RU2518470C1 - Method to define level and other parameters of fractionated fluid and magnetostriction level gauge for its implementation - Google Patents
Method to define level and other parameters of fractionated fluid and magnetostriction level gauge for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518470C1 RU2518470C1 RU2012149494/28A RU2012149494A RU2518470C1 RU 2518470 C1 RU2518470 C1 RU 2518470C1 RU 2012149494/28 A RU2012149494/28 A RU 2012149494/28A RU 2012149494 A RU2012149494 A RU 2012149494A RU 2518470 C1 RU2518470 C1 RU 2518470C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time interval
- level
- float
- sound
- acoustic line
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкостей преимущественно в резервуарах.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the level of liquids mainly in tanks.
Известен способ измерения уровня жидкости, основанный на генерировании ультразвуковых колебаний и позволяющий измерять интервалы времени между появлениями колебаний на выходе генератора и приходом отраженного выходного сигнала [1, 2]. Устройство измерения уровня жидкости, работающее на этом принципе, содержит уровнемерную трубку, специальный звукопровод в виде металлического сердечника, на котором расположена первичная обмотка линейного трансформатора, электроакустический преобразователь, нагруженный на звукопровод, а также поплавок, охватывающий уровнемерную трубку [1, 2]. В блок вторичной электронной аппаратуры входит импульсный генератор, формирователь импульсов отраженных сигналов, логический блок и другие элементы, содержание которых зависит от способа измерения временного интервала.A known method of measuring the liquid level, based on the generation of ultrasonic vibrations and allows you to measure the time intervals between the appearance of oscillations at the output of the generator and the arrival of the reflected output signal [1, 2]. A liquid level measuring device operating on this principle contains a level tube, a special sound duct in the form of a metal core, on which the primary winding of the linear transformer is located, an electro-acoustic transducer loaded on the sound duct, and also a float covering the level tube [1, 2]. The block of secondary electronic equipment includes a pulse generator, a pulse shaper of reflected signals, a logic block and other elements, the content of which depends on the method of measuring the time interval.
Недостатком данных способа и устройства измерения уровня жидкости являются низкая точность при измерении больших уровней, невозможность измерения больше одного уровня, что, особенно, актуально для жидкостей, состоящих из нескольких фракций.The disadvantage of the data of the method and device for measuring the liquid level is the low accuracy when measuring large levels, the inability to measure more than one level, which is especially true for liquids consisting of several fractions.
Известен ультразвуковой уровнемер [3], содержащий прямолинейный магнитострикционный звукопровод, сигнальный электроакустический преобразователь, поплавковый элемент с поляризатором, волновой отражатель, усилитель записи, усилитель считывания, блок кодирования и вычислений. Блок кодирования и вычислений подключен к звукопроводу через усилитель записи. Другой выход блока кодирования и вычислений подключен через усилитель считывания к выводам сигнального электроакустического преобразователя. Сигнальный электроакустический преобразователь закреплен на опорном расстоянии от конца звукопровода и подсоединен к выводам усилителя считывания. На другом конце звукопровода жестко закреплен волновой отражатель. Между сигнальным электроакустическим преобразователем и волновым отражателем размещен поплавковый элемент с поляризатором.Known ultrasonic level gauge [3], containing a rectilinear magnetostrictive sound guide, signal electro-acoustic transducer, a float element with a polarizer, a wave reflector, a recording amplifier, a reading amplifier, a coding and computing unit. The coding and computing unit is connected to the sound pipe through a recording amplifier. The other output of the coding and computing unit is connected through a read amplifier to the terminals of the signal electro-acoustic transducer. The signal electro-acoustic transducer is fixed at a reference distance from the end of the sound duct and is connected to the terminals of the reading amplifier. At the other end of the sound duct, a wave reflector is rigidly fixed. Between the signal electro-acoustic transducer and the wave reflector a float element with a polarizer is placed.
Недостатками данного устройства являются большие питающие напряжения, необходимые для формирования ультразвуковой волны электроакустическим преобразователем при большой длине звукопровода, что требует решения задачи искробезопасности, невысокая точность измерения, так как не учитывается неопределенность расположения волнового отражателя относительно днища емкости, невозможность измерения нескольких уровней, что характерно для жидкостей, состоящих из нескольких фракций.The disadvantages of this device are the large supply voltages necessary for the formation of an ultrasonic wave by an electro-acoustic transducer with a large length of the sound duct, which requires solving the intrinsic safety problem, low measurement accuracy, since the uncertainty of the location of the wave reflector relative to the bottom of the capacitance, the inability to measure several levels, which is typical for liquids consisting of several fractions.
