RU2473055C1 - Способ измерения уровня жидкости в емкости - Google Patents
Способ измерения уровня жидкости в емкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2473055C1 RU2473055C1 RU2011133797/28A RU2011133797A RU2473055C1 RU 2473055 C1 RU2473055 C1 RU 2473055C1 RU 2011133797/28 A RU2011133797/28 A RU 2011133797/28A RU 2011133797 A RU2011133797 A RU 2011133797A RU 2473055 C1 RU2473055 C1 RU 2473055C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- liquid
- container
- level
- waves
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
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 измерения уровня жидкости в емкости состоит в том, что размещают в емкости вертикально волновод, на одном из его торцов возбуждают в нем электромагнитные волны фиксированной частоты. Частоту возбуждаемых электромагнитных волн выбирают ниже критической частоты, принимают волны после их распространения вдоль волновода на том же или другом его торце и измеряют амплитуду принимаемых волн, по которой судят об уровне жидкости. При этом при измерении уровня жидкости в металлической емкости в качестве волновода возможно использовать саму емкость. Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение процесса измерения. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости в различных замкнутых и открытых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства, запасов топлива в топливных баках с вытеснителем (поршнем).
Известны способы измерения уровня жидкостей в открытых емкостях, при которых определяют уровень жидкости в емкости с применением датчиков в виде линий передачи электромагнитных волн - отрезков длинных линий, полых волноводов, располагаемых в емкостях с контролируемыми жидкостями (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. - М.: Энергоатомиздат. 1989. 208 с.).
Известно также техническое решение (GB 1315045, 26.04.1973), которое по технической сущности наиболее близко к предлагаемому способу и принято в качестве прототипа. Этот способ-прототип заключается в возбуждении электромагнитных волн в волноводе, размещаемом вертикально в емкости с контролируемой жидкостью, заполняющей полость волновода в соответствии с величиной ее уровня в емкости, и анализе формы стоячей волны в волноводе. Недостатком способа-прототипа является его достаточно сложная реализация. Она предполагает подсоединение к волноводу диодной секции с тремя диодами и проведение логической обработки сигналов, поступающих с выходов этих диодов.
Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение процесса измерения.
Технический результат в предлагаемом способе измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что в емкости с контролируемой жидкостью размещают вертикально волновод или используют саму емкость в качестве волновода, на одном из торцов которого возбуждают в нем электромагнитные волны фиксированной частоты, при этом частоту возбуждаемых электромагнитных волн выбирают ниже критической частоты, принимают волны после их распространения вдоль волновода на том же или другом его торце и измеряют амплитуду принимаемых волн, по которой судят об уровне жидкости.
Предлагаемый способ поясняется чертежами.
На фиг.1,а и фиг.1,б приведены примеры устройства для реализации предлагаемого способа измерения.
На фиг.2 приведен график зависимости относительного значения амплитуды напряженности результирующего электромагнитного поля от высоты незаполненной части цилиндрической емкости с электропроводным веществом, например жидким металлом.
Устройство (фиг.1) содержит волновод 1 с контролируемым веществом 2, элемент связи 3, генератор электромагнитных колебаний 4, элемент связи 5, детектор 6, регистратор 7.
Способ реализуется следующим образом.
Предлагаемый способ заключается в возбуждении электромагнитных волн в волноводе на частоте, которая ниже критической частоты для волны низшего типа, при этом вдоль волновода существует только ослабевающее реактивное поле, убывающее при удалении от возбуждающего элемента у одного из торцов емкости.
Условием распространения электромагнитных волн по любому волноводу является выполнение неравенства f > fкр, которому должны удовлетворять рабочая частота f и критическая частота fкр для волны низшего типа, например для волны H11 в круглом волноводе. При f < fкр имеет место запредельный режим, при котором распространения волн по волноводу не происходит, а существует только ослабевающее реактивное поле, убывающее при удалении от возбуждающего элемента. В запредельном волноводе поле изменяется вдоль координаты z (оси волновода) по закону
а постоянная ослабления α есть
В этих формулах Em и Hm - амплитуды напряженности соответственно электрического и магнитного полей при z=0; ω=2πf; ε и µ - соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемость вещества в волноводе, c - скорость света.
Выбирая соотношение между f и fкр, можно управлять величиной ослабления α.
