптического волокна источник света оптически сопряжен с нижним торцом емкости с вторичной жидкостью. С помощью выходного оптического волокна емкость с вторичной жидкостью соединена с фотоприемником. Уровень первичной жидкости определяется по изменению интенсивности выходного излучения, величина которого зависит от высоты столба вторичной жидкости. Интенсивности излучения на выходе выходного оптического волокна сравнивается с выходным излучением эталонного оптического волокна. Истинный уровень измеряемой жидкости определяется путем сопоставления результатов измерения с калибровочной кривой. Данное устройство выбрано за прототип.
Как и все системы на основе волоконно-оптических датчиков первичной информации, прототип взрыво- и пожаробезопасен, сравнительно прост и надежен. Однако, он обладает рядом серьезных недостатков. Устройство - прототип обладает недостаточно высокой точностью ввиду наличия дополнительной вторичной жидкости, уровень которой измеряется. Этот косвенный метод контроля неизбежно ведет к погрешности в конечном результате. Кроме того, сложен метод обработки первичной информации, поскольку сравнивается интенсивность излучения посторонних объектов (вторичная жидкость и эталонное оптическое волокно) с целью определения искомого значения уровня основной жидкости. Другим недостатком устройства - прототипа являются малые функциональные возможности, поскольку оно позволяет измерять только уровень жидкости.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение - расширение функциональных возможностей при одновременном упрощении системы и повышении ее надежности.
Поставленная цель достигается тем, что система контроля параметров жидкости содержит корпус, внутри которого расположен волоконно-оптический световод, вход которого оптически сопряжен с источником света, а выход - с приемником света, выход которого соединен с блоками первичной обработки, анализа и отображения информации, в которой в отличие от прототипа, корпус выполнен в виде полуутопленного поплавка в нижней части которого закреплен дополнительный волоконно-оптический световод, вход которого сопряжен с источником света, а выход - с приемником света, в качестве которого использована интегральная многоэлементная фотоприемная матрица, продольная ось которой параллельна вертикальной оси, причем утопленная часть дополнительного световода имеет изгиб, а основной световод сопряжен с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей через многопроходную кювету. Основной световод выполнен с полупроводниковой прослойкой из Ga-As или Cd-Te.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что электронный блок первичной обработки сигналов содержит блок выделения и усиления видеосигнала, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоматрицы (фотолинейки), а выход - со входом блока формирования информационного сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки, второй выход которого соединен со входом интегральной многоэлементной фотоматрицы (фотолинейки). Выход блока формирования информационного сигнала соединен с первым входом блока сопряжения, выход которого соединен с блоком анализа и представления информации, т.е. с компьютером.
На фиг.1 представлена схема системы контроля параметров жидкости.
Система контроля параметров жидкости содержит корпус 1 выполненный в виде поплавка, полуутопленного за счет груза 2, расположенного в его нижней части. В верхней части поплавка 1 закреплен основной световод 3, вход которого совмещен с источником света 4, а выход через многопроходную кювету 5 с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей 6. В нижней части поплавка 1 расположен дополнительный волоконно-оптический световод 7, вход которого совмещен с источником света 4, а выход с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей 6 выше поверхности контролируемой жидкости 8, причем на участке дополнительного световода 7 погруженного в жидкость сформирован изгиб 9 с радиусом R, определяемым соотношением:
где n0 - показатель преломления материала оболочки волокна,
пс - показатель преломления материала сердцевины волокна,
r - внешний радиус оболочки,
р - радиус сердцевины волокна.
Выход интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы соединен через спектральный фильтр 10 со входом блока первичной обработки информации 11, который содержит блок выделения и усиления видеосигнала 12, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы 6, а выход - со входом блока формирования информационного сигнала 13, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки 14, второй выход которого соединен со входом интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы. Выход блока формирования информационного сигнала 13 соединен с первым входом блока сопряжения 15, выход которого соединен с блоком анализа и представления информации 16, т.е. с компьютером. Техническая реализация элементов, входящих в электронный блок первичной обработки информации является общеизвестной и описана, например в Системе технического зрения [Справочник (В.И. Сырямкин, В.С. Титов, М.Г. Лкушенков, Р.М. Галиулин и др.) Под общ. ред. В.И. Сырямкина и В.С. Титова - Томск, МГП «Раско», 1993 г., с.36-132.].
