SE504020C2

SE504020C2 - Radar pulse depth measuring method for liquid in vessel e.g. hydrocarbon

Info

Publication number: SE504020C2
Application number: SE9400857A
Authority: SE
Inventors: Marek Werthajm
Original assignee: Kockum Sonics Ab
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1996-10-21
Also published as: SE9400857L; SE9400857D0

Abstract

The depth measurement is effected with echo pulse radar in fluids by measuring only the total time for pulse reflections through both the air over the fluid surface and through the fluid down to the container bottom. With knowledge of the constant distance (H) from the pulse transmitter (4) to the container bottom (3), and the pulse speed partly in air (c1) and partly in the container fluid (c2), the fluid height (H-h) can be calculated as a function of the bottom reflection time, where h is the distance from the transmitter and the liquid surface. If T is the time taken by the return pulse, the fluid height can be solved using equations : 2h=c1t1, 2\*(H-h)=c2t2, and t1+t2=T, where t1 and t2 are the pulse passage times through the air and liquid portions respectively, and h is the distance between the receiver/transmitter and the liquid surface.

Description

504 020 2 där H är avståndet mellan sändaren/mottagaren och behållarens botten, h är avståndet mellan sändaren/mottagaren och vätskeytan, tl är tiden för pulsens passage genom luften ovanför vätskeytan, t; är tiden för pulsens passage genom vätskan i behållaren, cl är pulshastigheten i luft och o; är pulshastigheten i behållarvätskan, medan T är den uppmätta tiden för den utsända pulsens återkomst till sändaren/mottagaren, beräknar man vätskenivån H-h i behållaren Tiden för ekot från bottnen består dels av tiden för pulsens väg genom luften, dels av tiden för pulsens väg genom vätskan. Pulshastigheten i luft är konstant ca 300.000 km/sek. Pulshasti gheten i en vätska är betydligt långsammare (och beror på den specifika vätskan). Med kännedom om A) avståndet mellan sändaren/mottagaren för radarpulsen och behållarens fasta botten; B) pulshastigheten i luft; C) pulshastigheten i behållarvätskan; D) tiden för bottenreflexen, kan man beräkna avståndet mellan vätskeytan och behållarbottnen d.v.s. vätskenivån i behållaren.. 504 020 2 where H is the distance between the transmitter / receiver and the bottom of the container, h is the distance between the transmitter / receiver and the liquid surface, t1 is the time for the passage of the pulse through the air above the liquid surface, t; is the time of passage of the pulse through the liquid in the container, cl is the pulse rate in air and o; is the pulse rate in the container liquid, while T is the measured time for the return of the transmitted pulse to the transmitter / receiver, the liquid level Hh in the container is calculated. The time for the echo from the bottom consists partly of the time of the pulse's path through the air . The pulse speed in air is constant about 300,000 km / sec. The pulse rate in a liquid is significantly slower (and depends on the specific liquid). With knowledge of A) the distance between the transmitter / receiver of the radar pulse and the fixed bottom of the container; B) the pulse rate in air; C) the pulse rate in the container liquid; D) the time of the bottom reflex, one can calculate the distance between the liquid surface and the container bottom, i.e. the liquid level in the container ..

Uppﬁnningen kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till ritningen, där Fig. 1 visar en anläggning för mätning av vätskenivåer i en behållare, Fig.2 visar mätningar av ytekon och boltcnekon vid två olika vätskenivåer, och Fig 3 visar ett blockdiagram av beräkningsfunktioner för realisenng av mätningar enligt föreliggande uppfinning.The invention will be described in more detail below with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows a plant for measuring liquid levels in a container, Fig. 2 shows measurements of surface cone and bolt cone at two different liquid levels, and Fig. 3 shows a block diagram of calculation functions for realizing measurements according to the present invention.

