專利名稱：一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工業(yè)自動(dòng)化儀表領(lǐng)域，特指一種對(duì)外測(cè)液位計(jì)的測(cè)量精度自動(dòng)校 準(zhǔn)的裝置。
背景技術(shù)：
外測(cè)液位計(jì)由主機(jī)和測(cè)量頭連接構(gòu)成，是測(cè)量容器內(nèi)液體表面高度的計(jì)量?jī)x表。 由于被測(cè)量液體的成分、密度、溫度、壓力、容器的壁厚和內(nèi)壁、外壁腐蝕程度等狀況會(huì)影響 測(cè)量精度，這些被測(cè)量液體和容器的狀況對(duì)于不同的容器不一樣，并且隨時(shí)間不斷變化。另 一方面，外測(cè)液位計(jì)自身的儀表精度對(duì)于不同的外測(cè)液位計(jì)不一樣，而且也是不斷變化下 降的。外測(cè)液位計(jì)測(cè)量液位的精度是包含了容器內(nèi)液體、容器和儀表的動(dòng)態(tài)的測(cè)量系統(tǒng)精 度。為了保障測(cè)量精度，現(xiàn)在普遍采用的方法是一、使用用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒p小溫度變化 引起的液體特性變化和液位計(jì)特性變化產(chǎn)生的測(cè)量誤差。二、對(duì)液位計(jì)定期進(jìn)行人工校準(zhǔn)。 這種方法的弊病是一、容器里液體溫度場(chǎng)的分布很不均勻，環(huán)境氣溫的變化傳導(dǎo)到容器內(nèi) 液體中心位置需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間，例如直徑10米的石油液化汽球罐大約需要70個(gè)小時(shí)。 無(wú)法做到精確地溫度補(bǔ)償。而且溫度補(bǔ)償方法沒(méi)有解決被測(cè)量液體的成分、密度、壓力的變 化、容器壁厚和內(nèi)壁、外壁腐蝕程度等狀況所產(chǎn)生的誤差，還引進(jìn)了溫度計(jì)的誤差。也沒(méi)有 解決液位計(jì)的性能隨時(shí)間衰變產(chǎn)生的誤差。二、定期校準(zhǔn)方法，需要把液位計(jì)與更高精度的 液位計(jì)裝在同一個(gè)承液容器內(nèi)測(cè)量校準(zhǔn)。高精度的液位計(jì)價(jià)格昂貴數(shù)量很少。通常要求每 年把各容器上的液位計(jì)都拆下來(lái)校準(zhǔn)一次，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，工作量非常大。而且液位計(jì)的校 準(zhǔn)并沒(méi)有解決容器內(nèi)液體和容器變化產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)的測(cè)量系統(tǒng)誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種對(duì)外測(cè)液位計(jì)和容器內(nèi)液體及承液容器構(gòu)成的 液位測(cè)量系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)精度在線自動(dòng)校準(zhǔn)的方法和校準(zhǔn)裝置。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)，包括外測(cè)液位計(jì)主機(jī)、校準(zhǔn)反射裝置、第一測(cè)量頭和第 二測(cè)量頭；所述外測(cè)液位計(jì)主機(jī)上連接有第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭；所述第一測(cè)量頭固定 在容器底壁外側(cè)，并垂直于容器內(nèi)液體的待測(cè)液面；所述第二測(cè)量頭固定在容器壁外側(cè)，并 使其垂直于校準(zhǔn)反射裝置；所述校準(zhǔn)反射裝置設(shè)置于容器內(nèi)液體的待測(cè)液面下方；所述校 準(zhǔn)反射裝置為單層反射板、多層反射板或中空的盒子；所述校準(zhǔn)反射裝置的聲阻抗大于容 器內(nèi)液體的聲阻抗，校準(zhǔn)反射裝置的厚度大于第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭所使用的波長(zhǎng)。所述校準(zhǔn)反射裝置上設(shè)置有支撐柱和基座；所述基座固定設(shè)置在容器底壁內(nèi)側(cè)； 所述支撐柱固定安裝在校準(zhǔn)反射裝置和基座之間。所述基座下端安裝有支腳，基座通過(guò)支腳固定在容器底壁內(nèi)側(cè)。一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，(1)啟動(dòng)外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1，將第一測(cè)量頭2固定在容器底壁外側(cè)，并使其垂直于
3容器內(nèi)液體的待測(cè)液面5 ；第二測(cè)量頭3固定在容器壁外側(cè)，并使其垂直于校準(zhǔn)反射裝置 4 ；(2)固定校準(zhǔn)反射裝置4與第二測(cè)量頭3之間的距離；測(cè)定第二測(cè)量頭3發(fā)出的 振動(dòng)波經(jīng)校準(zhǔn)反射裝置4反射后回到第二測(cè)量頭3的校準(zhǔn)時(shí)間t ；(3)測(cè)定第一測(cè)量頭2發(fā)出的振動(dòng)波經(jīng)容器內(nèi)液體的待測(cè)液面5反射后回到第一 測(cè)量頭2的測(cè)定時(shí)間T ；(4)將校準(zhǔn)距離s除以校準(zhǔn)時(shí)間t得到速度ν ； (5)用速度ν乘以測(cè)定時(shí)間T所得結(jié)果即為第一測(cè)量頭2與容器內(nèi)液體的待測(cè)液 面5之間的距離S ；這樣就得到了容器內(nèi)液體的待測(cè)液面5高度L ；所述L = S-a，其中a為
