RU2531033C2 - Device to measure quantity of substance in metal reservoir - Google Patents
Device to measure quantity of substance in metal reservoir Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531033C2 RU2531033C2 RU2013104012/28A RU2013104012A RU2531033C2 RU 2531033 C2 RU2531033 C2 RU 2531033C2 RU 2013104012/28 A RU2013104012/28 A RU 2013104012/28A RU 2013104012 A RU2013104012 A RU 2013104012A RU 2531033 C2 RU2531033 C2 RU 2531033C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reservoir
- frequency
- substance
- measurement
- generators
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения объемов металлических полостей произвольной формы, а также для измерения количества (объема, массы) содержащихся в таких полостях веществ, занимающих произвольное положение в объеме емкости, в том числе и имеющих многосвязную конфигурацию. Область применения данного устройства включает проведение измерений количества вещества в емкости в условиях невесомости и на транспортных средствах, когда нет горизонтальной границы раздела сред, т.е. когда задачу измерения количества невозможно свести к задаче измерения уровня вещества в емкости.The invention relates to measuring technique and can be used to measure volumes of metal cavities of arbitrary shape, as well as to measure the amount (volume, mass) of substances contained in such cavities, occupying an arbitrary position in the volume of the tank, including those having a multiply connected configuration. The scope of this device includes measurements of the amount of substance in a tank under zero gravity and on vehicles when there is no horizontal interface between the media, i.e. when the task of measuring the quantity cannot be reduced to the task of measuring the level of a substance in a tank.
Известно устройство для измерения количества вещества, содержащегося в какой-либо емкости, в котором в качестве датчика устройства служит сама металлическая емкость, рассматриваемая как объемный резонатор, а информативным параметром - собственная (резонансная) частота электромагнитных колебаний, возбуждаемых в этом резонаторе (Викторов В.А. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука. 1978. 280 с. С.59-64.). Такое устройство позволяет определить объем какой-либо полости-резонатора, уровень вещества в ней. Однако при изменении геометрии баков произвольном характере распределения в ней контролируемого вещества это устройство неприменимо, так как имеет место большая погрешность измерения, обусловленная неопределенностью расположения вещества в емкости, произвольностью формы емкости. Это устройство неприменимо и при изменении измеряемого параметра (количества) в широких пределах, приводящему к появлению (возбуждению) в емкости иных, кроме основного "рабочего", типов электромагнитных колебаний.A device is known for measuring the amount of substance contained in any container, in which the metal container itself, considered as a volume resonator, serves as the device’s sensor, and the intrinsic (resonance) frequency of electromagnetic waves excited in this resonator is an informative parameter (V. Viktorov A. High-frequency method for measuring non-electric quantities. M: Nauka. 1978. 280 p. 59-64.). Such a device allows you to determine the volume of any cavity-cavity, the level of matter in it. However, when changing the geometry of the tanks to an arbitrary nature of the distribution of the controlled substance in it, this device is not applicable, since there is a large measurement error due to the uncertainty of the location of the substance in the tank, the arbitrariness of the shape of the tank. This device is not applicable when changing the measured parameter (quantity) over a wide range, leading to the appearance (excitation) in the tank of other than the main "working" types of electromagnetic waves.
Известно также техническое решение (US 3540275, 17.11.1970), которое содержит датчик в виде объемного резонатора, к которому подсоединены генератор электромагнитных колебаний, модулированных по частоте, и последовательно соединенные детектор и регистратор числа типов электромагнитных колебаний (резонансов), возбуждаемых в емкости. Недостатком этого устройства является невысокое быстродействие и сложность его реализации. Ограниченное быстродействие зависит от периода девиации частоты генератора (порядка 100 мс), что в реальных условиях, характеризуемых динамикой вещества в емкости, не является приемлемым и приводит к появлению значительной погрешности измерения количества.A technical solution is also known (US 3540275, 11/17/1970), which contains a sensor in the form of a volume resonator, to which a frequency modulated electromagnetic oscillator is connected, and a detector and a recorder of the number of types of electromagnetic oscillations (resonances) excited in the capacitor are connected in series. The disadvantage of this device is the low speed and complexity of its implementation. Limited performance depends on the period of deviation of the generator frequency (of the order of 100 ms), which under real conditions, characterized by the dynamics of the substance in the capacitance, is not acceptable and leads to the appearance of a significant error in the measurement of the quantity.
