СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ Российский патент 2014 года по МПК G01N21/59 G01F23/292 

Описание патента на изобретение RU2503950C2

Изобретение относится к контрольно - измерительной технике и может быть использовано в системах товарного учета нефтепродуктов, например для контроля параметров светлых нефтепродуктов в автомобильных цистернах и резервуарных парках топливозаправочных станций.

В настоящее время разработаны и успешно функционируют разнообразные системы контроля параметров и коммерческого учета жидкостей, находящихся в резервуарах и/или автоцистернах автозаправочных станций.

Все эти системы состоят из датчиков первичной информации о параметрах жидкости (например, светлых нефтепродуктов) и блока обработки, анализа и отображения информации. В качестве последнего используется как правило компьютер с соответствующим программным обеспечением.

Известны радарные измерители уровня жидкости в резервуарных парках нефтехранилищ, нефтеперерабатывающих и химических комплексов, выпускаемые шведской фирмой SAAB TANK CONTROL - TRL/2 [Экспресс - информация, зарубежный опыт, серия «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов», № 7-8 1996 г, с.23-25]. В зависимости от типа крыши резервуара конструкция уровнемера содержит либо параболическую антенну, для резервуаров с фиксированной крышей, либо использует специальную модуляцию волны, для резервуаров с понтоном или с «плавающей» крышей.

Недостатком такой системы является сложность, высокая стоимость, а также невозможность использовать ее на эксплуатирующемся в настоящее время оборудовании автозаправочных станций. Кроме того, для расширения функциональных возможностей системы, ее необходимо оснащать дополнительными модулями, контролирующими тот или иной параметр жидкости в резервуаре. Это также ведет к удорожанию системы, усложнению ее обслуживания и снижению надежности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство, описанное в «Оптическом способе измерения поверхностного уровня жидкости» [патент WO 9505583 фирмы PETETRONIK Т от 15.08.94 г.]. Это устройство содержит корпус, погруженный в жидкость, уровень которой надо измерить. Внутри корпуса находится емкость с вторичной жидкостью. Корпус выполнен так, что измеряемая жидкость оказывает давление на его основание. С помощью входного оптического волокна источник света оптически сопряжен с нижним торцом емкости с вторичной жидкостью. С помощью выходного оптического волокна емкость с вторичной жидкостью соединена с фотоприемником. Уровень первичной жидкости определяется по изменению интенсивности выходного излучения, величина которого зависит от высоты столба вторичной жидкости. Интенсивности излучения на выходе выходного оптического волокна сравнивается с выходным излучением эталонного оптического волокна. Истинный уровень измеряемой жидкости определяется путем сопоставления результатов измерения с калибровочной кривой. Данное устройство выбрано за прототип.

Как и все системы на основе волоконно-оптических датчиков первичной информации, прототип взрыво- и пожаробезопасен, сравнительно прост и надежен. Однако, он обладает рядом серьезных недостатков. Устройство - прототип обладает недостаточно высокой точностью ввиду наличия дополнительной вторичной жидкости, уровень которой измеряется. Этот косвенный метод контроля неизбежно ведет к погрешности в конечном результате. Кроме того, сложен метод обработки первичной информации, поскольку сравнивается интенсивность излучения посторонних объектов (вторичная жидкость и эталонное оптическое волокно) с целью определения искомого значения уровня основной жидкости. Другим недостатком устройства - прототипа являются малые функциональные возможности, поскольку оно позволяет измерять только уровень жидкости.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение - расширение функциональных возможностей при одновременном упрощении системы и повышении ее надежности.

