本發(fā)明涉及罐體內(nèi)液面探測領(lǐng)域，具體涉及外置式縱剖面探測波液面含水探測儀。

背景技術(shù)：

目前市場上已有頂、底部外置式液面探測儀，只能測試單液面，通過超聲波在介質(zhì)中的傳播速度，計算所測液面。由于數(shù)據(jù)探測受壓力、溫度和在介質(zhì)中的傳播速度等環(huán)境因素影響，所以只適用于常壓環(huán)境中，非常規(guī)環(huán)境（密閉環(huán)境）下是不適應(yīng)的，且有探測死區(qū)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單，測量安全方便，且保證測量精度，在測量過程中不與被測介質(zhì)發(fā)生接觸，應(yīng)用范圍廣的外置式縱剖面探測波多液面及含水探測儀。

本發(fā)明外置式縱剖面探測波液面含水探測儀，用于探測罐體內(nèi)被測液體的液面高度及含水率，包括能發(fā)出自適應(yīng)變頻共振脈沖信號穿透罐體的探測波收/發(fā)探頭模塊，所述探測波收/發(fā)探頭模塊外置于罐體；

所述探測波收/發(fā)探頭模塊發(fā)射出自適應(yīng)變頻共振脈沖信號朝向罐體縱剖面；所述自適應(yīng)變頻共振脈沖信號發(fā)射后穿透罐體并經(jīng)被測液體吸能反射后返回至所述探測波收/發(fā)探頭模塊；

所述聲波、超聲波或電磁波自適應(yīng)變頻共振脈沖是指通過自適應(yīng)變頻共振和增能脈沖，選擇一種針對不同材質(zhì)和厚度的罐體穿透能力最佳的頻率脈沖波；通過變頻、共振、脈沖技術(shù)，使探測波沿罐體縱剖面垂直穿透反射，進而達到測試液面、含水的目的；

還包括液面跟蹤電機和滑輪導(dǎo)軌模塊，液面跟蹤電機和滑輪導(dǎo)軌模塊均與探測波收/發(fā)探頭模塊相連，液面跟蹤電機驅(qū)動探測波收/發(fā)探頭模塊在滑輪導(dǎo)軌模塊上滑動，對罐體內(nèi)被測液面進行跟蹤；

探測波收/發(fā)探頭模塊還連接有一激光測距儀模塊，所述激光測距儀模塊激發(fā)測距激光與探測波收/發(fā)探頭模塊激發(fā)自適應(yīng)變頻共振脈沖信號同步進行，激光測距儀模塊在探測波收/發(fā)探頭模塊沿罐體剖面移動時，測量罐體內(nèi)相應(yīng)的被測液體的液面高度。

測液面高度時，探測波收/發(fā)探頭模塊向罐體縱剖面垂直發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號，并接收反射回的信號，利用不同介質(zhì)探測波的能量吸收率不同，判斷該變化；同時激光測距儀模塊在于罐體平行方向發(fā)射測距激光，實現(xiàn)測距，既得實時的液面高度，自適應(yīng)變頻共振脈沖信號與測距激光同步進行，隨著探測波收/發(fā)探頭模塊沿罐體上下移動，即可實現(xiàn)多液面高度的測量。

優(yōu)選地，還包括與探測波收/發(fā)探頭模塊相連的信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊及信號處理電子電路；

所述信號處理電子電路包括與探測波收/發(fā)探頭模塊相連的調(diào)制電路及收發(fā)、濾波和檢波電路；所述信號處理電子電路設(shè)置有兩個輸出端口，兩輸出端口分別與信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊相連；

所述含水比對信號處理模塊內(nèi)預(yù)設(shè)用于對比的含水率變化曲線，該曲線的每個坐標(biāo)點對應(yīng)一個具體的含水率值；

這個預(yù)設(shè)值是：發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)變頻共振脈沖信號突變時，依靠激光測距儀模塊定位距離，再利用取樣器取出該高度液面的介質(zhì)，分析出含水率，并標(biāo)記，連續(xù)重復(fù)這一操作，就能得到用于對比的含水率變化曲線，該曲線的每個坐標(biāo)點對應(yīng)一個具體的含水率值，再將這對比的含水率變化曲線內(nèi)置到含水比對信號處理模塊，實際工作時，就能實時測量罐體每一處介質(zhì)的含水率。