容器壁厚。第一測(cè)量頭2和第二測(cè)量頭3與同一臺(tái)外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1相連接。由第一測(cè)量頭 2和外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1構(gòu)成的第一外測(cè)液位計(jì)用于測(cè)量容器內(nèi)的液面高度L。由第二測(cè)量頭 3和外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1構(gòu)成的第二外測(cè)液位計(jì)用于測(cè)量校準(zhǔn)裝置產(chǎn)生的液體內(nèi)的已知長(zhǎng)度 s，或者容器水平方向內(nèi)直徑D。這兩個(gè)外測(cè)液位計(jì)是由同一臺(tái)外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1和兩個(gè)性 能相同的測(cè)量頭分別構(gòu)成的，所以由儀表產(chǎn)生的測(cè)量誤差的特性是相同的，可以通過(guò)運(yùn)算 相互抵消。這兩個(gè)外測(cè)液位計(jì)近似同時(shí)測(cè)量同一個(gè)容器內(nèi)的同一液體，液體的溫度、成分、 密度、壓力、容器壁厚和內(nèi)壁、外壁腐蝕程度及其變化等狀況所引入的被測(cè)物產(chǎn)生的測(cè)量誤 差的特性是相同的，也可以通過(guò)運(yùn)算相互抵消。又由于第二外測(cè)液位計(jì)測(cè)量的是校準(zhǔn)裝置 在液體內(nèi)產(chǎn)生的已知長(zhǎng)度s, s的精度由校準(zhǔn)裝置的加工來(lái)保證，可以達(dá)到測(cè)量需要的足夠 高的水平。因此可以用長(zhǎng)度s來(lái)標(biāo)定第一外測(cè)液位計(jì)。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)外測(cè)液位計(jì)和容器內(nèi) 液體及盛液容器構(gòu)成的液位測(cè)量系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)精度的在線自動(dòng)校準(zhǔn)。對(duì)于高大的容器若液 體長(zhǎng)時(shí)間靜止后高層的液體比重逐漸變得比底層的輕，用安裝在底層的校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)整個(gè) 容器的液位會(huì)產(chǎn)生誤差。這時(shí)只要增加一個(gè)性能與第一測(cè)量頭2和第二測(cè)量頭3相同的第三測(cè)量頭6，用它 與外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1構(gòu)成的第三外測(cè)液位計(jì)測(cè)量經(jīng)過(guò)較高位置液體的容器水平方向內(nèi)直 徑D，直徑D的數(shù)值是預(yù)先已經(jīng)精確知道的，當(dāng)液位較高時(shí)用直徑D來(lái)標(biāo)定第一外測(cè)液位計(jì) 就消除了這一誤差。即當(dāng)液位低時(shí)用校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)，當(dāng)液位高時(shí)用容器的水平內(nèi)直徑校準(zhǔn)，用開(kāi)關(guān)自 動(dòng)切換，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)高大容器靜止液體液位測(cè)量的在線自動(dòng)校準(zhǔn)。這個(gè)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)外測(cè) 液位計(jì)和容器內(nèi)液體及承液容器構(gòu)成的液位測(cè)量系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)精度在線自動(dòng)校準(zhǔn)，使得外 測(cè)液位計(jì)的測(cè)量精度和工作穩(wěn)定性比溫度補(bǔ)償方法有了根本性的提高了。當(dāng)溫度在幾十度 的大范圍變化時(shí)，使用本實(shí)用新型的自動(dòng)校準(zhǔn)方法與使用溫度補(bǔ)償方法相比，外測(cè)液位計(jì) 的測(cè)量精度大約從2%提高到了 0. 2%，并且徹底消除了人工標(biāo)定方法的巨大工作量。實(shí)現(xiàn) 了在線校準(zhǔn)的自動(dòng)化。這一方法在工業(yè)生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值非常大。