Известен способ измерения уровня жидкости [4], включающий формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе, преобразование ультразвуковых колебаний в электрические колебания на акустическом преобразователе, измерение интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, определение по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, причем формирование переменного магнитного потока осуществляют локально на уровне измеряемой жидкости.A known method of measuring the liquid level [4], including the formation and supply of an electrical impulse of a given duration, converting the generated electrical impulse to ultrasonic vibrations in a sound pipe, converting ultrasonic vibrations to electrical vibrations on an acoustic transducer, measuring the time interval for the passage of ultrasonic vibrations, determining from a known sound velocity in the sound duct and the measured time interval of the liquid level, and the formation of variable magnesium Nogo flow performed locally at the level of the liquid.
Поплавковый уровнемер, работающий на этом принципе, содержит электропроводный звукопровод, блок обработки, поплавок, установленный на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль него, и проводящий элемент. Кроме того, уровнемер содержит генератор переменного тока, акустический преобразователь, соединенный с верхним концом звукопровода, дискриминатор - формирователь, промежуточный трансформатор, а поплавок содержит генератор электрических импульсов, выпрямитель, расположенные концентрично с отверстием поплавка тороидальный трансформатор и катушку возбуждения, подключенную к генератору электрических импульсов.A float level gauge operating on this principle contains an electrically conductive sound duct, a processing unit, a float mounted on the sound duct with the possibility of moving along it, and a conductive element. In addition, the level gauge contains an alternating current generator, an acoustic transducer connected to the upper end of the sound duct, a discriminator — a former, an intermediate transformer, and the float contains an electric pulse generator, a rectifier located concentrically with the hole of the float, a toroidal transformer and an excitation coil connected to the electric pulse generator .
Недостатками данного способа являются невысокая точность измерения, так как измеряется расстояние от верхней крышки емкости (которая может подвергаться деформации от температуры, избыточного давления и т.д.) до поплавка, а не расстояние от поплавка до днища емкости, невозможность измерения нескольких уровней, что характерно для жидкостей, состоящих из нескольких фракций, невозможность измерения дополнительных параметров жидкости (фракций жидкости), таких как температура, давление, плотность и т.д.The disadvantages of this method are the low accuracy of the measurement, since it measures the distance from the top cover of the tank (which may undergo deformation from temperature, overpressure, etc.) to the float, and not the distance from the float to the bottom of the tank, the inability to measure several levels, which typical for liquids consisting of several fractions, the inability to measure additional parameters of the liquid (liquid fractions), such as temperature, pressure, density, etc.
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому является способ измерения уровня жидкости [5], включающий формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе посредством деформации звукопровода, формируя по всей длине обмотки катушки возбуждения переменный магнитный поток, причем магнитный поток формируется путем подачи сформированного электрического импульса заданной длительности в обмотку катушки возбуждения, воздействуя протекающим через сечение обмотки катушки возбуждения переменным магнитным потоком на постоянное магнитное поле и изменяя результирующего магнитного поля, преобразование ультразвуковых колебаний в электрические колебания путем деформации кристалла сегнетоэлектрика пьезоприемника под воздействием ультразвуковых колебаний, измерение интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, определение по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, причем за интервал времени прохождения ультразвуковых колебаний принимают интервал времени между моментом времени подачи сформированного импульса заданной длительности на обмотку катушки возбуждения и моментом времени формирования электрических колебаний на пьезоприемнике.Of the known technical solutions, the closest in purpose and technical essence to the claimed one is the method of measuring the liquid level [5], which includes generating and supplying an electrical pulse of a given duration, converting the generated electrical pulse into ultrasonic vibrations in the sound duct by deforming the sound duct, forming along the entire length of the coil winding excitation variable magnetic flux, and the magnetic flux is formed by feeding the generated electrical pulse back length of time into the winding of the excitation coil, acting on the constant magnetic field flowing through the section of the winding of the excitation coil on a constant magnetic field and changing the resulting magnetic field, converting ultrasonic vibrations into electrical vibrations by deforming the piezoelectric receiver's ferroelectric crystal under the influence of ultrasonic vibrations, measuring the time interval for the passage of ultrasonic vibrations, determination by the known speed of sound in the sound duct and the measured interval webbings liquid level, wherein a time interval of ultrasonic oscillations take the time interval between the time feeding the generated pulse of predetermined duration to winding the excitation coil and the time of formation of electrical oscillations in the piezoelectric.
