RU2504739C1 - Устройство для определения уровня жидкости в емкости - Google Patents
Устройство для определения уровня жидкости в емкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504739C1 RU2504739C1 RU2012123638/28A RU2012123638A RU2504739C1 RU 2504739 C1 RU2504739 C1 RU 2504739C1 RU 2012123638/28 A RU2012123638/28 A RU 2012123638/28A RU 2012123638 A RU2012123638 A RU 2012123638A RU 2504739 C1 RU2504739 C1 RU 2504739C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic waves
- generator
- antenna
- inputs
- mixer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагаемое устройство определения уровня жидкости содержит первый генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод первого направленного ответвителя к первой антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, первую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, первый смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, первый генератор через вспомогательный волновод первого направленного ответвителя и первая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, вычислительное устройство. Устройство содержит также второй генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод второго направленного ответвителя ко второй антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, вторую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, управляющее устройство, к первому и второму входам которого через, соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты подсоединены выходы первого и второго смесителей, управляемый опорный генератор, первый, второй и третий выходы управляющего устройства подсоединены, соответственно, ко входу первого генератора, второго генератора и к первому входу управляемого опорного генератора, ко второму входу которого через фильтр высокой частоты подключен выход второго смесителя, фазометр, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, выход фильтра высокой частоты и первый выход управляемого опорного генератора, к первому и второму входам вычислительного устройства подсоединены, соответственно, выходы управляемого опорного генератора и фазометра. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др.
Известны радиоволновые способы и устройства, которые используют для бесконтактного измерения уровня жидких сред в емкостях для хранения нефтепродуктов, химически активных, агрессивных и вязких жидкостей (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.). При этом реализуемые уровнемеры должны обеспечивать достаточно высокую одинаковую точность (до 5 мм) в диапазоне измерения от 0,5 до 20 метров и при этом быть надежными, удобными в эксплуатации и недорогими устройствами. В задачах, связанных с радиоволновым бесконтактным измерением уровня жидкостей, применяются устройства с частотной модуляцией электромагнитных колебаний. К числу их недостатков относится достаточно сложная реализация, вызванная необходимостью применения широкополосных генераторов частотно-модулированных колебаний, а также сложность функциональной обработки информативных сигналов при стремлении обеспечить высокую точность измерения.
Известно также техническое решение - радиоволновое устройство для измерения уровня жидкости в емкости, которое по технической сущности наиболее близко к предлагаемому устройству и принято в качестве прототипа (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.). Данное устройство-прототип содержит генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод направленного ответвителя к антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, антенну для приема отраженных электромагнитных волн, смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, первый генератор через вспомогательный волновод первого направленного ответвителя и первая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, выход смесителя подсоединен ко входу вычислительного устройства, являющегося выходным блоком устройства.
Однако существенным недостатком этого устройства, реализующего фазовый способ измерения, является неоднозначность в определении расстояний за счет циклического повторения сигнала с выхода смесителя через каждую половину периода излучаемых электромагнитных волн. Известные способы устранения неоднозначности измерений при применении фазового метода, основанные на использовании измерений на нескольких частотах, используются, в основном, в радиолокаторах доплеровского типа с селекцией движущихся целей (Вишин Г.М. Многочастотная радиолокация. М.: Воениздат, 1973. 92 с.), поэтому они не приспособлены для задач измерения уровня жидкостей.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения.
Технический результат в предлагаемом устройстве для измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что оно содержит первый генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод первого направленного ответвителя к первой антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, первую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, первый смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, первый генератор через вспомогательный волновод первого направленного ответвителя и первая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, вычислительное устройство, при этом оно содержит второй генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод второго направленного ответвителя к второй антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, вторую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, управляющее устройство, к первому и второму входам которого через, соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты подсоединены выходы первого и второго смесителей, управляемый опорный генератор, первый, второй и третий выходы управляющего устройства подсоединены, соответственно, к входу первого генератора, второго генератора и к первому входу управляемого опорного генератора, к второму входу которого через фильтр высокой частоты подключен выход второго смесителя, фазометр, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, выход фильтра высокой частоты и первый выход управляемого опорного генератора, к первому и второму входам вычислительного устройства подсоединены, соответственно, выходы управляемого опорного генератора и фазометра.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом на фиг.1, где приведена его структурная схема.
На фиг.1 показаны генератор 1, направленный ответвитель 2, передающая антенна 3, приемная антенна 4, смеситель 5, фильтр низкой частоты 6, приемная антенна 7, передающая антенна 8, направленный ответвитель 9, смеситель 10, генератор 11, фильтр низкой частоты 12, управляющее устройство 13, фильтр высокой частоты 14, управляемый опорный генератор 15, фазометр 16, вычислительное устройство 17, поверхность жидкости 18.