圖1.容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為外測(cè)液位計(jì)主機(jī)；2為第一測(cè)量頭；3為第二測(cè)量頭；4為校準(zhǔn)反射裝置；5為待測(cè)液面。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見(jiàn)圖1，1、一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)，包括外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1、校準(zhǔn)反射裝置4、 第一測(cè)量頭2和第二測(cè)量頭3 ；所述外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1上連接有第一測(cè)量頭2和第二測(cè)量頭 3 ；所述第一測(cè)量頭2固定在容器底壁外側(cè)，并垂直于容器內(nèi)液體的待測(cè)液面5 ；所述第二測(cè) 量頭3固定在容器壁外側(cè)，并使其垂直于校準(zhǔn)反射裝置4 ；所述校準(zhǔn)反射裝置4設(shè)置于容器 內(nèi)液體的待測(cè)液面5下方，且校準(zhǔn)反射裝置4與第二測(cè)量頭3之間的校準(zhǔn)距離已知為s。所述校準(zhǔn)反射裝置4上設(shè)置有支撐柱和基座；所述基座固定設(shè)置在容器底壁內(nèi) 側(cè)；所述支撐柱固定安裝在校準(zhǔn)反射裝置4和基座之間。所述基座下端安裝有支腳，基座通過(guò)支腳固定在容器底壁內(nèi)側(cè)。所述校準(zhǔn)反射裝置4為反射板或者中空的盒子；所述反射板的聲阻抗遠(yuǎn)大于容器 內(nèi)液體的聲阻抗，所述中空盒子的聲阻抗遠(yuǎn)小于容器內(nèi)液體的聲阻抗；所述校準(zhǔn)反射裝置 (4)的厚度等于第一測(cè)量頭(2)和第二測(cè)量頭(3)在其中所使用的振動(dòng)波二分之一波長(zhǎng)。一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，(1)啟動(dòng)外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1，將第一測(cè)量頭2固定在容器底壁外側(cè)，并使其垂直于 容器內(nèi)液體的待測(cè)液面5 ；第二測(cè)量頭3固定在容器壁外側(cè)，并使其垂直于校準(zhǔn)反射裝置 4；(2)固定校準(zhǔn)反射裝置4與第二測(cè)量頭3之間的距離；測(cè)定第二測(cè)量頭3發(fā)出的 振動(dòng)波經(jīng)校準(zhǔn)反射裝置4反射后回到第二測(cè)量頭3的校準(zhǔn)時(shí)間t ；(3)測(cè)定第一測(cè)量頭2發(fā)出的振動(dòng)波經(jīng)容器內(nèi)液體的待測(cè)液面5反射后回到第一 測(cè)量頭2的測(cè)定時(shí)間T ；(4)將校準(zhǔn)距離s除以校準(zhǔn)時(shí)間t得到速度v ；(5)用速度v乘以測(cè)定時(shí)間T所得結(jié)果即為第一測(cè)量頭2與容器內(nèi)液體的待測(cè)液 面5之間的距離S ；這樣就得到了容器內(nèi)液體的待測(cè)液面5高度L ；所述L = S-a，其中a為
容器壁厚。第一測(cè)量頭2和第二測(cè)量頭3與同一臺(tái)外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1相連接。由第一測(cè)量頭 2和外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1構(gòu)成的第一外測(cè)液位計(jì)用于測(cè)量容器內(nèi)的液面高度L。由第二測(cè)量頭 3和外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1構(gòu)成的第二外測(cè)液位計(jì)用于測(cè)量校準(zhǔn)裝置產(chǎn)生的液體內(nèi)的已知長(zhǎng)度 s，或者容器水平方向內(nèi)直徑D。這兩個(gè)外測(cè)液位計(jì)是由同一臺(tái)外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1和兩個(gè)性 能相同的測(cè)量頭分別構(gòu)成的，所以由儀表產(chǎn)生的測(cè)量誤差的特性是相同的，可以通過(guò)運(yùn)算 相互抵消。這兩個(gè)外測(cè)液位計(jì)近似同時(shí)測(cè)量同一個(gè)容器內(nèi)的同一液體，液體的溫度、成分、 密度、壓力、容器壁厚和內(nèi)壁、外壁腐蝕程度及其變化等狀況所引入的被測(cè)物產(chǎn)生的測(cè)量誤 差的特性是相同的，也可以通過(guò)運(yùn)算相互抵消。又由于第二外測(cè)液位計(jì)測(cè)量的是校準(zhǔn)裝置 在液體內(nèi)產(chǎn)生的已知長(zhǎng)度s, s的精度由校準(zhǔn)裝置的加工來(lái)保證，可以達(dá)到測(cè)量需要的足夠 高的水平。因此可以用長(zhǎng)度s來(lái)標(biāo)定第一外測(cè)液位計(jì)。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)外測(cè)液位計(jì)和容器內(nèi) 液體及盛液容器構(gòu)成的液位測(cè)量系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)精度的在線自動(dòng)校準(zhǔn)。對(duì)于高大的容器若液體長(zhǎng)時(shí)間靜止后高層的液體比重逐漸變得比底層的輕，用安裝在底層的校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)整個(gè) 容器的液位會(huì)產(chǎn)生誤差。