Поставленная цель достигается тем, что система контроля параметров жидкости содержит корпус, внутри которого расположен волоконно-оптический световод, вход которого оптически сопряжен с источником света, а выход - с приемником света, выход которого соединен с блоками первичной обработки, анализа и отображения информации, в которой в отличие от прототипа, корпус выполнен в виде полуутопленного поплавка в нижней части которого закреплен дополнительный волоконно-оптический световод, вход которого сопряжен с источником света, а выход - с приемником света, в качестве которого использована интегральная многоэлементная фотоприемная матрица, продольная ось которой параллельна вертикальной оси, причем утопленная часть дополнительного световода имеет изгиб, а основной световод сопряжен с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей через многопроходную кювету. Основной световод выполнен с полупроводниковой прослойкой из Ga-As или Cd-Te.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что электронный блок первичной обработки сигналов содержит блок выделения и усиления видеосигнала, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоматрицы (фотолинейки), а выход - со входом блока формирования информационного сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки, второй выход которого соединен со входом интегральной многоэлементной фотоматрицы (фотолинейки). Выход блока формирования информационного сигнала соединен с первым входом блока сопряжения, выход которого соединен с блоком анализа и представления информации, т.е. с компьютером.

На фиг.1 представлена схема системы контроля параметров жидкости.

Система контроля параметров жидкости содержит корпус 1 выполненный в виде поплавка, полуутопленного за счет груза 2, расположенного в его нижней части. В верхней части поплавка 1 закреплен основной световод 3, вход которого совмещен с источником света 4, а выход через многопроходную кювету 5 с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей 6. В нижней части поплавка 1 расположен дополнительный волоконно-оптический световод 7, вход которого совмещен с источником света 4, а выход с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей 6 выше поверхности контролируемой жидкости 8, причем на участке дополнительного световода 7 погруженного в жидкость сформирован изгиб 9 с радиусом R, определяемым соотношением:

где n0 - показатель преломления материала оболочки волокна,

пс - показатель преломления материала сердцевины волокна,

r - внешний радиус оболочки,

р - радиус сердцевины волокна.

Выход интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы соединен через спектральный фильтр 10 со входом блока первичной обработки информации 11, который содержит блок выделения и усиления видеосигнала 12, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы 6, а выход - со входом блока формирования информационного сигнала 13, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки 14, второй выход которого соединен со входом интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы. Выход блока формирования информационного сигнала 13 соединен с первым входом блока сопряжения 15, выход которого соединен с блоком анализа и представления информации 16, т.е. с компьютером. Техническая реализация элементов, входящих в электронный блок первичной обработки информации является общеизвестной и описана, например в Системе технического зрения [Справочник (В.И. Сырямкин, В.С. Титов, М.Г. Лкушенков, Р.М. Галиулин и др.) Под общ. ред. В.И. Сырямкина и В.С. Титова - Томск, МГП «Раско», 1993 г., с.36-132.].

Система контроля параметров жидкости работает следующим образом: световой поток от источника света 4 по волоконно-оптическим световодам 3 (через многопроходную кювету 5) и 7 поступает к многоэлементной интегральной фотоприемной матрице 6. Электронный блок первичной обработки информации 11 обеспечивает развертку интегральной фотоприемной матрицы 6 и соответствующую обработку видеосигнала, для выделения информации о положении центра проекции изображения пятна в требуемом динамическом диапазоне изменений интенсивности. По положению проекции пятна определяют уровень контролируемой жидкости, а по интенсивности принятого излучения - информацию об иных параметрах жидкости в резервуаре. Рассмотрим информационное значение каждого световода в отдельности. Основной световод 3 жестко закреплен в поплавке 1 над поверхностью контролируемой жидкости. Вместе с изменением уровня жидкости, меняется и положение марки от светового луча, доставленного этим световодам к интегральной многоэлементной фотоприемной матрице 6. Фактический уровень жидкости в резервуаре определяется по формуле:

U=H-h;

где Н - расстояние от нулевой точки (например от дна резервуара) до марки на фотоматрице 6; являлся бы воздух, излучение отразившись от границы раздела возвратилось бы в сердцевину на участке, где световод снова становится прямым. Но, в нашем случае дополнительный световод находится в контролируемой жидкости с показателем преломления большим 1, 28, следовательно оптическое излучение частично покидает световод. Это приводит к резкому уменьшению интенсивности сигнала, что регистрируется соответствующим датчиком (не показан). Таким образом дополнительный световод дает информацию о качестве находящейся в емкости жидкости. С помощью него также можно получить информацию об уровне жидкости в емкости. Эта информация не является избыточной, а служит для контроля правильности функционирования заявляемого устройства, а также для отслеживания расхода отпускаемой жидкости.

