×
20.01.2014
216.012.9880

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В ЕМКОСТИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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. Предлагаемое устройство определения уровня жидкости содержит первый генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод первого направленного ответвителя к первой антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, первую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, первый 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, вычислительное устройство. Устройство содержит также второй генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод второго направленного ответвителя ко второй антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, вторую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, управляющее устройство, к первому и второму входам которого через, соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты подсоединены выходы первого и второго смесителей, управляемый опорный генератор, первый, второй и третий выходы управляющего устройства подсоединены, соответственно, ко входу первого генератора, второго генератора и к первому входу управляемого опорного генератора, ко второму входу которого через фильтр высокой частоты подключен выход второго смесителя, фазометр, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, выход фильтра высокой частоты и первый выход управляемого опорного генератора, к первому и второму входам вычислительного устройства подсоединены, соответственно, выходы управляемого опорного генератора и фазометра. 1 ил.
Основные результаты: Устройство для определения уровня жидкости, содержащее первый генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод первого направленного ответвителя к первой антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, первую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, первый 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, вычислительное устройство, отличающееся тем,что оно содержит второй генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод второго направленного ответвителя ко второй антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, вторую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, управляющее устройство, к первому и второму входам которого через, соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты подсоединены выходы первого и второго смесителей, управляемый опорный генератор, первый, второй и третий выходы управляющего устройства подсоединены, соответственно, ко входу первого генератора, второго генератора и к первому входу управляемого опорного генератора, ко второму входу которого через фильтр высокой частоты подключен выход второго смесителя, фазометр, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, выход фильтра высокой частоты и первый выход управляемого опорного генератора, к первому и второму входам вычислительного устройства подсоединены, соответственно, выходы управляемого опорного генератора и фазометра.
Реферат Свернуть Развернуть

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 способы и 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 принято 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 для измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что оно содержит первый генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод первого направленного ответвителя к первой антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, первую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, первый 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, вычислительное устройство, при этом оно содержит второй генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод второго направленного ответвителя к второй антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, вторую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, управляющее устройство, к первому и второму входам которого через, соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты подсоединены выходы первого и второго смесителей, управляемый опорный генератор, первый, второй и третий выходы управляющего устройства подсоединены, соответственно, к входу первого генератора, второго генератора и к первому входу управляемого опорного генератора, к второму входу которого через фильтр высокой частоты подключен выход второго смесителя, фазометр, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, выход фильтра высокой частоты и первый выход управляемого опорного генератора, к первому и второму входам вычислительного устройства подсоединены, соответственно, выходы управляемого опорного генератора и фазометра.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом на фиг.1, где приведена его структурная схема.

На фиг.1 показаны генератор 1, направленный ответвитель 2, передающая антенна 3, приемная антенна 4, смеситель 5, фильтр низкой частоты 6, приемная антенна 7, передающая антенна 8, направленный ответвитель 9, смеситель 10, генератор 11, фильтр низкой частоты 12, управляющее устройство 13, фильтр высокой частоты 14, управляемый опорный генератор 15, фазометр 16, вычислительное устройство 17, поверхность жидкости 18.

Устройство работает следующим образом. На 1-м этапе измерений электромагнитные колебания от генератора 1 поступают через основной волновод направленного ответвителя 2 на передающую антенну 3. Излучаемые ею электромагнитные волны с частотой f1 направляются в сторону отражающей поверхности жидкости 18. Отраженные от нее волны поступают на приемную антенну 4, далее соответствующий сигнал поступает на смеситель 5, где его мощность смешивается с частью мощности сигнала от генератора 1, приходящего на смеситель 5 через вспомогательный волновод направленный ответвитель 2. Сигнал с выхода смесителя 5 через фильтр низкой частоты 6, предназначенный для устранения высокочастотной составляющей сигнала разностной частоты, поступает на вход управляющего блока 13. С первого выхода блока 13 на вход генератора 1 подается сигнал, приводящий к изменению частоты f1 до значения f10 частоты, когда сигнал на выходе смесителя 5 становится равным нулю. При этом f1=f10, и управляющее напряжение на входе генератора 1 фиксируется. В этом случае расстояние D0 до поверхности равно целому числу N полуволн, соответствующих частоте f10.