Устройство работает следующим образом. На 1-м этапе измерений электромагнитные колебания от генератора 1 поступают через основной волновод направленного ответвителя 2 на передающую антенну 3. Излучаемые ею электромагнитные волны с частотой f1 направляются в сторону отражающей поверхности жидкости 18. Отраженные от нее волны поступают на приемную антенну 4, далее соответствующий сигнал поступает на смеситель 5, где его мощность смешивается с частью мощности сигнала от генератора 1, приходящего на смеситель 5 через вспомогательный волновод направленный ответвитель 2. Сигнал с выхода смесителя 5 через фильтр низкой частоты 6, предназначенный для устранения высокочастотной составляющей сигнала разностной частоты, поступает на вход управляющего блока 13. С первого выхода блока 13 на вход генератора 1 подается сигнал, приводящий к изменению частоты f1 до значения f10 частоты, когда сигнал на выходе смесителя 5 становится равным нулю. При этом f1=f10, и управляющее напряжение на входе генератора 1 фиксируется. В этом случае расстояние D0 до поверхности равно целому числу N полуволн, соответствующих частоте f10.
На следующем этапе измерений управляющее напряжение со второго выхода блока 13 начинает перестраивать генератор 11 от частоты f2, равной f10, в сторону ее увеличения. Далее сигнал от генератора 11 через направленный ответвитель 9 поступает на антенну 6. Электромагнитные волны излучаются ею в направлении контролируемой поверхности жидкости 18, отражаются от нее, принимаются антенной 7, поступают в смеситель 10, где мощность соответствующего сигнала смешивается с частью мощности сигнала от генератора 11, поступающего в смеситель 10 через вспомогательный волновод направленного ответвителя 9. Сигнал с выхода смесителя 10 через фильтр низкой частоты 12, предназначенный для устранения высокочастотной составляющей сигнала разностной частоты, поступает на второй вход управляющего блока 13. В нем фиксируется значение частоты f2, равное f20, в момент достижения нуля на выходе смесителя 10. В этом случае расстояние D0 равно целому числу N+1 полуволн, соответствующих частоте f20.
На 3-м этапе измерений разностная частота f20-f10 с выхода смесителя 10 поступает через фильтр высокой частоты 14, предназначенный для устранения постоянной составляющей сигнала, на вход управляемого опорного генератора 15, где по сигналу с третьего выхода управляющего блока 13 ее значение запоминается. Этот сигнал в дальнейшем используется в качестве опорного сигнала и подается на один из входов фазометра 16. На его другой вход поступает текущий сигнал разностной частоты с выхода смесителя 10 через фильтр высокой частоты 14. При изменении уровня (увеличении или уменьшении расстояния, равном ΔD, относительно D0) на выходе фазометра сигнал - фазовый сдвиг Δφ - изменяется в пределах Δφ=±π/2. Текущее расстояние D до поверхности жидкости 18 определяется в вычислительном блоке 17 в соответствии с соотношением
Так, например, при f10=24, ГГц, D0=4 м, f20=24,0375 ГГц будем иметь f20-f10=37,5 МГц. Таким образом, в вычислительном блоке 17 получаем сигнал, соответствующий значению уровня жидкости в диапазоне значений Δφ в пределах -π/2<Δφ<π/2 или значений D в пределах D0-λp/2<D<D0+λp/2. В том случае если D выходит за указанные пределы, происходит сбой из-за отключения питания или имеют место иные причины, устройство перезапускается, последовательно повторяя описанные этапы измерений.
Таким образом, данное устройство позволяет решить проблему неоднозначности при фазовых измерениях уровня жидкости. При этом возможно значительно уменьшить стоимость измерительного устройства, поскольку при реализации данного фазового метода нет необходимости использовать широкополосные СВЧ компоненты и устройства, такие как генераторы с большой девиацией частоты. Кроме этого применяемые в данных устройствах антенны, являясь узкополосными, позволяют при тех же габаритах устройств получить значительно лучшие характеристики по направленности излучения, что снижает влияние паразитных переотражений, и таким образом погрешность измерений уменьшается.