Магнитострикционный уровнемер [5], выбранный в качестве прототипа, содержащий чувствительный элемент с помещенным в диэлектрическую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, обмотку, намотанную на диэлектрическую трубку, по крайней мере, один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, где n=1, 2…i, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрического импульса, блок определения уровня, пьезоприемник, формирователь цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта. Данные блоки соединены друг с другом соответствующим образом.A magnetostrictive level gauge [5], selected as a prototype, comprising a sensing element with a sound conductor made of magnetostrictive material placed in a dielectric tube, a winding wound on a dielectric tube, at least one float with a magnetic block of n permanent magnets, where n = 1, 2 ... i placed around the insulating shell with the possibility of movement along it, an electric pulse generator, a level determination unit, a piezoelectric receiver, a digital pulse shaper from converted electric their vibrations from the piezoelectric unit determining the time interval between the time of formation of the magnetoelastic effect and the time point of forming the piezoelectric effect. These blocks are connected to each other accordingly.
Заявляемое изобретение и прототип имеют следующие общие признаки: чувствительный элемент с помещенным в трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, по крайней мере, один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, где n=1, 2…i, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, блок определения уровня, пьезоприемник.The claimed invention and the prototype have the following common features: a sensitive element with a sound duct made of magnetostrictive material placed in the tube, at least one float with a magnetic block of n permanent magnets, where n = 1, 2 ... i, placed around the insulating shell with the possibility of movement along it, a level determination unit, a piezoelectric receiver.
Недостатками данного способа являются невысокая точность измерения (измеряется расстояние от верхней крышки емкости, которая может подвергаться деформации от температуры, избыточного давления и т.д., до поплавка, а не расстояние от поплавка до днища емкости, не учитывается изменение длины звукопровода от температуры), невозможность измерения в месте расположения поплавка дополнительных параметров жидкости (фракций жидкости), таких как температура, давление, плотность и т.д.The disadvantages of this method are the low accuracy of the measurement (the distance from the top cover of the container, which may undergo deformation from temperature, overpressure, etc., to the float, and not the distance from the float to the bottom of the container, is measured, the change in the length of the sound duct from temperature is not taken into account) the impossibility of measuring at the location of the float additional parameters of the liquid (liquid fractions), such as temperature, pressure, density, etc.
Недостатком данного магнитострикционного уровнемера также является относительно высокая стоимость, сложность и невысокая надежность чувствительного элемента (особенно при его большой длине) из-за необходимости размещения обмотки по всей его длине.The disadvantage of this magnetostrictive level gauge is also the relatively high cost, complexity and low reliability of the sensitive element (especially with its long length) due to the need to place the winding along its entire length.
Заявляемый способ определения уровня отличается от способа прототипа тем, что формирование переменного магнитного потока осуществляется не по всей длине чувствительного элемента, а локально размещенными в активных поплавках автономными модулями под управлением микропроцессоров, от поплавков передается дополнительная информация о параметрах жидкости в месте расположения поплавков, измеряется не время прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности жидкости до пьезоприемника (которое изменяется под воздействием различных внешних факторов - температуры, давления и др.), а время прохождения ультразвука двойной длины части звукопровода от поплавка до якоря, жестко зафиксированного относительно дна емкости, что позволяет определить именно толщину слоя жидкости.The inventive method for determining the level differs from the prototype method in that the formation of an alternating magnetic flux is not carried out along the entire length of the sensing element, but autonomous modules locally located in active floats under the control of microprocessors, additional information about the parameters of the liquid at the location of the floats is transmitted from the floats, not the transit time of ultrasonic vibrations from the surface of the liquid to the piezoelectric receiver (which changes under the influence of various outside these factors - temperature, pressure, etc.), and the time of passage of ultrasonic acoustic line double-length portion of the float until the armature is rigidly fixed relative to the tank bottom, that allows to define precisely the thickness of the liquid layer..