Известно также техническое решение (SU 1770765, 23.10.1992), которое содержит описание устройства, по технической сущности наиболее близкого к предлагаемому устройству и принятого в качестве прототипа. Это устройство-прототип содержит датчик в виде объемного резонатора, к которому подсоединены генератор электромагнитных колебаний, модулированных по частоте, и последовательно соединенные детектор и регистратор числа типов электромагнитных колебаний (резонансов), возбуждаемых в емкости. Недостатком этого устройства является достаточно сложная конструкция, характеризуемая наличием отдельных линий связи между каждым генератором и полостью емкости и соответствующих отдельных элементов связи (разъемов) с полостью резонатора в разных областях поверхности полости. В ряде случаев, когда есть возможность размещения элемента связи только в ограниченной области, а также когда есть ограничения по нарушению целостности полости емкости (для размещения на ней элементов связи и гермовводов для ввода в полость электромагнитной энергии) реализация такого устройства проблематична.There is also known a technical solution (SU 1770765, 10.23.1992), which contains a description of the device, in technical essence closest to the proposed device and adopted as a prototype. This prototype device contains a sensor in the form of a volume resonator to which a frequency modulated electromagnetic oscillation generator is connected, and a detector and a recorder of the number of types of electromagnetic oscillations (resonances) excited in the capacitor are connected in series. The disadvantage of this device is a rather complicated design, characterized by the presence of separate communication lines between each generator and the cavity of the tank and the corresponding individual communication elements (connectors) with the cavity of the resonator in different areas of the surface of the cavity. In some cases, when it is possible to place the communication element only in a limited area, and also when there are restrictions on violating the integrity of the cavity of the tank (for placing communication elements and pressure leads on it to enter electromagnetic energy into the cavity), the implementation of such a device is problematic.
Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства.The technical result of the present invention is to simplify the design of the device.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения количества вещества в металлической емкости содержит датчик в виде полости емкости, служащей объемным резонатором, к которому подсоединены последовательно соединенные детектор и регистратор числа типов колебаний, возбуждаемых в емкости. При этом устройство содержит не менее двух генераторов электромагнитных колебаний, модулированных по частоте, причем диапазон изменения частоты каждого из этих генераторов составляет часть поделенного на поддиапазоны [f1,f1], [f1,f2], …, [fk-1,fk], [fk,f2] диапазона [f1,f2], и сумматор мощности, ко входам которого подсоединены все генераторы электромагнитных колебаний, а выход которого подсоединен к емкости с помощью одной линии связи.The technical result is achieved by the fact that the device for measuring the amount of substance in a metal container contains a sensor in the form of a cavity of the vessel serving as a volume resonator, to which a detector and a recorder of the number of vibration types excited in the vessel are connected in series. The device contains at least two generators of electromagnetic waves, modulated in frequency, and the frequency range of each of these generators is part of the subbands [f 1 , f 1 ], [f 1 , f 2 ], ..., [f k- 1 , f k ], [f k , f 2 ] of the range [f 1 , f 2 ], and a power adder, to the inputs of which all electromagnetic oscillation generators are connected, and the output of which is connected to the capacitance using one communication line.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.The proposed device is illustrated by drawings in figure 1, figure 2 and figure 3.
На фиг.1 показана функциональная схема устройства.Figure 1 shows the functional diagram of the device.
На фиг.2 и фиг.3 приведены части схем устройства, где требуется измерять объем полости металлической емкости.Figure 2 and figure 3 shows parts of the circuits of the device where you want to measure the volume of the cavity of the metal container.
