RU2558631C1 - Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости - Google Patents
Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558631C1 RU2558631C1 RU2014120873/28A RU2014120873A RU2558631C1 RU 2558631 C1 RU2558631 C1 RU 2558631C1 RU 2014120873/28 A RU2014120873/28 A RU 2014120873/28A RU 2014120873 A RU2014120873 A RU 2014120873A RU 2558631 C1 RU2558631 C1 RU 2558631C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic waves
- antenna
- output
- switch
- mixer
- Prior art date
Links
Landscapes
- 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 для измерения уровня воды, нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей. Предлагается устройство для измерения уровня жидкости, технический результат в котором достигается тем, что оно содержит два генератора электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенных к первому и второму входам переключателя, выход которого через основной волновод направленного ответвителя присоединен 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 антенна для приема отраженных электромагнитных волн и вспомогательный выход направленного ответвителя, выход смесителя соединен со входом вычислительного блока, выход которого соединен с управляющим входом переключателя. Технический результат заключается в повышении точности измерения уровня жидкости. 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 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 принятое 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 измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что оно содержит два генератора электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенных к первому и второму входам переключателя, выход которого через основной волновод направленного ответвителя присоединен 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 антенна для приема отраженных электромагнитных волн и вспомагательный выход направленного ответвителя, выход смесителя соединен со входом вычислительного блока, выход которого соединен с управляющим входом переключателя.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где приведена структурная схема устройства для реализации способа.
На чертеже показаны генератор 1, генератор 2, переключатель 3, направленный ответвитель 4, передающая антенна 5, приемная антенна 6, смеситель 7, вычислительное устройство 8, отражающая контролируемая поверхность 9.
Устройство работает следующим образом.
На 1-м этапе измерений электромагнитные колебания от генератора 1 поступают через переключатель 3, направленный ответвитель 4 на антенну 5. Излучаемые ею электромагнитные волны с частотой f1 направляются в сторону отражающей поверхности 9. Отраженные от нее волны поступают на приемную антенну 6 и далее на смеситель 7, где его мощность смешивается с частью мощности сигнала от генератора 1, приходящего на смеситель через дополнительный вывод направленного ответвителя 4. Сигнал с выхода смесителя 7 поступает на вход вычислительного устройства 8, где происходит вычисление фазы ϕ1. Расстояние до отражающей поверхности контролируемой среды L можно вычислить следующим образом:
где N=1, 2, 3, …, λ1 = с/f1, с - скорость света в воздухе, ϕ1 - фаза в рад.
После вычисления и запоминания фазы ϕ1 на следующем этапе измерений с вычислительного устройства 9 подается сигнал на переключатель 3, в результате чего электромагнитные колебания от генератора 2 поступают через переключатель 3, направленный ответвитель 4 на антенну 5. Излучаемые ею электромагнитные волны с частотой f2 направляются в сторону отражающей поверхности 9. Отраженные от нее волны поступают на приемную антенну 6 и далее на смеситель 7, где его мощность смешивается с частью мощности сигнала от генератора 2, приходящего на смеситель через дополнительный вывод направленного ответвителя 4. Сигнал с выхода смесителя 7 поступает на вход вычислительного устройства 8, где происходит вычисление фазы ϕ2. Расстояние L до отражающей поверхности контролируемой среды теперь можно вычислить следующим образом:
где N=1, 2, 3, …, λ2=с/f2, с - скорость света в воздухе, ϕ2 - фаза в рад.
Диапазон однозначного определения расстояния будет зависеть от разности частот f1 и f2. Если диапазон однозначности равен L0 м, λ1=2L0/N, то λ2 должна быть равна 2L0/(N+1).
Так, например, при f1=24 ГГц, f2=24,0375 ГГц будем иметь f1-f2,=37,5 МГц, а диапазон однозначного определения уровня L0 по формуле (4) будет равен 8 м.
Таким образом, данное устройство позволяет решить проблему неоднозначности в фазовом методе измерений уровня жидкости. При этом возможно значительно уменьшить стоимость измерительного устройства, поскольку в данном случае не используются широкополосные СВЧ-компоненты и устройства, такие как генераторы с большой девиацией частоты, тракты и антенны. Использование генераторов с фиксированной частотой позволяет существенно повысить стабильность несущей и уменьшить фазовый шум, что напрямую связано с увеличением точности измерения уровня. 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, уменьшает погрешность измерений.