這時(shí)只要增加一個(gè)性能與第一測(cè)量頭2和第二測(cè)量頭3相同的第三測(cè)量頭6，用它 與外測(cè)液位計(jì)主機(jī)1構(gòu)成的第三外測(cè)液位計(jì)測(cè)量經(jīng)過(guò)較高位置液體的容器水平方向內(nèi)直 徑D，直徑D的數(shù)值是預(yù)先已經(jīng)精確知道的，當(dāng)液位較高時(shí)用直徑D來(lái)標(biāo)定第一外測(cè)液位計(jì) 就消除了這一誤差。即當(dāng)液位低時(shí)用校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)，當(dāng)液位高時(shí)用容器的水平內(nèi)直徑校準(zhǔn)， 用開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)高大容器靜止液體液位測(cè)量的在線自動(dòng)校準(zhǔn)。這個(gè)方法實(shí)現(xiàn) 了對(duì)外測(cè)液位計(jì)和容器內(nèi)液體及承液容器構(gòu)成的液位測(cè)量系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)精度在線自動(dòng)校 準(zhǔn)，使得外測(cè)液位計(jì)的測(cè)量精度和工作穩(wěn)定性比溫度補(bǔ)償方法有了根本性的提高了。當(dāng)溫 度在幾十度的大范圍變化時(shí)，使用本實(shí)用新型的自動(dòng)校準(zhǔn)方法與使用溫度補(bǔ)償方法相比， 外測(cè)液位計(jì)的測(cè)量精度大約從2%提高到了 0.2%，并且徹底消除了人工標(biāo)定方法的巨大 工作量。實(shí)現(xiàn)了在線校準(zhǔn)的自動(dòng)化。這一方法在工業(yè)生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值非常大。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
僅限于此，對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為 屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于包括外測(cè)液位計(jì)主機(jī)(1)、校準(zhǔn)反射裝置(4)、第一測(cè)量頭(2)和第二測(cè)量頭(3)；所述外測(cè)液位計(jì)主機(jī)(1)上連接有第一測(cè)量頭(2)和第二測(cè)量頭(3)；所述第一測(cè)量頭(2)固定在容器底壁外側(cè)，并垂直于容器內(nèi)液體的待測(cè)液面(5)；所述第二測(cè)量頭(3)固定在容器壁外側(cè)，并使其垂直于校準(zhǔn)反射裝置(4)；所述校準(zhǔn)反射裝置(4)設(shè)置于容器內(nèi)液體的待測(cè)液面(5)下方；所述校準(zhǔn)反射裝置(4)為單層反射板、多層反射板或中空的盒子；所述校準(zhǔn)反射裝置(4)的聲阻抗大于容器內(nèi)液體的聲阻抗，校準(zhǔn)反射裝置(4)的厚度大于第一測(cè)量頭(2)和第二測(cè)量頭(3)所使用的波長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述校準(zhǔn)反射裝置(4) 上設(shè)置有支撐柱和基座；所述基座固定設(shè)置在容器底壁內(nèi)側(cè)；所述支撐柱固定安裝在校準(zhǔn) 反射裝置(4)和基座之間。
3.如權(quán)利要求1所述一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述基座下端安裝有支 腳，基座通過(guò)支腳固定在容器底壁內(nèi)側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種容器內(nèi)液位測(cè)量系統(tǒng)，包括外測(cè)液位計(jì)主機(jī)、校準(zhǔn)反射裝置、第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭；所述外測(cè)液位計(jì)主機(jī)上連接有第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭；所述第一測(cè)量頭固定在容器底壁外側(cè)，并垂直于容器內(nèi)液體的待測(cè)液面；所述第二測(cè)量頭固定在容器壁外側(cè)，并使其垂直于校準(zhǔn)反射裝置；所述校準(zhǔn)反射裝置設(shè)置于容器內(nèi)液體的待測(cè)液面下方，且校準(zhǔn)反射裝置與第二測(cè)量頭之間的校準(zhǔn)距離已知為s。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)外測(cè)液位計(jì)和容器內(nèi)液體及承液容器構(gòu)成的液位測(cè)量系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)精度在線自動(dòng)校準(zhǔn)，使得外測(cè)液位計(jì)的測(cè)量精度和工作穩(wěn)定性比溫度補(bǔ)償方法有了根本性的提高了。
文檔編號(hào)G01F25/00GK201615776SQ20092024576
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
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