Заявляемый уровнемер отличается от прототипа тем, что на чувствительный элемент не нужно наматывать катушку, что удешевляет, упрощает конструкцию и улучшает надежность чувствительного элемента, блок определения интервала времени между моментом формирования магнитоупругого эффекта и моментом формирования пьезоэлектрического эффекта заменен блоком вычисления интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности (границы раздела фракций) жидкости до днища емкости, добавлены активные автономные модули с измерительными схемами под управлением микропроцессоров и катушками возбуждения звукопровода в каждый из поплавков и дополнительный активный автономный модуль, находящийся на известном расстоянии от днища емкости.The inventive level gauge differs from the prototype in that there is no need to reel a coil on the sensitive element, which reduces the cost, simplifies the design and improves the reliability of the sensitive element, the unit for determining the time interval between the moment of formation of the magnetoelastic effect and the moment of formation of the piezoelectric effect is replaced by a unit for calculating the time interval of passage of ultrasonic vibrations from surfaces (fractions) of the liquid to the bottom of the tank, active stand-alone modules with measuring mi circuits under the control of microprocessors and excitation coils of the sound duct to each of the floats and an additional active autonomous module located at a known distance from the bottom of the tank.
Предлагаемое изобретение направлено на создание такого способа определения уровня жидкости и магнитострикционного уровнемера для его реализации, которые позволяют повысить точность измерения уровня жидкости (уровней фракций жидкости), в частности путем компенсации погрешности, связанной с температурным изменением длины звукопровода, и измерять дополнительные параметры жидкости (фракций жидкости), такие как температура, давление, плотность и т.д.The present invention is aimed at creating such a method for determining the liquid level and magnetostrictive level gauge for its implementation, which can improve the accuracy of measuring the liquid level (levels of liquid fractions), in particular by compensating for the error associated with the temperature change in the length of the sound duct, and measure additional parameters of the liquid (fractions liquids) such as temperature, pressure, density, etc.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения уровня жидкости магнитострикционным уровнемером, содержащем формирование и подачу электрического импульса заданной длительности, преобразование сформированного электрического импульса в ультразвуковые колебания в звукопроводе, произведенное формированием переменного магнитного потока локально на уровне измеряемой жидкости, преобразование ультразвуковых колебаний на пьезоприемнике в электрический сигнал, вычисление интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний, вычисление по известной скорости звука в звукопроводе и измеренному интервалу времени уровня жидкости, в отличие от известного, формирование переменного магнитного потока осуществляется размещенными в активных поплавках автономными модулями под управлением микропроцессоров, осуществляющих кодирование, позволяющее передать дополнительную информацию о параметрах жидкости в месте расположения поплавков и отличить получаемые на пьезоприемнике электрические импульсы по принадлежности к конкретным поплавкам, при этом первый, полученный пьезоприемником от каждого поплавка, электрический импульс является импульсом начала отсчета до появления второго, который возникает от прихода ультразвуковой волны, распространяющейся вниз от поплавка и достигающей пьезоприемника за счет отражения от нижнего конца звукопровода, причем вычисляемый интервал времени получается путем вычитания из этой величины интервала времени, формируемого от зафиксированного на известном расстоянии до дна автономного модуля и прибавления к этому результату заранее измеренной корректирующей добавки, что позволяет через вычисленный интервал времени, равный времени прохождения ультразвука двойной длины части звукопровода, находящейся ниже поплавка, определить толщину слоя жидкости, а не расстояние от поплавка до пьезоприемника.The problem is solved in that in the method of determining the liquid level with a magnetostrictive level gauge containing the formation and supply of an electrical pulse of a given duration, the conversion of the generated electrical pulse into ultrasonic vibrations in the sound duct, produced by the formation of an alternating magnetic flux locally at the level of the measured liquid, the conversion of ultrasonic vibrations on the piezoelectric receiver in electric signal, calculation of the time interval for the passage of ultrasonic vibrations In contrast to the well-known calculation of a known sound velocity in a sound pipe and a measured time interval of a liquid level, the formation of an alternating magnetic flux is carried out by autonomous modules placed in active floats under the control of microprocessors that encode, which allows transmitting additional information about the parameters of the liquid at the location of the floats and distinguish the electrical impulses received on the piezoelectric receiver by belonging to specific floats, while the first, floor received by the piezoelectric receiver from each float, the electric pulse is the reference pulse until the second one appears, which arises from the arrival of an ultrasonic wave propagating downward from the float and reaching the piezoelectric receiver due to reflection from the lower end of the sound duct, and the calculated time interval is obtained by subtracting the time interval from this value formed from a fixed at a known distance to the bottom of the autonomous module and adding to this result the previously measured correcting Additives minutes, allowing through the calculated time interval equal to the transit time of ultrasonic acoustic line double-length portion located below the float, to determine the thickness of the liquid layer, and not the distance from the float to the piezoelectric.
