CN1068430C - 自校正式超声波测量液位装置 - Google Patents

Abstract

一种自校正式超声波测量液位装置，属于液位测量技术，其特征在于使用一个超声波换能器探头提供标准脉冲信号和测量脉冲信号，在测量管内设置一固定反射环。本发明结构简单，成本低。易于应用在反应堆控制棒棒位测量及各种工况下的液位测量。

Description

自校正式超声波测量液位装置

本发明涉及用超声波对反应堆控制棒棒位以及对各种工况下液介质的液位的测量技术。

用超声波技术测量液体介质的液位及在其中的物位如反应堆控制棒棒位最大的问题就是超声波在液体介质中传播速度随温度而变化，这样就会造成超声波的液位测量指示的误差。清华大学5兆瓦供热堆的控制棒的棒位测量中，采用了中国专利CN90100692.0，该专利设置一已知的距超声波换能器的反射面为固定距离的反射面，通过超声波换能器发射的声波脉冲与固定面的反射脉冲之间的时间差得到在实际工况下的实际声速，利用这一声速对于整个测量系统进行修正，但这样就要求在系统中增加一个产生标准脉冲信号的超声波换能器。在工程实际使用时，就会显得过于繁锁而造成操作复杂，经济性差的缺点，因此使其应用面受到很大的局限。中国专利CN90209099.2是一种声纳式液位计，使用该液位计，要测量不同种类和不同温度液体的液位，除安装一个超声波发射、接收探头外，还要同时设置另一个校准探头，在每次使用液位计前，应先进行校准，该专利结构复杂，操作繁琐。

本发明的目的在于提供一种复合结构的超声波测量液位的装置，使得用一个超声波探头能够提供两种反射脉冲信号即标准脉冲信号和测量脉冲信号。不需要进行任何校正，就能对各种工况的液体介质的液位及在其中的物位特别是反应堆控制棒棒位进行测量。

本发明由超声波测量管和超声波换能器构成，其特征在于在测量管内设一固定的反射环，反射环的材料应为耐被测液体介质的腐蚀的金属材料。

超声波换能器经焊接与测量管联成一体，换能器安装在测量管的底部或上部；在测量管内，距离换能器的反射面为确定的已知距离为Lo的位置设一固定反射环，超声波换能器发射的超声波中一小部分，被反射环反射回去；而大部分继续前进与预置于测量液体中的反射体相遇，反射后，其大部分穿过反射环，回到换能器去，可以利用以下关系得到声速。

$\mathrm{\υ}=\frac{{2L}_o}{T_o}$

然后用T得到： $\frac{\mathrm{\υT}}{2}=L$ 即 $L=\frac{{\mathrm{TL}}_o}{T_o}$ 式中L_o、L、T_o、T的含义见附图说明。

超声波换能器也可采用中国专利CN87204877。即高温耐辐射全密封三晶片超声波换能器。

本发明的优点在于只采用一个超声波探头能够提供两种信号即标准脉冲信号和测量脉冲信号，不需要增加换能器的数目，只是在后续的信号处理略有变化，就能测量各种工况液体介质的液位及在其中的物位。使用本发明，使得测量系统不受温度变化，也不受介质不同的影响，可以应用于核反应堆中液位及控制棒棒位测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

1超声波换能器；

2超声波测量管；

3反射环；

4被测液体液中的反射体；

L_o反射环与超声波换能器反射面的距离；

L为被测液面中的反射体与超声波换能器的距离。

图2为超声波脉冲与时间关系。

5发射脉冲；

6标准脉冲；

7测量脉冲；

T_o发射脉冲与标准脉冲之间的时间间隔；

T发射脉冲与被测液体中的反射体测量脉冲的时间间隔。

实施例：

本实施例超声波测量管用ICr18Ni 19Ti不锈钢制成，超声波换能器安装在测量管的上部，固定反射环与超声波换能器反射面的距离为500毫米，被测液体液面中的反射体与超声波换能器反射面的距离为500-10500毫米，固定反射环的外径为45毫米，内径为39毫米，厚度为5毫米。测量石油制品的液位，操作简单。

使用本发明，在测量液位或测量在液体之中的物位时，不受温度变化的影响，也不受介质不同的影响，而其换能器的数目并不增加，只是在后继的信号处理过程中的软件略有变化，就能准确地测量液介质的液位或液介质中的物位。

本发明可以广泛地应用到测量工业中各种工况的液介质的液位，例如石油、酸、碱、盐及粘度不同的液体，对于测量反应堆控制棒的棒位也有实用价值。

Claims (1)

1、一种由超声波测量管和超声波换能器组成的液位测量装置，其特征在于使用一个超声波换能器探头提供标准脉冲信号和测量脉冲信号上述超声波换能器经焊接与测量管联成一体，换能器安装在测量管的底部或上部，在测量管内距离换能器的反射面的距离为Lo的位置设置一固定反射环，超声波换能器发射的超声波中一小部分被反射环反射回去，而大部分继续前进与预置在液体中的反射体相遇反射后，其大部分穿过反射环，回到换能器。

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