所述信號處理電子電路還包括與激光測距儀模塊相連的時間發(fā)生器，所述信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理均與時間發(fā)生器相連，所述激光測距儀模塊測得的數(shù)據(jù)通過時間發(fā)生器與信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊處理后的信號進行統(tǒng)一后輸出。

優(yōu)選地，所述探測波收/發(fā)探頭模塊朝向罐體縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號的入射角為90度。

優(yōu)選地，探測波為聲波、超聲波或電磁波。

或者優(yōu)選地，所述探測波收/發(fā)探頭模塊的探測波收/發(fā)探頭為一個探頭或為發(fā)射和收取兩個探頭。

優(yōu)選地，還包括能自動調(diào)制自適應(yīng)變頻共振脈沖信號頻率的調(diào)頻裝置，該調(diào)頻裝置實現(xiàn)本系統(tǒng)針對不同材質(zhì)罐體自動調(diào)頻。

優(yōu)選地，所述激光測距儀模塊設(shè)置在罐體的底部。

優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)顯示模塊，所述信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊均與所述數(shù)據(jù)顯示模塊相連。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，測量方便，精度高，本發(fā)明外置于罐體，不與罐體內(nèi)的介質(zhì)接觸，可保證儀器在油氣區(qū)安裝、使用、維護等應(yīng)用的安全性和方便性，在測量過程中利用外置式的探測波收/發(fā)探頭模塊朝罐體縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號，并接收經(jīng)被測液體液面吸能反射后的自適應(yīng)變頻共振脈沖信號，通過信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊處理從而實現(xiàn)對罐體內(nèi)多液面的液位測量和含水分析，由于測量過程中測試數(shù)據(jù)不受容器內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力及傳播速度的直接影響，且無探測死區(qū)，因而能確保液面數(shù)據(jù)測試的準(zhǔn)確性，且探測波收/發(fā)探頭模塊沿罐體的縱剖面進行探測，一次探測實現(xiàn)對罐體內(nèi)多種液體進行液面定位和含水率分析。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為探測波收/發(fā)探頭模塊探測液面的工作原理圖。

附圖標(biāo)記：1-液面跟蹤電機，2-探測波收/發(fā)探頭模塊，3-罐體，4-激光測距儀模塊，5-滑輪導(dǎo)軌模塊，6-油層，7-乳化層，8-水層，9-數(shù)據(jù)顯示模塊，10-信號處理電子電路。

具體實施方式

實施例一：

本發(fā)明外置式縱剖面探測波液面含水探測儀，用于探測罐體3內(nèi)被測液體的液面高度及含水率，包括能發(fā)出自適應(yīng)變頻共振脈沖信號穿透罐體3的探測波收/發(fā)探頭模塊2，所述探測波收/發(fā)探頭模塊2外置于罐體3；

所述探測波收/發(fā)探頭模塊2發(fā)射出脈沖信號朝向罐體3縱剖面；所述自適應(yīng)變頻共振脈沖信號發(fā)射后穿透罐體3并經(jīng)被測液體吸能反射后返回至所述探測波收/發(fā)探頭模塊2；

所述電磁導(dǎo)波是指利用電磁感應(yīng)原理，通過變頻、脈沖技術(shù)，使電磁感應(yīng)器沿縱剖面形成磁穿透，遇到不同介質(zhì)和液面的電感、磁感和互感效應(yīng)不同的特性進行液面、含水測量。

還包括液面跟蹤電機1和滑輪導(dǎo)軌5模塊，液面跟蹤電機1和滑輪導(dǎo)軌模塊5均與探測波收/發(fā)探頭模塊2相連，液面跟蹤電機1驅(qū)動探測波收/發(fā)探頭模塊2在滑輪導(dǎo)軌模塊5上滑動，對罐體3內(nèi)被測液面進行跟蹤；