Поставленная задача решается также тем, что в магнитострикционном уровнемере, содержащем пьезоприемник, чувствительный элемент с помещенным в диэлектрическую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, по крайней мере, один поплавок с магнитным блоком из n постоянных магнитов, где n=1, 2…i (магниты с радиально ориентированным магнитным полем), размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрического импульса, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта, блок определения уровня, в отличие от известного, дополнительно введены активные автономные модули с измерительными схемами под управлением микропроцессоров и катушками возбуждения звукопровода в каждый из поплавков и дополнительный активный автономный модуль, находящийся на известном расстоянии от днища емкости, причем вместо диэлектрической может использоваться трубка из любого магнитопроницаемого материала.The problem is also solved by the fact that in a magnetostrictive level gauge containing a piezoelectric receiver, a sensitive element with a sound duct made of magnetostrictive material placed in a dielectric tube, at least one float with a magnetic unit of n permanent magnets, where n = 1, 2 ... i (magnets with a radially oriented magnetic field), placed around the insulating shell with the possibility of movement along it, an electric pulse generator, a unit for determining the time interval between the time I magnetoelastic effect and the time of formation of the piezoelectric effect, the level determination unit, in contrast to the known, additionally introduced active autonomous modules with measuring circuits under the control of microprocessors and excitation coils of the sound duct in each of the floats and an additional active autonomous module located at a known distance from the bottom capacity, and instead of a dielectric can be used a tube of any magnetically permeable material.
Кроме того, согласно изобретению, пьезоприемник может быть присоединен к микропроцессору, который в свою очередь соединен с автономным источником питания, энергонезависимой памятью и радиомодемом.In addition, according to the invention, the piezoelectric receiver can be connected to a microprocessor, which in turn is connected to an autonomous power source, non-volatile memory and a radio modem.
Сущность изобретения и работа устройства поясняется с помощью графических материалов, в которых:The invention and the operation of the device is illustrated using graphic materials in which:
- на фиг.1 представлена функциональная схема реализации предлагаемых способа и устройства определения уровня жидкости;- figure 1 presents a functional diagram of the implementation of the proposed method and device for determining the liquid level;
- на фиг.2 представлена функциональная схема активного автономного модуля с измерительными схемами под управлением микропроцессора и катушкой возбуждения звукопровода;- figure 2 presents the functional diagram of the active autonomous module with measuring circuits under the control of the microprocessor and the excitation coil of the sound pipe;
- на фиг.3 представлены некоторые геометрические параметры уровнемера.- figure 3 presents some of the geometric parameters of the level gauge.
Устройство определения уровня состоит из чувствительного элемента, который в свою очередь содержит пьезоприемник 2, установленный на верхнем торце звукопровода 3 в виде проволоки из магнитострикционного материала, не фиксированной в нижней части помещенной в магнитопроницаемую оболочку 4. Возможно выполнение звукопровода и в виде стержня, но в большинстве конструкций предпочтение отдается проволоке, в связи с ее гибкостью, в результате чего упрощается транспортировка магнитострикционного уровнемера. На магнитопроницаемой оболочке 4 размещен (размещены) поплавок (поплавки) 6 с возможностью перемещения вдоль нее (а таким образом и вдоль чувствительного элемента), внутри поплавка установлены катушка связи, автономный модуль под управлением микропроцессора 5 и магнитный блок 7 из кольцевого магнита с радиально ориентированным магнитным полем или n постоянных магнитов, где n=1, 2…i.The level determination device consists of a sensitive element, which in turn contains a
Нижняя часть магнитопроницаемой оболочки 4 заканчивается герметизирующим концевым устройством 12, к которому прикреплен груз 13 с помощью шпильки 14. Нижняя часть магнитопроницаемой оболочки 4 с концевым устройством 12 и грузом 13 входит в конструкцию «Якорь Радомского» (стойка 11 с утяжеленным основанием, тремя остроконусными опорами и зафиксированным в верхней части стойки герметичным объемом 9 с автономным модулем под управлением микропроцессора 8 и магнитным блоком 10).The lower part of the magneto-permeable shell 4 ends with a sealing
К выходу пьезоприемника 2 присоединен блок определения интервала времени 16, к которому, в свою очередь, присоединен блок определения уровня 15.To the output of the
Верхняя часть магнитопроницаемой оболочки 4 с пьезоприемником 2, блоками определения интервала времени 16 и блоком определения уровня 15 закрыта герметичным кожухом 1, который при помощи цангового зажима 17, позволяющего первоначально выставить прибор в нужном положении относительно якоря, фиксируется на крышке 18, которая в свою очередь прикреплена к верхней части емкости 19.The upper part of the magnetically permeable shell 4 with a
Поплавок (поплавки) 6 плавают на поверхности жидкости 20 (на границе раздела фракций жидкости).The float (floats) 6 float on the surface of the liquid 20 (at the interface of the liquid fractions).
