Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: устройство содержит не менее трех чувствительных элементов 1, импульсный генератор 2, импульсный приемник 3, усилитель 4, аналогово-цифровой преобразователь 5, блок 6 вычислений, индикатор 7. 1-2-3-4-5-6-7. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2029920
Класс(ы) патента: G01F23/24
Номер заявки: 5008432/10
Дата подачи заявки: 08.07.1991
Дата публикации: 27.02.1995
Заявитель(и): Николаевский кораблестроительный институт им.С.О.Макарова
Автор(ы): Александров М.Н.; Жуков Ю.Д.; Гордеев Б.Н.; Половников В.А.
Патентообладатель(и): Николаевский кораблестроительный институт им.С.О.Макарова
Описание изобретения: Изобретение относится к технике измерения неэлектрических величин и может быть использовано для определения положения границы двух несмешиваемых жидкостей с различной диэлектрической проницаемостью уровня и объема жидкостей в емкостях произвольной формы.
Известны устройства для измерения уровней и границ разделения среды (авт.св. N 1527505).
Известно также устройство для измерения параметров хранения уровня и температуры, жидкостей и газов различной плотности в резервуаре (Франция N 2624968), содержащее чувствительный элемент в виде линии задержки, генератор и приемное устройство.
Недостатками этих устройств являются сложность алгоритма работы схемы, сложность изготовления чувствительного элемента и недостаточная точность измерений.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее генератор синусоидального напряжения, чувствительный элемент, детектор, усилитель, соединительную линию, при этом чувствительный элемент выполнен в виде двух изолированных друг от друга проводников (коаксиальных линий). Этот прибор работает по принципу радиоинтерферометрии.
К основным недостаткам устройства следует отнести прежде всего измерение уровня только в электропроводящих средах, нелинейность, сложность настройки и эксплуатации, зависимость от температуры, сложную настройку при изменении физических свойств жидкости.
Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров контролируемых сред, повышение точности и надежности устройства, упрощение конструкции, изготовления и эксплуатации всего цикла измерений.
Для этого чувствительный элемент выполнен в виде двух изолированных друг от друга проводников, подключенных к выходу высокочастотного импульсного генератора и входу приемника, выход которого подключен к усилителю, который через канал связи подключен к вычислительному устройству, выход которого соединен с индикатором, на котором отображаются данные, показывающие основные параметры уровня границ разделения и объемов несмешиваемых жидкостей с различными диэлектрическими свойствами.
С целью обеспечения возможности измерения объемов уровней, разделов несмешиваемых сред в динамических условиях (при колебаниях поверхностей сред) устройство содержит не менее трех чувствительных элементов, расположенных параллельно друг другу и рассредоточенных по объему измеряемой емкости.
Принцип работы устройства заключается в следующем.
Два изолированных друг от друга и от внешней среды проводника опускаются в резервуар с несмешиваемыми жидкостями на всю высоту. В эти проводники посылается высокочастотный импульс напряжения. В местах изменения волнового сопротивления проводников (определяется диэлектрическими параметрами внешней среды), посланный импульс отражается. Отраженные импульсы, принимаемые на входе линии, распределены во времени. Время запаздывания отраженного сигнала по отношению к посланному пропорционально расстоянию до неоднородности волнового сопротивления (границы раздела двух сред):
L = 1/2 v t , где L - расстояние от выхода генератора до границы перехода;
v - скорость распределения импульсов в проводниках;
t - время запаздывания отраженного сигнала по отношению к посланному.
Коэффициент 1/2 учитывает двойной путь посланного и отраженного сигнала. Количество отраженных импульсов определяется количеством границ раздела сред с различными диэлектрическими свойствами.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается тем, что содержит чувствительный элемент, выполненный в виде двух изолированных друг от друга проводников, подключенных к выходу высокочастотного импульсного генератора и входу приемника, выход которого подключен к усилителю, который через канал связи подключен к вычислительному устройству, выход которого соединен с индикатором, на котором отображаются данные уровня, границ разделения и объемов несмешиваемых жидкостей с различными диэлектрическими свойствами.
А в условиях колебания поверхностей сред устройство содержит не менее трех чувствительных элементов, расположенных параллельно друг другу и рассредоточенных по объему измеряемой емкости, и позволит учитывать (рассчитывать) динамические параметры поверхности жидкости. Поэтому это устройство соответствует критерию "новизна". Сравнение изобретения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".
На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для определения объемов уровней и границ разделения сред; на фиг.2 - расположение во времени посланных и отраженных импульсов соответственно.
Устройство содержит чувствительный элемент 1 в виде двух изолированных друг от друга проводников, один конец которого подключен к выходу импульсов высокочастотного генератора 2 и входу приемника 3, другой конец опущен в резервуар 8 произвольной формы с несмешиваемыми жидкостями. К выходу приемника 3 подключен усилитель 4, выход которого через каналы 5 связи (аналого-цифровой преобразователь) подключен к блоку вычислений 6, к выходу которого подключен индикатор 7. Канал связи представляет собой быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, блок вычислений может быть реализован на любой ПЭВМ, в которой реализован аналого-цифровой преобразователь. Подробно канал 5 связи и блок вычислений 6, рассмотрены в книге Фигурнова В.Э. IBM РС для пользователя, М: Финансы и статистика, 1991, с. 280.
Устройство работает следующим образом.
Для определения уровня жидкости и границы раздела сред чувствительный элемент 1 опускают в резервуар с контролируемыми средами. Импульс, посланный высокочастотным генератором 2, одновременно принимается приемником 3. На индикаторе это импульс Uo (фиг.2). От этого импульса отсчитываются все остальные координаты по индикатору 7. Первый отраженный импульс Ui (фиг.2) показывает, время t прохождения импульса по чувствительному элементу до поверхности жидкости в резервуаре. В масштабе это определит расстояние от места посылки импульса (выхода генератора) до поверхности жидкости.
Второй отраженный импульс U определяет время t прохождения импульса по чувствительному элементу до границы раздела двух жидкостей II и III от поверхности жидкости. В масштабе это определяет расстояние от места включения генератора до границы раздела сред. Параметр t определяет время прохождения импульса от поверхности жидкости до границы разделения сред. В масштабе это определяет расстояние от поверхности жидкости до границы разделения сред.
Блок вычислений 6 по импульсам Uo, U1, U2,..., Un (где N - число и порядковый номер разделов сред считая от разделения воздух-жидкость) рассчитывает все параметры хранения жидкостей: объем, высоту, количество слоев раздела. Верхний уровень каждой из несмешиваемых жидкостей определяется по формуле
hi = 1/2v(t) - ti, где i = 1...N, а ее объем по формуле
vi = F(hi; h) , где F - тарировочная функция.
Суммарный объем определяется как сумма
V=Vi, i=1...N ..
Предлагаемое устройство наибольший эффект может дать при применении в нефтехранилищах, стационарных и особенно автономных, где возможно попадание посторонних жидкостей.
Погрешность отсчета составляет не более 0,5%.
Формула изобретения: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ, содержащее чувствительный элемент, выполненный в виде двух изолированных друг от друга проводников, подключенный к выходу генератора и входу приемника, выход которого соединен с входом усилителя, и индикатор, отличающееся тем, что в него введены не менее двух чувствительных элементов, расположенных на разных уровнях и подключенных к выходу генератора и входу приемника, и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок вычислений, подключенный к входу индикатора, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом усилителя, а генератор и приемник выполнены импульсными.