Claims (1)
- Устройство для определения уровня жидкости, содержащее первый генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод первого направленного ответвителя к первой антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, первую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, первый смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, первый генератор через вспомогательный волновод первого направленного ответвителя и первая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, вычислительное устройство, отличающееся тем, что оно содержит второй генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод второго направленного ответвителя ко второй антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, вторую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, управляющее устройство, к первому и второму входам которого через, соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты подсоединены выходы первого и второго смесителей, управляемый опорный генератор, первый, второй и третий выходы управляющего устройства подсоединены, соответственно, ко входу первого генератора, второго генератора и к первому входу управляемого опорного генератора, ко второму входу которого через фильтр высокой частоты подключен выход второго смесителя, фазометр, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, выход фильтра высокой частоты и первый выход управляемого опорного генератора, к первому и второму входам вычислительного устройства подсоединены, соответственно, выходы управляемого опорного генератора и фазометра.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123638/28A RU2504739C1 (ru) | 2012-06-08 | 2012-06-08 | Устройство для определения уровня жидкости в емкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123638/28A RU2504739C1 (ru) | 2012-06-08 | 2012-06-08 | Устройство для определения уровня жидкости в емкости |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012123638A RU2012123638A (ru) | 2013-12-20 |
RU2504739C1 true RU2504739C1 (ru) | 2014-01-20 |
Family
ID=49784402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012123638/28A RU2504739C1 (ru) | 2012-06-08 | 2012-06-08 | Устройство для определения уровня жидкости в емкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504739C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2551260C1 (ru) * | 2014-05-23 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Бесконтактный радиоволновый способ определения уровня жидкости в емкости |
RU2558631C1 (ru) * | 2014-05-23 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости |
RU2611333C1 (ru) * | 2015-10-12 | 2017-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости |
RU2658558C1 (ru) * | 2017-07-03 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ измерения расстояния до контролируемой среды с помощью волноводного лчм локатора |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6054946A (en) * | 1998-05-06 | 2000-04-25 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Radar-based method of measuring the level of a material in a vessel |
RU2152595C1 (ru) * | 1998-10-30 | 2000-07-10 | Калмыков Андрей Николаевич | Бесконтактный импульсно-фазовый способ измерения уровня раздела разнородных жидкостей, а также относительного изменения уровня с повышенной точностью |
RU2161297C2 (ru) * | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Военный университет войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил РФ | Уровнемер |
RU32287U1 (ru) * | 2003-04-03 | 2003-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Таганрогский научно-исследовательский институт связи | Радиолокационный дальномер |
RU2234716C1 (ru) * | 2003-03-04 | 2004-08-20 | ООО "Предприятие "Контакт-1" | Способ формирования зондирующего частотно-модулированного сигнала для дальномера с периодической частотной модуляцией |
-
2012
- 2012-06-08 RU RU2012123638/28A patent/RU2504739C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6054946A (en) * | 1998-05-06 | 2000-04-25 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Radar-based method of measuring the level of a material in a vessel |
RU2152595C1 (ru) * | 1998-10-30 | 2000-07-10 | Калмыков Андрей Николаевич | Бесконтактный импульсно-фазовый способ измерения уровня раздела разнородных жидкостей, а также относительного изменения уровня с повышенной точностью |
RU2161297C2 (ru) * | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Военный университет войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил РФ | Уровнемер |
RU2234716C1 (ru) * | 2003-03-04 | 2004-08-20 | ООО "Предприятие "Контакт-1" | Способ формирования зондирующего частотно-модулированного сигнала для дальномера с периодической частотной модуляцией |
RU32287U1 (ru) * | 2003-04-03 | 2003-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Таганрогский научно-исследовательский институт связи | Радиолокационный дальномер |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2551260C1 (ru) * | 2014-05-23 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Бесконтактный радиоволновый способ определения уровня жидкости в емкости |
RU2558631C1 (ru) * | 2014-05-23 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости |
RU2611333C1 (ru) * | 2015-10-12 | 2017-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости |
RU2658558C1 (ru) * | 2017-07-03 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ измерения расстояния до контролируемой среды с помощью волноводного лчм локатора |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012123638A (ru) | 2013-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3153876B1 (en) | Method of system compensation to reduce the effects of self interference in frequency modulated continuous wave altimeter systems | |
US8098193B2 (en) | Digitally controlled UWB millimeter wave radar | |
CN107076598B (zh) | 雷达料位测量装置 | |
RU2504739C1 (ru) | Устройство для определения уровня жидкости в емкости | |
RU2504740C1 (ru) | Способ измерения уровня жидкости в емкости | |
JP5932746B2 (ja) | 媒質境界の位置計測システム | |
RU2551260C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновый способ определения уровня жидкости в емкости | |
RU2650611C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости | |
Ayhan et al. | FMCW radar in oil-filled waveguides for range detection in hydraulic cylinders | |
RU2620774C1 (ru) | Способ измерения массового расхода жидких сред | |
RU2669016C2 (ru) | Доплеровский измеритель путевой скорости | |
RU2620779C1 (ru) | Устройство для измерения массового расхода жидких сред | |
Jahagirdar | A high dynamic range miniature DDS-based FMCW radar | |
Kaminski et al. | K-band FMCW radar module with interferometic capability for industrial applications | |
RU2558631C1 (ru) | Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости | |
JP7396630B2 (ja) | 測距装置および測距方法 | |
RU2276334C1 (ru) | Радиоволновый измеритель уровня | |
RU2528131C1 (ru) | Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения толщины диэлектрических материалов | |
RU2655746C1 (ru) | Способ измерения уровня и радиодальномер с частотной модуляцией | |
Dahl et al. | Evaluation of Range Doppler Processing Algorithms for Tank Level Probing Radar | |
RU2649665C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновый уровнемер | |
Mann et al. | 61 GHz six-port radar frontend for high accuracy range detection applications | |
Midhunkrishna et al. | Design & implementation of algorithm for linear sweep generation and signal processing for an FMCW radar altimeter | |
RU2658558C1 (ru) | Способ измерения расстояния до контролируемой среды с помощью волноводного лчм локатора | |
RU2521729C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновой способ измерения уровня жидкости в емкости |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180609 |