Здесь показаны металлическая емкость 1, вещество 2, генераторы частотно-модулированных колебаний 31, 32, …, 3k, детектор 4, регистратор 5, сумматор мощности 6, поршень 7, мембрана 8.Shown here are
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В металлической емкости, рассматриваемой в качестве объемного резонатора, возбуждают электромагнитные колебания в диапазоне частот [f1,f2], в пределах которого в емкости существует множество N типов электромагнитных колебаний (US 3540275, 17.11.1970). Каждый из них характеризуемых резонансным откликом полости - резонансным импульсом - резким возрастанием амплитуды A возбуждаемых колебаний при совпадении частоты f генератора с собственной (резонансной) частотой fk данного k-ого типа колебаний (k=1,2,…,N). Определяя число N типов колебаний, возбуждаемых в резонаторе в диапазоне частот [f1,f2], можно судить об объеме V0 емкости произвольной конфигурации (US 3540275, 17.11.1970):In a metal tank, considered as a volume resonator, electromagnetic waves are excited in the frequency range [f 1 , f 2 ], within which there are many N types of electromagnetic waves in the tank (US 3540275, 11/17/1970). Each of them is characterized by a resonant cavity response - a resonant pulse - a sharp increase in the amplitude A of the excited oscillations when the generator frequency f coincides with the natural (resonant) frequency f k of the given kth type of oscillation (k = 1,2, ..., N). Determining the number N of types of oscillations excited in the resonator in the frequency range [f 1 , f 2 ], we can judge the volume V 0 of the capacity of an arbitrary configuration (US 3540275, 11/17/1970):
где c - скорость света, ∈ - относительная диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего полость емкости, в частности воздуха.where c is the speed of light, ∈ is the relative dielectric constant of the substance filling the cavity of the container, in particular air.
Если емкость содержит диэлектрическое вещество объемом V, то (монография: Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука. 1978. 280 с. С.217-224)If the capacitance contains a dielectric substance of volume V, then (monograph: Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. High-frequency method for measuring non-electric quantities. M .: Nauka. 1978. 280 p. S.217-224 )
где в данном случае ∈ - относительная диэлектрическая проницаемость вещества объемом V, частично и произвольным образом заполняющего полость емкости. При этом результат измерения не зависит (с допустимой погрешностью) от расположения вещества в объеме емкости.where in this case ∈ is the relative dielectric constant of a substance of volume V, partially and arbitrarily filling the cavity of the container. In this case, the measurement result does not depend (with an acceptable error) on the location of the substance in the volume of the tank.
Устройство-прототип, имеющее повышенное быстродействие по сравнению с устройством, описанным в US 3540275, 17.11.1970, характеризуется достаточно сложной конструкцией, наличием отдельных линий связи между каждым генератором частотно-модулированных колебаний и полостью емкости для ввода в нее электромагнитной энергии и соответствующих отдельных элементов связи (разъемов) с полостью резонатора в разных областях поверхности полости-резонатора. В схеме устройства-прототипа, в которой в металлической емкости, содержащей контролируемое вещество, одновременно возбуждают электромагнитные колебания с помощью генераторов частотно-модулированных колебаний в поддиапазонах, на который поделен исходный диапазон частот, причем каждый из этих генераторов подсоединен к емкости-резонатору с помощью отдельной линии связи. Снимаемые колебания регистрируют, для чего служит цепочка из последовательно соединенных детектора, на выходе которого образуются резонансные импульсы, и регистратора числа этих импульсов.The prototype device, which has increased speed compared to the device described in US 3540275, 11/17/1970, is characterized by a rather complicated design, the presence of separate communication lines between each frequency-modulated oscillator and the cavity of the capacitance for introducing electromagnetic energy and the corresponding individual elements into it communication (connectors) with the cavity of the resonator in different areas of the surface of the cavity-resonator. In the circuit of the prototype device, in which in a metal container containing a controlled substance, electromagnetic waves are simultaneously excited by means of frequency-modulated oscillators in subbands, into which the initial frequency range is divided, each of these generators connected to a resonator capacitance using a separate communication lines. The recorded oscillations are recorded, for which a chain of series-connected detectors, at the output of which resonant pulses are formed, and a registrar of the number of these pulses is used.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Figure 1 shows the functional diagram of the proposed device.