Согласно предлагаемому способу, в волноводе 1, располагаемом вертикально в емкости с контролируемой жидкостью 2, возбуждают через элемент связи 3 с помощью генератора 4 электромагнитные колебания на частоте f, меньшей критической частоты fкр для этого волновода (фиг.1,а и фиг.1,б). Уровень жидкости в волноводе соответствует ее уровню в емкости. Напряженность электрического поля Е и магнитного поля Н при удалении от элемента связи, служащего для возбуждения и приема электромагнитных колебаний, спадает в соответствии с соотношением (1). При этом значение Е (и Н) зависит от уровня жидкости в емкости. У другого торца волновода 1 (фиг.1,а) или у того же его торца (фиг.1, б) принимаемый сигнал поступает через элемент связи 5 на детектор 6. Затем продетектированный сигнал поступает на регистратор 7 для определения амплитуды E(z) сигнала, служащего информативным параметром. Схема устройства на фиг.1, а применима при измерении уровня диэлектрической жидкости, а схема на фиг.1,б - при измерении уровня как диэлектрической, так и электропроводной жидкости, в частности жидкого металла.
Так, если контролируемая жидкость является электропроводной, в частности, жидким металлом (фиг.1,б), то амплитуда напряженности результирующего электромагнитного поля E(z) в некотором сечении с координатой z в данном случае есть
где Em - амплитуда напряженности зондирующего электромагнитного поля при z=0, то есть у элемента связи 4, где z=0; z0 - координата поверхности жидкости, отсчитываемая от элемента связи 4. Величина коэффициента α определяется соотношением (2).
Следовательно, как следует из (3), амплитуда результирующего значения напряженности электромагнитного поля в сечении с координатой z=0 есть
При измерении уровня диэлектрической жидкости выражение для E(z) должно учитывать распространение волн вдоль волновода (фиг.1,а), а также и их отражение от его торца (фиг.1,б). Такой учет нетрудно провести, рассматривая результирующее значение напряженности электромагнитного поля в сечении с координатой z для данного случая.
Оценим значение Е(0) принимаемого сигнала для металлической емкости конкретных размеров. Для определенности будем считать контролируемое вещество электропроводным (жидкий металл и т.п.); при этом применима схема на фиг.1, б. Аналогичная этому задача - измерение положения в емкости металлической поверхности (поршня), разделяющей емкость на две части; такая задача имеется при определении запасов жидкости в баках с вытеснителем (поршнем), содержащейся в одной из частей бака (в другой части бака - газ). Пусть высота цилиндрической емкости есть l=1 м, ее диаметр D=0,6 м. Тогда для волн типа H11 будем иметь fкр - 2с/3,41D=0,293 ГГц (Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т.1. М.: Высшая школа. 1970. С.78-94). Положив рабочую частоту f=100 МГц, согласно (2) находим: α=0,058 1/см; для сравнения, например, при f=200 МГц получим α=0,045 1/см, то есть с увеличением f ослабление существенно уменьшается. На фиг.2 приведен график зависимости Е(0)/Em от z0 при f=250 МГц в рабочем диапазоне изменения z0=0÷80 см.
Для емкостей конкретных размеров выбором частоты f генератора можно оптимизировать чувствительность такого датчика уровня в рабочем диапазоне изменения уровня жидкости в емкости. Монотонность зависимости амплитуды результирующего значения напряженности электромагнитного поля от уровня имеет место при измерении уровня как электропроводных, так и диэлектрических веществ.
При измерении уровня жидкости в замкнутой или открытой сверху металлической емкости в качестве волновода возможно использовать саму емкость с подсоединением в ней соответствующих элементов возбуждения и съема колебаний. Это возможно, в частности, осуществить при решении упомянутой выше задачи измерения положения в емкости металлической поверхности (поршня), разделяющей емкость на две части, существующей при определении запасов жидкости в баках с вытеснителем (поршнем), содержащейся в одной из частей бака (в другой части бака - газ).
Таким образом, данный способ измерения достаточно просто реализуем. Он может найти применение на практике там, где требуется производить измерения уровня жидкости в различных замкнутых и открытых металлических емкостях. В частности, он может быть применен для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства, запасов топлива в топливных баках с вытеснителем (поршнем).