Система контроля параметров жидкости работает следующим образом: световой поток от источника света 4 по волоконно-оптическим световодам 3 (через многопроходную кювету 5) и 7 поступает к многоэлементной интегральной фотоприемной матрице 6. Электронный блок первичной обработки информации 11 обеспечивает развертку интегральной фотоприемной матрицы 6 и соответствующую обработку видеосигнала, для выделения информации о положении центра проекции изображения пятна в требуемом динамическом диапазоне изменений интенсивности. По положению проекции пятна определяют уровень контролируемой жидкости, а по интенсивности принятого излучения - информацию об иных параметрах жидкости в резервуаре. Рассмотрим информационное значение каждого световода в отдельности. Основной световод 3 жестко закреплен в поплавке 1 над поверхностью контролируемой жидкости. Вместе с изменением уровня жидкости, меняется и положение марки от светового луча, доставленного этим световодам к интегральной многоэлементной фотоприемной матрице 6. Фактический уровень жидкости в резервуаре определяется по формуле:
U=H-h;
где Н - расстояние от нулевой точки (например от дна резервуара) до марки на фотоматрице 6; являлся бы воздух, излучение отразившись от границы раздела возвратилось бы в сердцевину на участке, где световод снова становится прямым. Но, в нашем случае дополнительный световод находится в контролируемой жидкости с показателем преломления большим 1, 28, следовательно оптическое излучение частично покидает световод. Это приводит к резкому уменьшению интенсивности сигнала, что регистрируется соответствующим датчиком (не показан). Таким образом дополнительный световод дает информацию о качестве находящейся в емкости жидкости. С помощью него также можно получить информацию об уровне жидкости в емкости. Эта информация не является избыточной, а служит для контроля правильности функционирования заявляемого устройства, а также для отслеживания расхода отпускаемой жидкости.
Таким образом, предлагаемое изобретение, будучи простым по конструкции, надежным в эксплуатации и обладающее малыми габаритами позволяет контролировать следующие параметры жидкости в резервуаре и/или цистерне:
- уровень и/или расход жидкости;
- газовый состав в емкости и/или интенсивность испарения контролируемой жидкости;
- температуру в емкости;
- качество контролируемой жидкости.
По сравнению с прототипом, а также другими известными системами контроля параметров жидкости, заявляемая система контроля параметров жидкости допускает дальнейшее расширение ее функциональных возможностей за счет придания ей помимо контролирующих еще и функции управления. Действительно, получение многоаспектной информации в реальном масштабе времени позволяет незамедлительно формировать управляющее воздействие на системы налива и отпуска жидкости, например на заслонки трубопровода, в случае превышения допустимого уровня при наливе, недопустимого отклонения от качества жидкости по составу и т.д., также оперативно принять меры по взрыво- и пожаробезопасности в случае превышения допустимых уровней температуры и/или концентрации паров.
Claims (4)
1. Система контроля параметров жидкости, содержащая корпус, внутри которого расположен волоконно-оптический световод, вход которого оптически сопряжен с источником света, а выход - с приемником света, выход которого соединен с блоками первичной обработки, анализа и отображения информации, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде полуутопленного поплавка, в нижней части которого закреплен дополнительный волоконно-оптический световод, вход которого сопряжен с источником света, а выход - с приемником света, в качестве которого использована интегральная многоэлементная фотоприемная матрица, продольная ось которой параллельна вертикальной оси, причем утопленная часть дополнительного световода имеет изгиб, а основной световод сопряжен с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей через многопроходную кювету.
2. Система контроля параметров жидкости по п.1, отличающаяся тем, что электронный блок первичной обработки сигналов содержит блок выделения и усиления видеосигнала, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоматрицы (фотолинейки), а выход - со входом блока формирования информационного сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки, второй выход которого соединен со входом интегральной многоэлементной фотоматрицы (фотолинейки), выход блока формирования информационного сигнала соединен с первым входом блока сопряжения, выход которого соединен с блоком анализа и представления информации, т.е. с компьютером.
3. Система контроля параметров жидкости по п.1, отличающаяся тем, что радиус изгиба дополнительного волоконно-оптического световода определяется соотношением:
n0+1/n0-1·r<R<nc+n0/nc-n0·р,
где n0 - показатель преломления материала оболочки волокна;
nс - показатель преломления материала сердцевины волокна;
r - внешний радиус оболочки;
р - радиус сердцевины волокна.
n0+1/n0-1·r<R<nc+n0/nc-n0·р,
где n0 - показатель преломления материала оболочки волокна;
nс - показатель преломления материала сердцевины волокна;
r - внешний радиус оболочки;
р - радиус сердцевины волокна.