Таким образом, предлагаемое изобретение, будучи простым по конструкции, надежным в эксплуатации и обладающее малыми габаритами позволяет контролировать следующие параметры жидкости в резервуаре и/или цистерне:

- уровень и/или расход жидкости;

- газовый состав в емкости и/или интенсивность испарения контролируемой жидкости;

- температуру в емкости;

- качество контролируемой жидкости.

По сравнению с прототипом, а также другими известными системами контроля параметров жидкости, заявляемая система контроля параметров жидкости допускает дальнейшее расширение ее функциональных возможностей за счет придания ей помимо контролирующих еще и функции управления. Действительно, получение многоаспектной информации в реальном масштабе времени позволяет незамедлительно формировать управляющее воздействие на системы налива и отпуска жидкости, например на заслонки трубопровода, в случае превышения допустимого уровня при наливе, недопустимого отклонения от качества жидкости по составу и т.д., также оперативно принять меры по взрыво- и пожаробезопасности в случае превышения допустимых уровней температуры и/или концентрации паров.

Похожие патенты RU2503950C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА 1997
  • Галиулин Р.М.
  • Галиулин Р.М.
  • Бакиров Ж.М.
  • Богданов Д.Р.
  • Быданов В.В.
  • Наумов Д.В.
RU2137622C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОГО АНАЛИТА 2019
  • Вонти Анна Олеговна
  • Ильинский Александр Валентинович
  • Шадрин Евгений Борисович
RU2702519C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ СНАРЯДОВ ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ 1997
  • Галиулин Р.М.
  • Галиулин Р.М.
  • Бакиров Ж.М.
  • Куприянов С.Л.
  • Нелидов А.К.
  • Сафин А.Т.
RU2120104C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ВНУТРЕННЕЙ РЕЗЬБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1998
  • Галиулин Р.М.
  • Галиулин Р.М.
  • Бакиров Ж.М.
  • Воронцов А.В.
  • Калинин О.Б.
  • Чебанов В.Б.
  • Родзянко Е.Д.
RU2152000C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОЖНОПРОФИЛИРОВАННЫХ ОБЪЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2001
  • Галиулин Р.М.
  • Галиулин Р.М.
  • Бакиров Ж.М.
  • Воронцов А.В.
  • Пономаренко И.В.
  • Тумашинов А.В.
RU2243503C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА 1996
  • Галиулин Р.М.
  • Галиулин Р.М.
  • Бакиров Ж.М.
  • Богданов Д.Р.
  • Быданов В.В.
  • Наумов Д.В.
  • Мезенцев А.П.
  • Шильников Г.В.
  • Федотов С.С.
RU2138410C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И ТЕМПЕРАТУРЫ РАСКАЛЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ 1987
  • Галиулин Р.М.
  • Тагирова К.Ф.
  • Крашенинников А.С.
SU1727474A1
ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ ПЕРА ЛОПАТКИ 2005
  • Галиулин Равиль Масгутович
  • Галиулин Ришат Масгутович
  • Галимзянов Рустем Рафаилович
RU2311614C2
СВЕТОВОЛОКОННЫЙ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ДЕТЕКТОР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2003
  • Шульгин Б.В.
  • Жукова Л.В.
  • Петров В.Л.
  • Райков Д.В.
  • Черепанов А.Н.
RU2248011C1
Установка для анализа рентгенограмм 1982
  • Блинов Николай Николаевич
  • Гусев Андрей Евгеньевич
  • Пелипенко Владимир Иванович
  • Прохоров Александр Михайлович
  • Рожкова Надежда Ивановна
  • Чикирдин Эдуард Георгиевич
SU1074491A1

