[实用新型]油罐液位超声波测量的声速校正器

说明书

本实用新型涉及声学领域中一种物位测量仪器，以油罐内上方气体为声传播介质，通过反射波到达时间来测量油罐中液料位置，属于超声波液位测量技术领域。

以往对于油罐液位的超声波测量，可以通过反射波到达的时间和幅度来实现，如“超声液位指示器”，就是利用容器内液体和气体对声波反射特性来检测气液两相介质的界面位置。此方法属于接触式测量，对油罐液位测量不甚理想。因为其具有一套机械传动装置在安装、维修以及成本方面都有不足之处，而且仅能测出液面的单一参数。利用反射波到达时间来实现液位测量的方案则属于非接触式测量，优点很多。它不干扰被测介质，安装、维修比较方便，而且还可以测出液体介质的温度等参数。经文献检索，已有技术有：CN1030827A(超声回声测深自动记录仪固定回波装置)；CN2169142Y(一种超声波测距装置)；US Patent 4821569(带杂乱回波抑制器的超声液位仪)；US Patent 4868797(分时自动增益式超声液位仪)等。但是，这类仪器目前由于声速修正方法和测时分辨率还不能完全适用储油罐测液位的需要，因而声速校正器成为一个很关键的部件。

本实用新型油罐液位超声波测量的声速校正器(下称“声速校正器”)的目的在于通过声速的声学修正并利用现代高速数据采集和计算机技术获得高的测时分辨率，从而使气介式超声波测位技术能够满足油罐液位的测量，实现储油罐区多个油罐的液位、油温、罐存量的自动巡回或定点“检尺”，必要时给出冒罐、抽空的安全报警。

本实用新型的工作原理和技术内容叙述如下：在油罐顶的入孔盖上安装一对声发射和接收的换能器、油温测量探头和本实用新型声速校正器，当计算机收到“执行”指令(操作员通过键盘实施)后发出发射脉冲，触发功率放大电路形成一定功率的电脉冲，经发射换能器转换成声信号发射出去，声波在油气介质传播过程中，遇到本实用新型的若干个声学反射体和油面，形成反射波。这些反射波到达接收换能器时，换能器将声信号转换成电信号，然后进行放大，输入数据采集器。数据采集器在发射结束后即开始采集，因此当反射回波到达时也被采集下来形成数字信息，再将数据采集器的数字信号输入计算机，计算机按预先设计的程序识别回波个数及各个回波到达的时间，并给出油液面至换能器工作面的距离H：

H＝A₁＋A₂＋…A_n－1(1＋t_n/t_n－1)    (1)式中：A₁是换能器到本实用新型的第一个反射体的距离，A₂、A₃……A_n－1分别是第二个和第三个、第三个和第四个……第n－2个和第n－1个的间距，A₁、A₂……A_n－1的距离在安装时是测定好的，并输入计算机内，t_n和t_n－1是声波在间距A_n和A_n－1上传播时间，A_n是液面至液面上最近一个反射体的间距。计算机算出距离H后，根据事先输入的罐尺寸及液位高度和接受到的油温数据按预定的公式计算出罐存量，还根据事先给定的油罐液位高低界线，必要时对油位的高低位超界报警。

本实用新型声波校正器是由直体和支体组成的机械装置，它与超声波液位测量仪的其他部件的关系是提供该测量仪不可缺少的部件，其作用在于能够使某个或多个距离上形成一个或多个反射声波，采用“一个已知距离上有一个波，又一个距离上又有一个波”的声速校正方法。从声学角度出发，直体的材质可以是金属或塑料等，其形状可以是圆的、方的或多边形的中空管体或实体，长度要适合油罐高度的要求。直体可以是一节的，也可多节连接的。支体的材质可以是金属或塑料等，其叶片形状可选圆形、长方形、扇形等等，要保证每个叶片平面都成为声反射体。支体垂直固定在直体上，支体声反射面与声波轴向垂直，以保证有足够的反射强度。

本实用新型提供一张附图，声速校正器图，图中A为正视图，B为俯视图。1堵头；2紧固套；3垫圈；4入孔盖(油罐上原有设备)；5连杆；6、7、8、9叶片；10接头；11支承头；12底座。