I Fig. l betecknar l ett behållarlock för en behållare 2 med en botten 3. I locket 1 har en radarpulssändare/mottagare 4 - exempelvis av den typ som säljs av VEGA anordnats. Avståndet mellan locket 1 och bottnen 3 betecknas med H och är känt. Avståndet mellan locket l och en vätskeyta 4 betecknas med h. Pulshastigheten i luft är cl (känd), medan pulshastigheten i vätskan betecknas med o; (ävenledes känd - långsammare än cl).In Fig. 1, 1 denotes a container lid for a container 2 with a bottom 3. In the lid 1, a radar pulse transmitter / receiver 4 - for example of the type sold by VEGA, has been arranged. The distance between the lid 1 and the bottom 3 is denoted by H and is known. The distance between the lid 1 and a liquid surface 4 is denoted by h. The pulse rate in air is cl (known), while the pulse rate in the liquid is denoted by o; (also known - slower than cl).

I Fig. 2 är a) ett diagram av pulsekots amplitud A som funktion av tiden t vid en mellannivå för vätskan i behållaren 2, medan b) är motsvarande diagram vid en lägre nivå Som framgår av de båda diagrammen får man först ett litet eko - ekot från vätskeytan, medan det större ekot från bottnen 3 kommer senare. Skillnaden mellan diagrammen a) och b) är, att vid den lägre vätskenivån - (diagram b) - kommer ytekot senare, medan bottenekot kommer tidigare.In Fig. 2, a) is a diagram of the pulse echo amplitude A as a function of time t at an intermediate level of the liquid in the container 2, while b) is the corresponding diagram at a lower level. the echo from the liquid surface, while the larger echo from the bottom 3 comes later. The difference between diagrams a) and b) is that at the lower liquid level - (diagram b) - the surface echo comes later, while the bottom echo comes earlier.

Av ekvationema: 2h = c l-tl och 2X(H-l'l)=C2'l2 och tl +t2 = T = tiden för bottenekot där T, H samt cl och c; är kända, kan man beräkna l-l-h. 504 020 Fig. 3 visar f unktionema i beräkningsdatorn.Of the equations: 2h = c l-tl and 2X (H-l'1) = C2'l2 and tl + t2 = T = the time of the bottom echo where T, H and cl and c; are known, one can calculate l-l-h. 504 020 Fig. 3 shows the functions of the calculation computer.

Beräkningsenheten 10 får input = tiden T f ör bottenekot - från sändaren/mottagaren 4, input från mätning av det maximala avståndet = H från en enhet ll, samt input beträffande radarpulshastigheten = c; i det aktuella vätskemediet f rån en enhet 12. För en och samma vätska är det endast T som varierer. Nivån l-I-h blir en entydig funktion av bottenreflextiden T.The calculation unit 10 receives input = the time T for the bottom echo - from the transmitter / receiver 4, input from the measurement of the maximum distance = H from a unit 11, and input regarding the radar pulse speed = c; in the current liquid medium from a unit 12. For one and the same liquid, only T varies. The level l-I-h becomes an unambiguous function of the bottom reflex time T.

Claims

504 020 CLAIMS Method of performing pulse radar level measurements for liquids with a low dielectric coefficient by measuring the time (t) of the return of a reflected pulse emitted from a transmitter / receiver (4), characterized by measuring the time (T) for the return of a pulse reflected from the bottom of the container (3), and with knowledge of the pulse rate (cl) in air, the pulse rate (o¿) in the storage liquid of the container (2) and the distance (H) of the transmitter / receiver (4) to the container bottom (3), according to the equations me zh = C111 and 2X (H - h) = G2 '[2 and Kyl-I; = T where H is the distance between the transmitter / receiver and the bottom (3) of the container, h is the distance between the transmitter / receiver (4) and the liquid surface (5), tl is the time of passage of the pulse through the air above the liquid surface (5), t; is the time of the pulse passing through the liquid in the container (2), cl is the pulse rate in air and o; is the pulse rate in the container liquid, while T is the measured time for the return of the transmitted pulse to the transmitter / receiver, the liquid level (I-1-h) is calculated.