На следующем этапе измерений управляющее напряжение со второго выхода блока 13 начинает перестраивать генератор 11 от частоты f2, равной f10, в сторону ее увеличения. Далее сигнал от генератора 11 через направленный ответвитель 9 поступает на антенну 6. Электромагнитные волны излучаются ею в направлении контролируемой поверхности жидкости 18, отражаются от нее, принимаются антенной 7, поступают в смеситель 10, где мощность соответствующего сигнала смешивается с частью мощности сигнала от генератора 11, поступающего в смеситель 10 через вспомогательный волновод направленного ответвителя 9. Сигнал с выхода смесителя 10 через фильтр низкой частоты 12, предназначенный для устранения высокочастотной составляющей сигнала разностной частоты, поступает на второй вход управляющего блока 13. В нем фиксируется значение частоты f2, равное f20, в момент достижения нуля на выходе смесителя 10. В этом случае расстояние D0 равно целому числу N+1 полуволн, соответствующих частоте f20.

На 3-м этапе измерений разностная частота f20-f10 с выхода смесителя 10 поступает через фильтр высокой частоты 14, предназначенный для устранения постоянной составляющей сигнала, на вход управляемого опорного генератора 15, где по сигналу с третьего выхода управляющего блока 13 ее значение запоминается. Этот сигнал в дальнейшем используется в качестве опорного сигнала и подается на один из входов фазометра 16. На его другой вход поступает текущий сигнал разностной частоты с выхода смесителя 10 через фильтр высокой частоты 14. При изменении уровня (увеличении или уменьшении расстояния, равном ΔD, относительно D0) на выходе фазометра сигнал - фазовый сдвиг Δφ - изменяется в пределах Δφ=±π/2. Текущее расстояние D до поверхности жидкости 18 определяется в вычислительном блоке 17 в соответствии с соотношением

Так, например, при f10=24, ГГц, D0=4 м, f20=24,0375 ГГц будем иметь f20-f10=37,5 МГц. Таким образом, в вычислительном блоке 17 получаем сигнал, соответствующий значению уровня жидкости в диапазоне значений Δφ в пределах -π/2<Δφ<π/2 или значений D в пределах D0p/2<D<D0p/2. В том случае если D выходит за указанные пределы, происходит сбой из-за отключения питания или имеют место иные причины, устройство перезапускается, последовательно повторяя описанные этапы измерений.

Таким образом, данное устройство позволяет решить проблему неоднозначности при фазовых измерениях уровня жидкости. При этом возможно значительно уменьшить стоимость измерительного устройства, поскольку при реализации данного фазового метода нет необходимости использовать широкополосные СВЧ компоненты и устройства, такие как генераторы с большой девиацией частоты. 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 погрешность измерений уменьшается.

Устройство для определения уровня жидкости, содержащее первый генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод первого направленного ответвителя к первой антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, первую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, первый 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, вычислительное устройство, отличающееся тем,что оно содержит второй генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод второго направленного ответвителя ко второй антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали, вторую антенну для приема отраженных электромагнитных волн, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены, соответственно, второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна для приема отраженных электромагнитных волн, управляющее устройство, к первому и второму входам которого через, соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты подсоединены выходы первого и второго смесителей, управляемый опорный генератор, первый, второй и третий выходы управляющего устройства подсоединены, соответственно, ко входу первого генератора, второго генератора и к первому входу управляемого опорного генератора, ко второму входу которого через фильтр высокой частоты подключен выход второго смесителя, фазометр, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, выход фильтра высокой частоты и первый выход управляемого опорного генератора, к первому и второму входам вычислительного устройства подсоединены, соответственно, выходы управляемого опорного генератора и фазометра.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В ЕМКОСТИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 304.
20.01.2013
№216.012.1d86

