УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СРЕД В ЕМКОСТЯХ

Полезная модель относится к области определения физических характеристик жидких и сыпучих сред и может быть применена для определения уровня, количества жидкости или сжиженного газа в емкостях, плотности, октанового или цетанового числа нефтепродукта и др.
В качестве ближайшего аналога заявляемого устройства принято устройство для определения параметров сред в емкостях, включающее генератор зондирующего импульсного электромагнитного сигнала, приемник зондирующего и отраженного сигналов, вход которого присоединен к выходу генератора зондирующего сигнала, а выход - к последовательно соединенным аналогово-цифровому преобразователю и вычислителю, и датчик-волновод, подключенный к выходу генератора зондирующего сигнала и входу приемника зондирующего и отраженного сигналов (Патент РФ №2029920, МПК 6 G01F 6 23/24, 1995 г.).
Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как оно не позволяет осуществить комплексное определение параметров сред в совокупности емкостей, в частности, на судах.
Задача, решаемая полезной моделью - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности комплексного определения параметров жидких и сыпучих сред в совокупности емкостей.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для определения параметров сред в емкостях, включающем генератор зондирующего импульсного электромагнитного сигнала, приемник зондирующего и отраженного сигналов, вход которого присоединен к выходу генератора зондирующего сигнала, а выход - к последовательно соединенным аналогово-цифровому преобразователю и вычислителю, и измерительную линию, указанная измерительная линия выполнена в виде, по крайней мере, двух датчиков-волноводов, подключенных к выходу генератора зондирующего сигнала и входу приемника зондирующего и отраженного сигналов через коммутационное устройство, при этом число датчиков-волноводов равно числу емкостей.
В варианте технического решения емкости установлены на судах.
В варианте технического решения среда в емкости представляет собой жидкость.
В варианте технического решения жидкая среда в емкости представляет собой сжиженный газ.
В варианте технического решения среда в емкости представляет собой сыпучий материал.
В варианте технического решения, по крайней мере, один датчик-волновод выполнен в виде одного проводника.
В варианте технического решения датчик-волновод выполнен в виде проволоки, троса или стержня из проводящего материала.
В варианте технического решения датчик-волновод выполнен в виде полосы из проводящего материала.
В варианте технического решения, по крайней мере, один датчик-волновод выполнен в виде двух изолированных друг от друга проводников.
В варианте технического решения датчик-волновод выполнен в виде двух коаксиальных изолированных друг от друга проводников.
В варианте технического решения датчик-волновод выполнен в виде двух коаксиальных изолированных друг от друга проводников, один их которых выполнен в виде цилиндрической трубки, а второй - в виде расположенного внутри этой трубки стержня.
В варианте технического решения датчик-волновод состоит из двух коаксиальных изолированных друг от друга проводников, выполненных в виде цилиндрических трубок, одна из которых вставлена в другую В варианте технического решения датчик-волновод состоит из двух коаксиальных изолированных друг от друга проводников, выполненных в виде цилиндрических трубок, одна из которых вставлена в другую, причем внутри внутренней трубки расположена изолированная от нее подвеска термопар.
В варианте технического решения, по крайней мере, один датчик-волновод выполнен в виде двух изолированных друг от друга полос из проводящего материала.
На фиг.1 схематически показано заявляемое устройство для определения параметров сред в емкостях, на фиг.2-6 приведены варианты выполнения датчиков-волноводов.
Устройство для определения параметров сред в емкостях включает генератор зондирующего импульсного электромагнитного сигнала 1, приемник зондирующего и отраженного сигналов 2, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 3, вычислитель 4, коммутационное устройство 5, измерительную линию, выполненную в виде совокупности датчиков-волноводов 6, погруженных в среды 7, находящиеся в емкостях 8. Количество датчиков-волноводов 6 равно количеству емкостей 8. Выход генератора 1 соединен с входом приемника 2, а выход приемника 2 подключен к последовательно соединенным АЦП 3 и вычислителю 4. Датчики-волноводы 6 подключены к выходу генератора 1 и входу приемника 2 через коммутационное устройство 5.
Датчик-волновод 6 может быть выполнен в виде одного проводника, например, стержня (проволоки, троса) 9 из проводящего материала (фиг.2), или полосы 10 из проводящего материала (фиг.3). Датчик-волновод 6 может быть также выполнен в виде двух изолированных друг от друга проводников, например, в виде двух коаксиальных изолированных друг от друга проводников, один из которых выполнен в виде цилиндрической трубки 11, а второй - в виде расположенного внутри этой трубки стержня 12 (фиг.4), либо в виде двух коаксиальных цилиндрических трубок 13, 14, одна из которых вставлена в другую, при этом внутри внутренней трубки 14 расположена подвеска термопар 15 (фиг.5), либо в виде двух полос из проводящего материала 16 и 17, изолированных друг от друга при помощи слоя диэлектрика 18 (фиг.6).
0
1
2
1
2
i
0
Для определения характеристик жидкой или сыпучей среды 7, находящейся в конкретной емкости 8, датчик-волновод 6, погруженный (полностью или частично) в данную емкость, соединяют посредством коммутационного устройства 5 с генератором 1. В результате по датчику-волноводу 6 распространяется зондирующий импульсный электромагнитный сигнал A. Приемник 2 регистрирует сигнал Ai (A или А на фиг.1), отраженный от любой неоднородности электромагнитного сопротивления вдоль датчика-волновода 6, например, от поверхности среды в емкости, границы раздела двух несмешиваемых сред, конца опущенного в среду датчика 6. Принятый сигнал обрабатывают с помощью АЦП 3 и вычислителя 4 и по времени задержки Δt (Δt или Δt на фиг.1) отраженного сигнала А относительно зондирующего сигнала A определяют соответствующие линейные размеры (например, уровень среды в емкости, расстояние до границы раздела сред, длину погруженной части датчика-волновода 6). Затем, по известным геометрическим размерам емкости может быть определен объем находящейся в ней среды.
По амплитуде и форме зарегистрированного приемником 2 сигнала могут быть определены другие характеристики среды, находящейся в емкости. Так, например, с использованием в вычислителе 4 средств статистического и спектрального анализа из информации об амплитуде и форме сигнала может быть найден комплексный спектр диэлектрической проницаемости, например, углеводородного топлива, а по нему найдена плотность, октановое или цетановое число нефтепродукта.
Конструкция датчика-волновода выбирается с учетом агрегатного состояния среды в емкости и условий ее нахождения в ней. Датчики-волноводы, выполненные в виде одного проводника (фиг.2, 3), являются наиболее подходящими для использования с сыпучими средами. Датчики-волноводы, выполненные в виде двух коаксиальных, изолированных друг от друга проводников, один из которых выполнен в виде цилиндрической трубки, а второй - в виде расположенного внутри этой трубки стержня (фиг.4), предпочтительно использовать для измерения параметров сред, находящихся под давлением, например, сжиженного газа. Для применения с любыми средами пригодны датчики-волноводы, выполненные в виде двух цилиндрических трубок, одна из которых вставлена в другую, с расположенными внутри внутренней трубки термопарами (фиг.5). Для применения с любыми жидкостями пригодны датчики-волноводы, выполненные в виде двух изолированных друг от друга полос из проводящего материала (фиг.6). Датчики-волноводы указанного типа могут также быть использованы для индикации появления воды в емкости или определения уровня воды.
Применение полезной модели расширяет функциональные возможности устройства по сравнению с ближайшим аналогом за счет обеспечения возможности комплексного определения параметров жидких и сыпучих сред в емкостях.