Claims (1)
- Способ измерения уровня жидкости в емкости, при котором в емкости с контролируемой жидкостью размещают вертикально волновод или используют саму емкость в качестве волновода, на одном из торцов которого возбуждают в нем электромагнитные волны фиксированной частоты, отличающийся тем, что частоту возбуждаемых электромагнитных волн выбирают ниже критической частоты, принимают волны после их распространения вдоль волновода на том же или другом его торце и измеряют амплитуду принимаемых волн, по которой судят об уровне жидкости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011133797/28A RU2473055C1 (ru) | 2011-08-12 | 2011-08-12 | Способ измерения уровня жидкости в емкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011133797/28A RU2473055C1 (ru) | 2011-08-12 | 2011-08-12 | Способ измерения уровня жидкости в емкости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2473055C1 true RU2473055C1 (ru) | 2013-01-20 |
Family
ID=48806627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011133797/28A RU2473055C1 (ru) | 2011-08-12 | 2011-08-12 | Способ измерения уровня жидкости в емкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2473055C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550763C1 (ru) * | 2014-01-10 | 2015-05-10 | Федеральное государственное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Способ измерения уровня жидкости в емкости |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1315045A (en) * | 1970-12-09 | 1973-04-26 | Atomic Energy Authority Uk | Fluid level locator |
SU1268959A1 (ru) * | 1984-10-25 | 1986-11-07 | Ордена Ленина Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики) | Способ измерени уровн вещества в открытом металлическом сосуде |
US7075479B2 (en) * | 2001-08-30 | 2006-07-11 | Saab Rosemount Tank Radar Ab | Radar level-measuring device |
RU2327958C2 (ru) * | 2002-11-20 | 2008-06-27 | Роузмаунт Тэнк Радар Аб | Устройство и способ измерения уровня на основе радиолокации |
-
2011
- 2011-08-12 RU RU2011133797/28A patent/RU2473055C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1315045A (en) * | 1970-12-09 | 1973-04-26 | Atomic Energy Authority Uk | Fluid level locator |
SU1268959A1 (ru) * | 1984-10-25 | 1986-11-07 | Ордена Ленина Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики) | Способ измерени уровн вещества в открытом металлическом сосуде |
US7075479B2 (en) * | 2001-08-30 | 2006-07-11 | Saab Rosemount Tank Radar Ab | Radar level-measuring device |
RU2327958C2 (ru) * | 2002-11-20 | 2008-06-27 | Роузмаунт Тэнк Радар Аб | Устройство и способ измерения уровня на основе радиолокации |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550763C1 (ru) * | 2014-01-10 | 2015-05-10 | Федеральное государственное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Способ измерения уровня жидкости в емкости |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2585321C2 (ru) | Беспроводная измерительная система для измерения количества жидкости | |
AU2011295673B2 (en) | Multiphase fluid characterization system | |
RU2626409C1 (ru) | Способ измерения физических свойств жидкости | |
Mohindru | Development of liquid level measurement technology: A review | |
RU2473889C1 (ru) | Способ измерения физической величины | |
RU2473055C1 (ru) | Способ измерения уровня жидкости в емкости | |
US10816384B2 (en) | Radar level gauge system and method for interface measurement | |
RU2473052C1 (ru) | Устройство для измерения уровня диэлектрической жидкости в емкости | |
RU2650605C1 (ru) | Способ измерения внутреннего диаметра металлической трубы | |
RU2752555C1 (ru) | Способ определения положения границы раздела двух жидкостей в резервуаре | |
RU2586388C1 (ru) | Устройство для измерения давления | |
RU2331871C2 (ru) | Волноводный свч-способ измерения диэлектрической проницаемости жидких сред по критической длине волны | |
RU2775867C1 (ru) | Способ измерения уровня диэлектрической жидкости в резервуаре | |
RU2550763C1 (ru) | Способ измерения уровня жидкости в емкости | |
RU2473054C1 (ru) | Способ измерения уровня вещества в открытой металлической емкости | |
RU2757472C1 (ru) | Способ определения уровня жидкости в емкости | |
RU2536184C1 (ru) | Концентратомер | |
RU2393435C1 (ru) | Способ индикации наличия жидкости в резервуаре и устройство для его осуществления | |
RU2661349C1 (ru) | Способ определения влагосодержания диэлектрической жидкости | |
WO1991019171A1 (en) | Fluid level detector system and apparatus | |
RU2645836C1 (ru) | Способ определения уровня жидкости в емкости | |
RU2655746C1 (ru) | Способ измерения уровня и радиодальномер с частотной модуляцией | |
RU2556292C1 (ru) | Способ измерения уровня жидкости в емкости | |
RU2626458C1 (ru) | Способ измерения физических свойств жидкости | |
RU2534450C1 (ru) | Расходомер |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180813 |