Claims (1)
- Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости, содержащее первый генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, направленный ответвитель, соединенный основным волноводом с передающей антенной для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, вторую 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 направленного ответвителя и антенна для приема отраженных электромагнитных волн, вычислительное устройство, отличающееся тем, что дополнительно введен переключатель и второй генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, первый и второй входы переключателя соединены с выходами первого и второго генератора соответственно, выход соединен со входом направленного ответвителя, а выход вычислительного блока соединен с управляющим входом переключателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120873/28A RU2558631C1 (ru) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120873/28A RU2558631C1 (ru) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2558631C1 true RU2558631C1 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=53795957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014120873/28A RU2558631C1 (ru) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2558631C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2125715C1 (ru) * | 1997-03-04 | 1999-01-27 | Кузнецов Владимир Андреевич | Устройство для измерения уровня жидкости |
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 |
US6606904B2 (en) * | 2000-10-10 | 2003-08-19 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Filling level gage |
WO2008057022A1 (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Rosemount Tank Radar Ab | Pulsed radar level gauging with relative phase detection |
RU2504739C1 (ru) * | 2012-06-08 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Устройство для определения уровня жидкости в емкости |
RU2504740C1 (ru) * | 2012-06-08 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения уровня жидкости в емкости |
-
2014
- 2014-05-23 RU RU2014120873/28A patent/RU2558631C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2125715C1 (ru) * | 1997-03-04 | 1999-01-27 | Кузнецов Владимир Андреевич | Устройство для измерения уровня жидкости |
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 |
US6606904B2 (en) * | 2000-10-10 | 2003-08-19 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Filling level gage |
WO2008057022A1 (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Rosemount Tank Radar Ab | Pulsed radar level gauging with relative phase detection |
RU2504739C1 (ru) * | 2012-06-08 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Устройство для определения уровня жидкости в емкости |
RU2504740C1 (ru) * | 2012-06-08 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения уровня жидкости в емкости |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8098193B2 (en) | Digitally controlled UWB millimeter wave radar | |
EP3153876B1 (en) | Method of system compensation to reduce the effects of self interference in frequency modulated continuous wave altimeter systems | |
EP2902799B1 (en) | Doppler radar test system | |
Atayants et al. | Precision FMCW short-range radar for industrial applications | |
EP3029434B1 (en) | Radar level gauging | |
RU2504739C1 (ru) | Устройство для определения уровня жидкости в емкости | |
JP5932746B2 (ja) | 媒質境界の位置計測システム | |
RU2504740C1 (ru) | Способ измерения уровня жидкости в емкости | |
RU2551260C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновый способ определения уровня жидкости в емкости | |
RU2558631C1 (ru) | Бесконтактное радиоволновое устройство для определения уровня жидкости в емкости | |
RU59262U1 (ru) | Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи | |
RU2650611C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости | |
US20130033393A1 (en) | System and Method for Suppressing Interference in Frequency-Modulated Radar Systems | |
Nguyen et al. | A high-resolution short-range X-band FMCW radar system for ranging applications | |
RU2620774C1 (ru) | Способ измерения массового расхода жидких сред | |
Jahagirdar | A high dynamic range miniature DDS-based FMCW radar | |
RU2528131C1 (ru) | Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения толщины диэлектрических материалов | |
RU2521729C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновой способ измерения уровня жидкости в емкости | |
JP7396630B2 (ja) | 測距装置および測距方法 | |
RU2534451C2 (ru) | Радиоволновое фазовое устройство для определения уровня жидкости в емкости | |
Kaminski et al. | K-band FMCW radar module with interferometic capability for industrial applications | |
Ayhan et al. | FMCW radar in oil-filled waveguides for range detection in hydraulic cylinders | |
RU2649665C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновый уровнемер | |
RU2658558C1 (ru) | Способ измерения расстояния до контролируемой среды с помощью волноводного лчм локатора | |
RU2446407C1 (ru) | Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190524 |