Реферат патента 2014 года СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах товарного учета нефтепродуктов. Система для контроля параметров жидкости в цистерне содержит корпус 1, выполненный в виде поплавка, полуутопленного за счет груза 2, расположенного в его нижней части. В верхней части поплавка 1 закреплен основной световод 3, вход которого совмещен с источником света 4, а выход через многопроходную кювету 5 - с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей 6. В нижней части поплавка 1 расположен дополнительный волоконно-оптический световод 7, вход которого совмещен с источником света 4, а выход - с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей 6 выше поверхности контролируемой жидкости 8, причем на участке дополнительного световода 7, погруженного в жидкость, сформирован изгиб 9. Выход матрицы 6 соединен через спектральный фильтр 10 с блоком первичной обработки информации 11, который содержит блок выделения и усиления видеосигнала 12. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей при одновременном упрощении системы и повышении ее надежности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 503 950 C2

1. Система контроля параметров жидкости, содержащая корпус, внутри которого расположен волоконно-оптический световод, вход которого оптически сопряжен с источником света, а выход - с приемником света, выход которого соединен с блоками первичной обработки, анализа и отображения информации, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде полуутопленного поплавка, в нижней части которого закреплен дополнительный волоконно-оптический световод, вход которого сопряжен с источником света, а выход - с приемником света, в качестве которого использована интегральная многоэлементная фотоприемная матрица, продольная ось которой параллельна вертикальной оси, причем утопленная часть дополнительного световода имеет изгиб, а основной световод сопряжен с интегральной многоэлементной фотоприемной матрицей через многопроходную кювету.

2. Система контроля параметров жидкости по п.1, отличающаяся тем, что электронный блок первичной обработки сигналов содержит блок выделения и усиления видеосигнала, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоматрицы (фотолинейки), а выход - со входом блока формирования информационного сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки, второй выход которого соединен со входом интегральной многоэлементной фотоматрицы (фотолинейки), выход блока формирования информационного сигнала соединен с первым входом блока сопряжения, выход которого соединен с блоком анализа и представления информации, т.е. с компьютером.

3. Система контроля параметров жидкости по п.1, отличающаяся тем, что радиус изгиба дополнительного волоконно-оптического световода определяется соотношением:
n0+1/n0-1·r<R<nc+n0/nc-n0·р,
где n0 - показатель преломления материала оболочки волокна;
nс - показатель преломления материала сердцевины волокна;
r - внешний радиус оболочки;
р - радиус сердцевины волокна.

4. Система контроля параметров жидкости по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что основной световод выполнен с полупроводниковой прослойкой из Ga-As или Cd-Te.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2503950C2

Прибор для очистки паром от сажи дымогарных трубок в паровозных котлах 1913
  • Евстафьев Ф.Ф.
SU95A1
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ И ВИДА ЖИДКОСТИ 2009
  • Григорьев Владимир Александрович
RU2429453C2
ПРИЕМНИК ДЛЯ ПЕЧАТАЮЩЕГО ТЕЛЕГРАФНОГО АППАРАТА, РАБОТАЮЩЕГО КОДОМ ТИПА БОДО 1925
  • Валка С.Ф.
SU3328A1
Дискретный оптический уровнемер 1987
  • Казайнис Гунтис Янович
SU1645839A2
Волоконно-оптический уровнемер 1985
  • Белоцерковский Эдуард Наумович
SU1280329A1
Волоконно-оптический уровнемер 1982
  • Ахмадиев Ахметбек Токенович
  • Лившиц Герш Шиманович
  • Надиров Надир Каримович
  • Патлах Анатолий Львович
SU1108333A1
DE 3703629 A1, 18.08.1988.

RU 2 503 950 C2

Авторы

Сулейманов Наиль Тимерзянович

Даты

2014-01-10Публикация

2012-02-27Подача