Автономный модуль 5 (8) состоит из датчиков параметров жидкости 21 и 22, автономного источника питания 23, микропроцессора 24, накопителя энергии 25, схемы формирования импульсов 26, катушки индуктивности 27, намотанной на гильзе, в которую пропущена магнитопроницаемая оболочка 4 и звукопровод 3.Stand-alone module 5 (8) consists of
Способ можно уяснить, рассмотрев взаимодействие между отдельными элементами в процессе работы. Автономный модуль 5 для обеспечения высокой энергетической экономичности находится в режиме пониженного энергопотребления (спящем режиме) и только изредка активизируются, формируют кодированные последовательности импульсов, которые посредством катушки индуктивности, окружающей чувствительный элемент, вызывают магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита (магнитов), вызывает в звукопроводе ультразвуковые колебания, которые распространяются по звукопроводу вверх и вниз, причем внизу они отражаются от конца звукопровода и также идут вверх. Таким образом, на выходе пьезоприемника от каждого автономного модуля принимается по два сигнала, задержанные друг от друга на удвоенное время прохождения ультразвуковых колебаний от данного автономного модуля (допустим, он расположен на поверхности жидкости) до нижнего конца звукопровода. Однако, поскольку звукопровод закреплен сверху к крышке емкости, то расстояние от нижнего конца звукопровода до днища емкости может изменяться при изменении температуры, вызывающей изменение длины звукопровода, и других факторов, вызывающих деформацию крыши емкости, поэтому глубина погруженной части звукопровода также будет изменяться, а значит и удвоенное время прохождения ультразвуковых колебаний от данного автономного модуля до нижнего конца звукопровода будет изменяться, т.к. меняться будет длина части звуковода ниже магнитной системы автономного модуля. Для того чтобы устранить эту ошибку используется еще один автономный модуль 8, жестко зафиксированный относительно дна емкости.The method can be understood by considering the interaction between the individual elements in the process. To ensure high energy efficiency, the stand-
Вычисление уровня жидкости производится в соответствии с соотношением (см. фиг.3):The calculation of the liquid level is made in accordance with the ratio (see figure 3):
гдеWhere
h - расстояние от измерительного поплавка до днища емкости, м;h is the distance from the measuring float to the bottom of the tank, m;
h1 - расстояние от измерительного поплавка до нижнего конца звукопровода, м;h 1 - distance from the measuring float to the lower end of the sound duct, m;
h2 - расстояние от измерительной системы якоря до нижнего конца звукопровода, м;h 2 - distance from the measuring system of the armature to the lower end of the sound duct, m;
h3 - расстояние от измерительной системы якоря до днища емкости, м;h 3 - distance from the measuring system of the armature to the bottom of the tank, m;
Vзв - скорость звука в звукопроводе, м/с.V sv is the speed of sound in the sound duct, m / s.
Расстояние от измерительной системы якоря до днища емкости h3 может быть измерено с высокой точностью при первоначальном размещении измерителя в емкости с жидкостью в результате привязки конкретного уровнемера к емкости путем замеров уровня контрольной рулеткой относительно высотного трафарета по паспорту и градуировочной таблице. Значение этой величины хранится в блоке определения уровня и используется для вычислений.The distance from the measuring system of the armature to the bottom of the tank h 3 can be measured with high accuracy at the initial placement of the meter in a tank with liquid as a result of linking a specific level gauge to the tank by measuring the level with a control tape measure relative to the high-altitude stencil according to the passport and calibration table. The value of this value is stored in the level determination unit and is used for calculations.