探測波收/發(fā)探頭模塊2還連接有一激光測距儀模塊4，所述激光測距儀模塊4激發(fā)測距激光與探測波收/發(fā)探頭模塊2激發(fā)自適應(yīng)變頻共振脈沖信號同步進行，激光測距儀模塊4在探測波收/發(fā)探頭模塊2沿罐體3剖面移動時，測量罐體3內(nèi)相應(yīng)的被測液體的液面高度。

測液面高度時，探測波收/發(fā)探頭模塊2向罐體3縱剖面垂直發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號，并接收反射回的信號，利用不同介質(zhì)探測波的能量吸收率不同，判斷該變化；同時激光測距儀模塊4在于罐體3平行方向發(fā)射測距激光，實現(xiàn)測距，既得實時的液面高度，自適應(yīng)變頻共振脈沖信號與測距激光同步進行，隨著探測波收/發(fā)探頭模塊2沿罐體3上下移動，即可實現(xiàn)多液面高度的測量。

還包括與探測波收/發(fā)探頭模塊2相連的信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊及信號處理電子電路10；

所述信號處理電子電路10包括與探測波收/發(fā)探頭模塊2相連的調(diào)制電路及收發(fā)、濾波和檢波電路；所述信號處理電子電路10設(shè)置有兩個輸出端口，兩輸出端口分別與信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊相連；

所述含水比對信號處理模塊內(nèi)預(yù)設(shè)用于對比的含水率變化曲線，該曲線的每個坐標(biāo)點對應(yīng)一個具體的含水率值；

這個預(yù)設(shè)值是：發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)變頻共振脈沖信號突變時，依靠激光測距儀模塊4定位距離，再利用取樣器取出該高度液面的介質(zhì)，分析出含水率，并標(biāo)記，連續(xù)重復(fù)這一操作，就能得到用于對比的含水率變化曲線，該曲線的每個坐標(biāo)點對應(yīng)一個具體的含水率值，再將這對比的含水率變化曲線內(nèi)置到含水比對信號處理模塊，實際工作時，就能實時測量罐體3每一處介質(zhì)的含水率。

所述信號處理電子電路10還包括與激光測距儀模塊4相連的時間發(fā)生器，所述信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理均與時間發(fā)生器相連，所述激光測距儀模塊4測得的數(shù)據(jù)通過時間發(fā)生器與信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊處理后的信號進行統(tǒng)一后輸出。

所述探測波收/發(fā)探頭模塊2朝向罐體3縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號的入射角為90度。探測波為聲波、超聲波或電磁波。

所述探測波收/發(fā)探頭模塊2的探測波收/發(fā)探頭為一個探頭或為發(fā)射和收取兩個探頭。

還包括能自動調(diào)制自適應(yīng)變頻共振脈沖信號頻率的調(diào)頻裝置，該調(diào)頻裝置實現(xiàn)本系統(tǒng)針對不同材質(zhì)罐體自動調(diào)頻。

所述激光測距儀模塊4設(shè)置在罐體3的底部。

還包括數(shù)據(jù)顯示模塊9，所述信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊均與所述數(shù)據(jù)顯示模塊9相連。

測量罐體3中的多種液體的液面時，采用自動跟蹤檢測，利用液面跟蹤電機1驅(qū)動探測波收/發(fā)探頭模塊2在滑輪導(dǎo)軌模塊5上移動，實現(xiàn)探測波收/發(fā)探頭模塊2對罐體3的縱剖面進行掃描，進而對罐體3內(nèi)被測液面進行跟蹤；探測波收/發(fā)探頭模塊2通過調(diào)制電路及收發(fā)、濾波和檢波電路朝罐體3縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號，自適應(yīng)變頻共振脈沖信號經(jīng)調(diào)頻裝置調(diào)頻后，該脈沖信號為自適應(yīng)變頻脈沖，以穿透不同材質(zhì)的罐體3，脈沖信號穿透罐體3并經(jīng)被測液體吸能反射后返回至探測波收/發(fā)探頭模塊2，探測波收/發(fā)探頭模塊2將接收的脈沖信號分別傳輸至信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊對所得到的信號進行分析，同時，激光測距儀模塊4對探測波收/發(fā)探頭模塊2移動距離進行測量，激光測距儀模塊4測得的數(shù)據(jù)通過信號處理電子電路10的時間發(fā)生器與信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊處理后的信號進行統(tǒng)一后，通過信號處理電子電路10的兩個輸出端口變送輸出不同高度下的探測波檢波信號，一支直接送到數(shù)據(jù)顯示模塊9，通過數(shù)據(jù)信息處理電路與前次接收的信號對比分析，確定信號突變點的值即為所測液面值，并予以顯示；另一支送往計算機端口，用于數(shù)據(jù)顯示、含水分析與生產(chǎn)管理。