Здесь в металлической емкости 1, содержащей контролируемое вещество 2, произвольным образом распределенном внутри этой емкости, одновременно возбуждают электромагнитные колебания с помощью генераторов частотно-модулированных колебаний 31, 32, …, 3k (не менее двух генераторов, причем диапазон изменения частоты каждого из этих генераторов составляет часть поделенного на поддиапазоны [f1,f1], [f1,f2], …, [fk-1,fk], [fk,f2] диапазона [f1,f2]. Снимаемые колебания регистрируют, для чего служит цепочка из последовательно соединенных детектора 4, на выходе которого образуются резонансные импульсы, и регистратора 5 числа этих импульсов. Возбуждение колебаний в емкости в поддиапазонах частот производится с помощью совокупности указанных генераторов и с помощью только одной линии связи. Для этого в схему устройства вводится сумматор мощности 6, ко входам которого подсоединены данные генераторы, а выход которого подсоединен к емкости-резонатору 1.Here, in a
В данном устройстве, как и в устройстве-прототипе, исходный диапазон [f1,f2] девиации частоты электромагнитных колебаний поделен на поддиапазоны [f1,f1], [f1,f2], …, [fk-1,fk], [fk,f2] (не менее двух поддиапазонов). Однако, в данном устройстве возбуждение электромагнитных колебаний в емкости в поддиапазонах частот с помощью совокупности генераторов осуществляется с применением только одной линии связи, что существенно упрощает конструкцию устройства. Для этого в схему устройства вводится сумматор мощности 6, ко входам которого подсоединены данные генераторы, а выход которого подсоединен к емкости-резонатору (фиг.1).In this device, as in the prototype device, the initial range [f 1 , f 2 ] of the deviation of the frequency of electromagnetic waves is divided into subbands [f 1 , f 1 ], [f 1 , f 2 ], ..., [f k-1 , f k ], [f k , f 2 ] (at least two subbands). However, in this device, the excitation of electromagnetic oscillations in the capacitance in the frequency subbands using a combination of generators is carried out using only one communication line, which greatly simplifies the design of the device. To do this, a power adder 6 is introduced into the device circuit, to the inputs of which these generators are connected, and the output of which is connected to the capacitor-resonator (Fig. 1).
На фиг.2 показана часть схемы устройства, где требуется измерять объем полости металлической емкости 1, который изменяется путем перемещения содержащегося в ней металлического поршня 7. На фиг.3 - часть схемы аналогичного устройства, где изменение объема металлической полости производят с помощью гибкой металлизированной (или тонкой металлической) мембраны 8. Такие устройства предназначены для реально существующих металлических емкостей, объем которых подлежит измерению. В каждом из этих устройств целесообразно иметь только один элемент ввода электромагнитной энергии на поверхности полости-резонатора.Figure 2 shows a part of the circuit of the device where it is necessary to measure the volume of the cavity of the
Что касается сумматора мощности 6 на фиг.1, то им может являться стандартный узел, выход которого подключен к волноводу, по которому электромагнитные колебания от всех генераторов 31, 32, …, 3k поступают в объемный резонатор-емкость 1. Вопросы суммирования мощности нашли отражение в литературе (см., например, монографию: Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний / В.В. Заенцев и др. Под ред. З.И. Моделя. М.: Советское радио. 1980. 296 с.). При этом в данном резонаторе одновременно возбуждаются колебания в поддиапазонах, определяемых указанными генераторами.As for the power adder 6 in FIG. 1, it can be a standard unit, the output of which is connected to the waveguide, through which electromagnetic oscillations from all generators 3 1 , 3 2 , ..., 3 k enter the volume resonator-
Таким образом, данное устройство имеет достаточно простую конструкцию, характеризуемую наличием только одного элемента связи всех генераторов с емкостью-резонатором. Оно позволяет с большим быстродействием измерять количество вещества в металлической емкости или объем самой металлической емкости. Для его реализации необходимы достаточно простые (с малым диапазоном девиации частоты) генераторы, что практически является важным. На практике существуют малогабаритные, компактные и недорогие генераторы частотно-модулированных колебаний.Thus, this device has a fairly simple design, characterized by the presence of only one element of communication of all generators with the capacitance-resonator. It allows with high speed to measure the amount of substance in a metal container or the volume of the metal container itself. For its implementation, quite simple (with a small range of frequency deviation) generators are needed, which is practically important. In practice, there are small-sized, compact and inexpensive generators of frequency-modulated oscillations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104012/28A RU2531033C2 (en) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | Device to measure quantity of substance in metal reservoir |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104012/28A RU2531033C2 (en) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | Device to measure quantity of substance in metal reservoir |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013104012A RU2013104012A (en) | 2014-08-10 |