4. Система контроля параметров жидкости по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что основной световод выполнен с полупроводниковой прослойкой из Ga-As или Cd-Te.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107196/28A RU2503950C2 (ru) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Система контроля параметров жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107196/28A RU2503950C2 (ru) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Система контроля параметров жидкости |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012107196A RU2012107196A (ru) | 2013-09-10 |
| RU2503950C2 true RU2503950C2 (ru) | 2014-01-10 |
Family
ID=49164430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012107196/28A RU2503950C2 (ru) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Система контроля параметров жидкости |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2503950C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2820204C1 (ru) * | 2023-12-25 | 2024-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) | Способ мониторинга химического состава опасной технологической жидкости |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1108333A1 (ru) * | 1982-12-01 | 1984-08-15 | Институт Химии Нефти И Природных Солей Ан Казсср | Волоконно-оптический уровнемер |
| SU1280329A1 (ru) * | 1985-05-12 | 1986-12-30 | Алма-Атинский Энергетический Институт | Волоконно-оптический уровнемер |
| DE3703629A1 (de) * | 1987-02-06 | 1988-08-18 | Bosch Gmbh Robert | Fuellstandsanzeiger |
| SU1645839A2 (ru) * | 1987-03-05 | 1991-04-30 | Предприятие П/Я В-2594 | Дискретный оптический уровнемер |
| WO1995005583A1 (en) * | 1993-08-17 | 1995-02-23 | Petetronic T:Mi P. Kinnunen | Optic method for measuring of the level of the surface of a liquid |
| RU3328U1 (ru) * | 1995-05-12 | 1996-12-16 | Леонид Владимирович Илясов | Поплавковый уровнемер жидкости |
| RU2429453C2 (ru) * | 2009-08-06 | 2011-09-20 | Владимир Александрович Григорьев | Волоконно-оптический сигнализатор уровня и вида жидкости |
-
2012
- 2012-02-27 RU RU2012107196/28A patent/RU2503950C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1108333A1 (ru) * | 1982-12-01 | 1984-08-15 | Институт Химии Нефти И Природных Солей Ан Казсср | Волоконно-оптический уровнемер |
| SU1280329A1 (ru) * | 1985-05-12 | 1986-12-30 | Алма-Атинский Энергетический Институт | Волоконно-оптический уровнемер |
| DE3703629A1 (de) * | 1987-02-06 | 1988-08-18 | Bosch Gmbh Robert | Fuellstandsanzeiger |
| SU1645839A2 (ru) * | 1987-03-05 | 1991-04-30 | Предприятие П/Я В-2594 | Дискретный оптический уровнемер |
| WO1995005583A1 (en) * | 1993-08-17 | 1995-02-23 | Petetronic T:Mi P. Kinnunen | Optic method for measuring of the level of the surface of a liquid |
| RU3328U1 (ru) * | 1995-05-12 | 1996-12-16 | Леонид Владимирович Илясов | Поплавковый уровнемер жидкости |
| RU2429453C2 (ru) * | 2009-08-06 | 2011-09-20 | Владимир Александрович Григорьев | Волоконно-оптический сигнализатор уровня и вида жидкости |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2820204C1 (ru) * | 2023-12-25 | 2024-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) | Способ мониторинга химического состава опасной технологической жидкости |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012107196A (ru) | 2013-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104897243B (zh) | 基于光学测距的透明液体的液位测量装置及液位测量方法 | |
| JP6276379B2 (ja) | 光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス | |
| US20090153846A1 (en) | Fluid level indicator | |
| RU2713158C2 (ru) | Определение присутствия жидкости в газовых трубопроводах высокого давления | |
| US20190003873A1 (en) | Optical System and Method for Measuring Fluid Level | |
| US20040021100A1 (en) | Fiber-optic sensor for measuring level of fluid | |
| US20100208243A1 (en) | Optical sensing system for liquid fuels | |
| WO1999057525A1 (en) | A method for measuring the relative proximity of and interacting with a plurality of media/molecular structures | |
| CN101706425A (zh) | 液体棱镜折射计 | |
| CN103884401B (zh) | 光纤油水分界面的检测装置及检测方法 | |
| CN2551992Y (zh) | 一种盐水浓度测量装置 | |
| CN103196520A (zh) | 异芯结构透射式光纤液位传感器 | |
| WO2001036923A1 (en) | Dual sensor distance measuring apparatus and method | |
| US7768646B1 (en) | Methods and systems for detecting and/or determining the concentration of a fluid | |
| US7889337B2 (en) | Optical method for determination of the total suspended solids in jet fuel | |
| RU117635U1 (ru) | Волоконно-оптическое устройство для контроля параметров жидкости в резервуаре и/или цистерне | |
| CN105571685B (zh) | 液体测量装置、油箱、车辆以及燃油测量方法 | |
| RU2503950C2 (ru) | Система контроля параметров жидкости | |
| CN109655406A (zh) | 光谱水质检测装置及检测方法 | |
| US6795598B1 (en) | Liquid-level sensor having multiple solid optical conductors with surface discontinuities | |
| CN107246902A (zh) | 一种3d打印液体材料的液面高度检测方法和系统 | |
| RU2568990C1 (ru) | Устройство для контроля уровня жидкости | |
| US9222824B1 (en) | Sensor for detecting the contact location of a gas-liquid interface on a solid body | |
| US20200400559A1 (en) | Fuel Quality Sensor | |
| RU2431808C1 (ru) | Оптоэлектронная система измерения уровня жидкости |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150228 |