罐體3縱剖面會反射出至少兩個界面的反射脈沖信號，一個是脈沖信號在罐體3外部空氣與罐體3外側(cè)面之間的界面反射脈沖信號，另一個是脈沖信號穿透罐體3內(nèi)側(cè)與被測液體介質(zhì)之間的界面反射脈沖信號，利用接收反射脈沖信號的時間滯后原理可將第一個無用脈沖信號濾除，再利用接收反射脈沖信號的時間截止時間可將第二個以后的無用脈沖信號濾除，或利用限幅濾波器將較高與較低的脈沖信號濾除，只得到有用脈沖信號。

探測波收/發(fā)探頭模塊2朝罐體3縱剖面發(fā)出脈沖信號波經(jīng)被測液體界面反射，被探測波收/發(fā)探頭模塊2接收，經(jīng)不同液體介質(zhì)吸收能量后的脈沖信號，在探測波的反射脈沖信號能耗曲線上會出現(xiàn)突變點，這個突變點就是不同液體介質(zhì)的界面點，結(jié)合激光測距儀模塊4實現(xiàn)液位高度的測量。

實施例二：

測量罐體3中的多種液體的液面時，采用手持式探測波收/發(fā)探頭模塊2對罐體3的縱剖面進行掃描，手持式探測波收/發(fā)探頭模塊2通過調(diào)制電路及收發(fā)、濾波和檢波電路朝罐體3縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號，脈沖信號經(jīng)調(diào)頻裝置調(diào)頻后，該脈沖信號為自適應(yīng)變頻脈沖，以穿透不同材質(zhì)的罐體3，如圖2所示，脈沖信號穿透罐體3并經(jīng)被測液體吸能反射后返回至探測波收/發(fā)探頭模塊2，探測波收/發(fā)探頭模塊2將接收的脈沖信號分別傳輸至信號突變點分析處理模塊和含水比對信號處理模塊對所得到的信號進行分析，然后通過信號處理電子電路10的兩個輸出端口變送輸出不同高度下的探測波檢波信號，一支直接送到數(shù)據(jù)顯示模塊9，通過數(shù)據(jù)信息處理電路與前次接收的信號對比分析，確定信號突變點的值即為所測液面值，并予以顯示，從而實現(xiàn)液面探測；另一支送往計算機端口，用于數(shù)據(jù)顯示、含水分析與生產(chǎn)管理，實現(xiàn)含水探測，如圖1所示，可一次探測可檢測出水層8、油層6及乳化層7液面的高度及各層含水探測。

探測波收/發(fā)探頭模塊2朝罐體3縱剖面發(fā)出脈沖信號經(jīng)被測液體界面反射，被探測波收/發(fā)探頭模塊2接收，經(jīng)不同液體介質(zhì)吸收能量后的脈沖信號，在探測波的反射脈沖信號能耗曲線上會出現(xiàn)突變點，這個突變點就是不同液體介質(zhì)的界面點，在手持式探測儀應(yīng)用中，可對該點進行標(biāo)記，按容器總高度測量計算出液面之高度值，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與計算。

由于水對反射脈沖信號吸收能力比油的值小，而含水不同的原油就有相應(yīng)變化的反射脈沖信號值，含水越高反射脈沖信號的值就越大，反之則小，可通過此性質(zhì)判斷油層6及其乳化層7的含水率。

在實際使用過程中，為了節(jié)約成本，探測波為聲波、超聲波或電磁波。