Устройство для измерения уровня диэлектрической жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Сущность: устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473052
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d88

Способ измерения уровня вещества в открытой металлической емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества) в различных открытых металлических емкостях. Сущность: в способе измерения уровня вещества в открытой металлической емкости предварительно в верхней незаполняемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473054
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d89

Способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости в различных открытых и замкнутых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473055
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d8a

Способ определения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в каком-либо резервуаре. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ определения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473056
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d95

Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ диагностирования ДВС заключается в возбуждении в камере сгорания электромагнитных колебании фиксированной длины волны и определении амплитуды принимаемого сигнала. При проведении диагностирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473067
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c3

Способ определения состояния поверхности дороги

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Сущность: в поверхностный слой контролируемого участка дороги встраивают резонатор с изменяющейся в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473888
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c4

Способ измерения физической величины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин. К их числу относятся механические величины, геометрические параметры объектов, физические свойства веществ и др. К ним же относятся также электрофизические,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473889
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2be1

Устройство для пожаротушения

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в качестве средства пожаротушения с высокоточным определением массы огнетушащего вещества, в частности диоксида углерода, в баллоне и ее уменьшения вследствие возможной утечки из баллона. Предлагаемое устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476760
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.10.2013
№216.012.7b1d

Устройство декодирования совместно хранимых границ при интервальных вычислениях

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах для осуществления вычислений в формате с плавающей запятой. Техническим результатом является увеличение точности запоминаемых результатов интервальных вычислений в формате с плавающей запятой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497179
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7ec0

Струйный элемент

Изобретение относится к устройствам струйной автоматики (пневмоники) и может быть использовано в измерительных системах для измерения количества газа или жидкости. Струйный элемент содержит в плоской пластине крепежные узлы, в плоскости элемента проточную полость с каналами питания, слива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498121
Дата охранного документа: 10.11.2013
Показаны записи 1-10 из 242.
20.01.2013
№216.012.1d86

Устройство для измерения уровня диэлектрической жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Сущность: устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473052
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d88

Способ измерения уровня вещества в открытой металлической емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества) в различных открытых металлических емкостях. Сущность: в способе измерения уровня вещества в открытой металлической емкости предварительно в верхней незаполняемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473054
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d89

Способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости в различных открытых и замкнутых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473055
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d8a

Способ определения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в каком-либо резервуаре. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ определения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473056
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d95

Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ диагностирования ДВС заключается в возбуждении в камере сгорания электромагнитных колебании фиксированной длины волны и определении амплитуды принимаемого сигнала. При проведении диагностирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473067
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c3

Способ определения состояния поверхности дороги

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Сущность: в поверхностный слой контролируемого участка дороги встраивают резонатор с изменяющейся в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473888
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c4

Способ измерения физической величины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин. К их числу относятся механические величины, геометрические параметры объектов, физические свойства веществ и др. К ним же относятся также электрофизические,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473889
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2be1

Устройство для пожаротушения

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в качестве средства пожаротушения с высокоточным определением массы огнетушащего вещества, в частности диоксида углерода, в баллоне и ее уменьшения вследствие возможной утечки из баллона. Предлагаемое устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476760
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.10.2013
№216.012.7b1d

Устройство декодирования совместно хранимых границ при интервальных вычислениях

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах для осуществления вычислений в формате с плавающей запятой. Техническим результатом является увеличение точности запоминаемых результатов интервальных вычислений в формате с плавающей запятой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497179
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7ec0

Струйный элемент

Изобретение относится к устройствам струйной автоматики (пневмоники) и может быть использовано в измерительных системах для измерения количества газа или жидкости. Струйный элемент содержит в плоской пластине крепежные узлы, в плоскости элемента проточную полость с каналами питания, слива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498121
Дата охранного документа: 10.11.2013
+ добавить свой РИД