ЛАЗЕРНО-АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для высокоточного измерения уровня жидкостей, например топлива в баках резервуарного парка автозаправок, нефтебаз, предприятий нефтехимического производства.
Известно устройство для измерения уровня жидкости (патент №2338163, МПК G01F 23/292, опубликован 10.11.2008), заключающееся в получении и обработке информации о двух разделенных во времени двумерных изображениях пересечений двух лазерных лучей с измеряемой поверхностью, причем для получения первого изображения лазеры устанавливают таким образом, что их лучи направлены перпендикулярно плоскости измеряемого уровня и параллельно друг другу, а для получения второго - направлены под углом друг к другу.
Недостатком аналогичного устройства является сложность реализации, связанная с необходимостью получения двух разделенных во времени изображений пересечения двух лазерных лучей, точной ориентации лазерных лучей параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости измеряемого уровня, а также получения непрерывной информации о величине угла между лазерными лучами.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения уровня жидкости в резервуарах (патент №115886, МПК G01F 1/86, опубликован 10.05.2012), содержащее лазерный дальномер, измеряющий расстояние до поплавкового отражателя в виде жидкой пленки, расположенной на контролируемом уровне жидкости, перемещающейся внутри вертикально расположенной трубки.
Недостатками такого устройства являются сложность реализации, связанная с необходимостью подбора вещества для создания жидкой пленки, инертного по отношению к контролируемой среде и обладающего меньшей плотностью, а также сложность технической эксплуатации, связанная с возможным расходом вещества жидкой пленки, обусловленным ее налипанием на внутреннюю поверхность трубки.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение процесса измерения уровня оптически прозрачных жидкостей с помощью лазерного дальномера за счет отсутствия в конструкции каких-либо поплавковых отражателей.
Поставленная задача достигается тем, что лазерно-акустический уровнемер, содержащий помещенную в контролируемую среду вертикально расположенную трубку, на верхнем торце которой расположен лазерный дальномер, согласно полезной модели дополнительно снабжен излучателем акустического сигнала, генератором и блоком управления генератором, а также блоком обработки и передачи данных, причем блок обработки и передачи данных подключен к лазерному дальномеру, а излучатель акустического сигнала - к генератору, соединенному с блоком управления.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена структурная схема устройства, на которой представлены: блок управления генератором 1, генератор 2, блок обработки и передачи данных 3, излучатель акустического сигнала 4, лазерный дальномер 5, измерительная трубка 6, резервуар 7, контролируемая жидкость 8.
Устройство работает следующим образом: с помощью блока управления 1 осуществляется перестройка частоты сигнала, поступающего с генератора 2 на излучатель 4, таким образом, чтобы на поверхности контролируемой жидкости 8, находящейся в области внутренней полости трубы 6, расположенной в резервуаре 7, вследствие воздействия акустического сигнала, генерируемого излучателем, образовывались возмущения, создавая тем самым условия, необходимые для обнаружения и приема отраженного от поверхности жидкости излучения лазерного дальномера 5 его приемником.
В частности, такое преобразование границы раздела возникает в момент наступления акустического резонанса в свободной полости трубы.
Таким образом, лазерный дальномер, расположенный на высоте H, принимает лазерный луч, отраженный от границы раздела сред, и определяет расстояние l до уровня контролируемой жидкости, величину h которого можно вычислить по известной формуле
Блок обработки и передачи данных 3 отправляет информацию о расстоянии l на какое-либо внешнее устройство для последующего анализа, контроля и учета собранной информации.
Предложенная полезная модель позволяет обеспечить высокую точность измерений за счет применения лазерного дальномерного устройства, имеющего весьма низкую погрешность порядка ±1,5 мм, показания которого не зависят от газового состава среды, а также от внешних климатических факторов, таких как влажность, давление, температура. Также важными факторами в пользу применения заявляемого способа являются отсутствие прямого контакта с измеряемой средой, и, как следствие, упрощение технической эксплуатации, повышение надежности.