Положение нижнего конца звукопровода в процессе эксплуатации может изменяться из-за изменения длины звукопровода при изменении температуры, деформации крыши емкости бака при изменении температуры, давления, механических деформаций, однако это не будет вносить ошибку в измерения, так как погрешность за счет этого будет компенсироваться при вычитании задержек
Работу уровнемера можно уяснить, рассмотрев взаимодействие между его отдельными элементами.The operation of the level gauge can be understood by considering the interaction between its individual elements.
Микропроцессор 24 автономного модуля находится в режиме пониженного энергопотребления (спящем режиме) и только изредка активизируется, считывает измеренные датчиками 21 и 22 параметры (допустим температуру и давление), выдает команду на накопление энергии накопителю 25 от автономного источника питания 23 и в необходимые моменты запускает схему формирования импульсов передачи 26, которая подключает накопитель энергии к катушке индуктивности 27, формирующей магнитное поле, в результате взаимодействия которого с магнитным полем постоянного магнита (например, 7) и магнитострикционного эффекта возникают ультразвуковые колебания в звукопроводе. Ультразвуковые колебания, достигающие пьезоприемника 2, за счет пьезоэлектрического эффекта вызывают на выходе последнего импульсы напряжения, которые поступают на вход блока вычисления интервала времени прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности (границы раздела фракций) жидкости до днища емкости 16, который вычисляет этот интервал времени и подает его на блок определения уровня 15, результаты работы которого могут быть отображены на индикаторном устройстве (допустим цифрового типа), либо переданы для хранения и отображения потребителю. Переданные от датчиков дополнительные параметры жидкости могут использоваться в алгоритме вычисления блока определения уровня, либо передаваться потребителю.The
Технический результат состоит в повышении точности измерения уровня (границ раздела фракций) за счет измерения непосредственно глубины жидкости, а не расстояния от поверхности жидкости до верхней крышки установочного патрубка емкости, которая изменяет свою конфигурацию под воздействием различных факторов (температуры, давления и др.), компенсации погрешности, вызванной температурным коэффициентом расширения звукопровода. Расширены функциональные возможности за счет измерения дополнительных параметров фракций жидкости (температура, давление, плотность и т.д.).The technical result consists in increasing the accuracy of measuring the level (interfaces of fractions) by directly measuring the depth of the liquid, and not the distance from the surface of the liquid to the top cover of the installation nozzle of the tank, which changes its configuration under the influence of various factors (temperature, pressure, etc.), compensation for errors caused by the temperature coefficient of expansion of the sound duct. Functionality expanded by measuring additional parameters of liquid fractions (temperature, pressure, density, etc.).
Источники информацииInformation sources
1. Бабиков О.И. Ультразвуковые приборы контроля. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985, с.117.1. Babikov O.I. Ultrasonic monitoring devices. - L .: Engineering, Leningrad Branch, 1985, p. 117.
2. Авторское свидетельство СССР №620828, кл. G01F 23/28, 1978.2. USSR copyright certificate No. 620828, cl.
3. Патент РФ №2213940, кл. G01F 23/28, G01F 23/30, 2002.3. RF patent No. 2213940, cl.
4. Патент РФ №2463566, кл. G01F 23/28, 2006.4. RF patent No. 2463566, cl.