RU2531033C2 true RU2531033C2 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=51354866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013104012/28A RU2531033C2 (en) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | Device to measure quantity of substance in metal reservoir |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531033C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3540275A (en) * | 1968-02-28 | 1970-11-17 | Bendix Corp | Method and apparatus for measuring liquid volume in a tank |
SU1760352A1 (en) * | 1990-10-01 | 1992-09-07 | Институт проблем управления | Device for measuring quantity of matter in capacity |
SU1770765A1 (en) * | 1990-12-10 | 1992-10-23 | Inst Problem Upravlenia Avtoma | Method of measuring material quantity in a metallic container |
RU17106U1 (en) * | 2000-09-27 | 2001-03-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Салют-27" | DEVICE FOR FORMING SIGNALS OF OPERATING FREQUENCIES OF THE RADAR STATION RECEIVER |
-
2013
- 2013-01-31 RU RU2013104012/28A patent/RU2531033C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3540275A (en) * | 1968-02-28 | 1970-11-17 | Bendix Corp | Method and apparatus for measuring liquid volume in a tank |
SU1760352A1 (en) * | 1990-10-01 | 1992-09-07 | Институт проблем управления | Device for measuring quantity of matter in capacity |
SU1770765A1 (en) * | 1990-12-10 | 1992-10-23 | Inst Problem Upravlenia Avtoma | Method of measuring material quantity in a metallic container |
RU17106U1 (en) * | 2000-09-27 | 2001-03-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Салют-27" | DEVICE FOR FORMING SIGNALS OF OPERATING FREQUENCIES OF THE RADAR STATION RECEIVER |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013104012A (en) | 2014-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3540275A (en) | Method and apparatus for measuring liquid volume in a tank | |
US10132671B2 (en) | Pulsed radar level gauge with single oscillator | |
RU2473889C1 (en) | Method of measuring physical quantity | |
CN105324647A (en) | Method for calibrating or adjusting any oscillatable unit | |
US3447374A (en) | Method and means for determining volume of liquid in a tank | |
RU2531033C2 (en) | Device to measure quantity of substance in metal reservoir | |
RU2511646C1 (en) | Method of definition of amount of dielectric liquid in metal reservoir | |
RU2567446C1 (en) | Method to measure quantity of dielectric liquid in metal reservoir | |
RU2534747C1 (en) | Measuring device of physical properties of liquid contained in tank | |
RU2620780C1 (en) | Method for determining interface position between components of three-component medium in container | |
SU1770765A1 (en) | Method of measuring material quantity in a metallic container | |
RU2645813C1 (en) | Method for determining the amount of dielectric liquid in metal container | |
KR102145427B1 (en) | Method for High Resolution Measurement of Fog Density and The Quantized Fog Spraying System thereof | |
US3569827A (en) | Apparatus for detecting the amount of material in a resonant cavity container | |
RU2473055C1 (en) | Method of measuring level of liquid in container | |
RU2491517C1 (en) | Method to measure liquid level in case of reservoir position change and device for its realisation | |
WO2017018893A1 (en) | Method and device for determining the quality of motor-car fuel | |
RU2427851C1 (en) | Method of measuring physical quantity | |
RU2688883C2 (en) | Fluid acoustic detector and its application method | |
RU2629706C1 (en) | Method of measuring level of substance in capacity | |
Ubaydullayeva et al. | Automated monitoring system for assessment of the current state of groundwater | |
RU2029247C1 (en) | Method of measuring physical parameter of object | |
RU2645435C1 (en) | Method of measuring amount of substance in a metal container | |
WO2018060352A1 (en) | Pulsed radar level gauge with single oscillator | |
RU2775867C1 (en) | Method for measuring the level of dielectric liquid in a tank |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190201 |