5. Патент РФ №2222786, кл. G01F 23/28, 2003 - прототип.5. RF patent No. 2222786, cl.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012149494/28A RU2518470C1 (en) | 2012-11-20 | 2012-11-20 | Method to define level and other parameters of fractionated fluid and magnetostriction level gauge for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012149494/28A RU2518470C1 (en) | 2012-11-20 | 2012-11-20 | Method to define level and other parameters of fractionated fluid and magnetostriction level gauge for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012149494A RU2012149494A (en) | 2014-05-27 |
RU2518470C1 true RU2518470C1 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=50775108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012149494/28A RU2518470C1 (en) | 2012-11-20 | 2012-11-20 | Method to define level and other parameters of fractionated fluid and magnetostriction level gauge for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2518470C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189910U1 (en) * | 2018-07-16 | 2019-06-11 | Валерий Александрович Кабатчиков | Level |
RU208494U1 (en) * | 2021-05-24 | 2021-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью «ОКБ Вектор» | MAGNETOSTRICTION LEVEL FOR LIQUID LEVEL MEASUREMENT WITH COMPENSATION OF ERRORS CAUSED BY LINEAR EXPANSION OF THE TANK WALLS |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2222786C1 (en) * | 2003-02-19 | 2004-01-27 | Банщиков Алексей Юрьевич | Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge |
RU52477U1 (en) * | 2005-10-03 | 2006-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | ULTRASONIC LEVEL METER |
RU2298155C1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-04-27 | Пензенская государственная технологическая академия | Magnetostrictive level meter-indicator |
RU2319935C1 (en) * | 2006-06-13 | 2008-03-20 | Пензенская государственная технологическая академия | Magnetostrictional level gauge |
US20090025474A1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Peter Lagergren | Ultrasonic fuel level monitoring system incorporating an acoustic lens |
-
2012
- 2012-11-20 RU RU2012149494/28A patent/RU2518470C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2222786C1 (en) * | 2003-02-19 | 2004-01-27 | Банщиков Алексей Юрьевич | Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge |
RU52477U1 (en) * | 2005-10-03 | 2006-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | ULTRASONIC LEVEL METER |
RU2298155C1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-04-27 | Пензенская государственная технологическая академия | Magnetostrictive level meter-indicator |
RU2319935C1 (en) * | 2006-06-13 | 2008-03-20 | Пензенская государственная технологическая академия | Magnetostrictional level gauge |
US20090025474A1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Peter Lagergren | Ultrasonic fuel level monitoring system incorporating an acoustic lens |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189910U1 (en) * | 2018-07-16 | 2019-06-11 | Валерий Александрович Кабатчиков | Level |
RU208494U1 (en) * | 2021-05-24 | 2021-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью «ОКБ Вектор» | MAGNETOSTRICTION LEVEL FOR LIQUID LEVEL MEASUREMENT WITH COMPENSATION OF ERRORS CAUSED BY LINEAR EXPANSION OF THE TANK WALLS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012149494A (en) | 2014-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5050430A (en) | Magnetostrictive linear position detector with temperature sensors | |
US4158964A (en) | Method and apparatus for determining liquid level | |
US5017867A (en) | Magnetostrictive linear position detector with reflection termination | |
JPH0915278A (en) | Electric conductivity measuring circuit and probe therefor | |
RU2518470C1 (en) | Method to define level and other parameters of fractionated fluid and magnetostriction level gauge for its implementation | |
US5266899A (en) | Salt analyzer switchably capable of employing contact and non-contact conductivity probes | |
RU2222786C1 (en) | Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge | |
RU134317U1 (en) | MAGNETOSTRICTIONAL LEVEL METER | |
RU142932U1 (en) | MAGNETOSTRICTIONAL LEVEL METER | |
JP2000346695A (en) | Method for measuring fill level of container and device for executing measurement method | |
RU52477U1 (en) | ULTRASONIC LEVEL METER | |
KR101517491B1 (en) | System and Method for measuring level of oil in oil tank to prevent pollution of soil or underwater | |
RU150031U1 (en) | MAGNETOSTRICTIONAL LEVEL METER WITH TEMPERATURE CIRCUIT | |
RU142930U1 (en) | MAGNETOSTRICTIONAL LEVEL METER | |
RU147592U1 (en) | MAGNETOSTRICTIONAL LEVEL METER | |
RU134631U1 (en) | MAGNETOSTRICTION CONVERTER OF LINEAR MOVEMENTS | |
RU2517919C2 (en) | Magnetostriction level gauge | |
CN207540633U (en) | A kind of liquid level detection device | |
KR101370524B1 (en) | Fpso | |
RU155410U1 (en) | ADAPTIVE MAGNETOSTRICTION CONVERTER OF VEHICLE LEVEL AND DENSITY OF FUEL FUEL (ITS OPTIONS) | |
JPH0763595A (en) | Tank liquid level measuring device | |
RU2529821C2 (en) | Method to detect liquid level with magnetostrictive level instrument and magnetostrictive level instrument | |
RU195795U1 (en) | LEVEL | |
RU208494U1 (en) | MAGNETOSTRICTION LEVEL FOR LIQUID LEVEL MEASUREMENT WITH COMPENSATION OF ERRORS CAUSED BY LINEAR EXPANSION OF THE TANK WALLS | |
RU2312311C1 (en) | Method of ultrasonic measuring liquid level |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141121 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160927 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171121 |