专利名称：一种自校正外测液位开关测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业自动化仪表中的液位测量领域，涉及一种液位开关系统，尤其是一种自校正外测液位开关测量系统。
技术背景目前，在容器外边安装的液位开关，有外贴式液位开关、外置式液位开关等。其工作原理是，在容器侧壁外侧需要检测液位的监测点处安装测量头，测量头向容器壁内发射超声波，超声波进入容器壁内部内后会在容器壁的内、外表面之间来回反射多次而形成余振信号。超声波从容器壁内进入液体的透射系数Ka =液体的声阻抗Ra/容器壁的声阻抗R壁。其中的R液=液体密度P 液体声速Va= 1(克/立方厘米)*1600(米/秒)= 1600。超声波从容器壁内进入气体的透射系数Kn =气体的声阻抗Rn/容器壁的声阻抗R 壁。其中的R气=气体密度P ι*气体声速V气竺0(克/立方厘米)*340(米/秒)=0。由此可知超声波从容器壁内进入液体的透射系数K 远大于超声波从容器壁内进入空气的透射系数Κγ所以当容器内液面低于监测点时，由于透射系数Kgg 0，超声波在容器壁的内、 外表面之间来回反射的次数会比较多，能量损失会比较慢，余振信号波的个数会比较多。当容器内液面高于监测点时，由于透射系数Ka= 1600，超声波在容器壁的内、外表面之间来回反射的次数会比较少，能量损失会比较快，余振信号波的个数会比较少。现有技术中，在容器外边安装的液位开关的测量方法是检测超声波在容器壁内部的余振信号，对发射超声波信号一段时间后余振信号的幅值或幅值对时间的积分值(简称信号值V。与设定的幅值或幅值对时间积分值(简称设定值Vs)进行比较，当信号值V if大于设定值Vs时判定液位低于监测点，当信号值Vi小于设定值Vs时判定液位高于监测点O但是由于容器内壁表面变稠的粘附层、液体温度、容器外壁与测量头的耦合层会随时间发生变化，使得安装后信号值Vii变化大，不稳定性，误动率高，工作稳定性和可靠性很差。而且，由于余振信号的幅值或幅值对时间的积分值会应因为每一个容器的罐壁材质、 厚度、液体成分和温度不同，不同容器上的Vit差别很大，需要对于每个容器人工现场标定设定值Vp安装调试工作量很大，效率低，使用寿命约为2-6个月，致使实际上不能长期使用
实用新型内容
本实用新型的自校正外测液位开关测量系统及其测量方法解决了目前外部安装测量的液位开关误动率高，工作稳定性和可靠性差和在现场使用中需要人工定期标定调校，安装调试工作量很大，效率低的问题。本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种自校正外测液位开关测量系统，包括外测液位开关主机、设置在容器壁外侧的主测量头和副测量头，所述主测量头和副测量头的间距中心对准液位监测点；所述主测量头和副测量头同时都与外测液位开关主机相连接，主测量头位于副测量头上方；所述主测量头中心和副测量头中心的间距为h，主测量头中心和副测量头中心与液位监测点的距离相等，都为h/2。所述主测量头中心和副测量头中心的间距为h，主测量头中心和副测量头中心与液位监测点的距离相等，都为h/2。所述h的范围是10_500mm。所述主测量头和副测量头是相同类型的测量头。所述容器是球型罐、卧式罐、立式罐或过程罐。所述容器是铁磁性容器时，主测量头和副测量头采用磁力直接吸附在铁磁性容器壁外侧。所述容器是非铁磁性容器时，主测量头和副测量头粘接贴合在容器壁外侧，或者主测量头和副测量头通过连接座固定在容器壁外侧。所述主测量头和副测量头构成一个自校正测量头组；所述系统包括若干个自校正测量头组。所述系统用于测量储存在球型罐、卧式罐、立式罐或过程罐中的液体的液位。本实用新型的自校正外测液位开关测量系统及其测量方法的优点在于，信号设定值不用人工设定，而是存储最近期的液位低于和到达和漫过了监测点的信号值数据，用最近期的数据自动计算出信号设定值和判断液位状态，实现全自动的“傻瓜式”安装。
图1为本实用新型的自校正外测液位开关测量系统结构示意图；图2为本实用新型的Vte* Vf㈣与实际液位L的一次测量曲线图；图3为本实用新型的V信差 L曲线图；其中1为容器；2为外测液位开关主机；3为主测量头；4为副测量头。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述参见图1、图2和图3，本实用新型的自校正外测液位开关测量系统，包括外测液位开关主机、设置在容器壁外侧的主测量头和副测量头，所述主测量头和副测量头的间距中心对准液位监测点；所述主测量头和副测量头同时都与外测液位开关主机相连接，主测量头位于副测量头上方；所述主测量头中心和副测量头中心的间距为h，主测量头中心和副测量头中心与液位监测点的距离相等，都为h/2。本实用新型的自校正外测液位开关测量方法包括1、外测液位开关主机、主测量头和副测量头；外测液位开关主机与主测量头及副测量头相连接；两个测量头性能相同，安装在同一个容器的同一个侧壁的外表面上，两个测量头的中心相距h ；主测量头安装在比液位监测点高h/2之处，副测量头安装在比液位监测点低h/2之处，或者副测量头安装在监测点处；用主测量头的信号值Vite减副测量头的信号值Viiffl作为自校正测量头组合的信号值Viw,即Viw= V^-Vifglj ；V信差 L(液位)曲线是一个在主测量头、副测量头安装处之间的向上凸起的脉冲形曲线，当液位L低于副测量头或高于主测量头时Viw L基本上是水平的直线，当液位上升到漫过副测量头时Viw L曲线突然上跳到最大值，当液位继续上升到漫过主测量头时Viw L曲线突然下跳到水平线位置。液位从高向下降低依次经过主测量头和副测量头时，Viw L曲线与液位上升时的曲线形状一样。由此曲线的特征和两个测量头的信号值可以很容易的判定液位是低于监测点、高于监测点还是到达了监测点。2、本实用新型的自校正外测液位开关测量系统及其测量方法的要点还在于，信号设定值不用人工设定，而是存储最近期液位低于和到达和漫过了监测点的信号值数据，用最近期的数据自动计算出信号设定值和判断液位状态。实现全自动的“傻瓜式”安装。结合下述实例可以说明地更具体更清楚，主测量头安装高度为HS= 1540毫米， 副测量头安装高度为His= 1440毫米，两测量头距离为100毫米。附图1.是主测量头信号值随液位变化的曲线和副测量头信号值随液位变化的曲线。由图可以看到，原来用一个测量头，例如用主测量头判定液位时测得的信号值数据，液位低于测量头位置例如1520毫米时信号值为3220，当液位高于测量头位置例如1580毫米时信号值为2870，于是人工设定Vss= (3220+2870)/2 = 3045。当信号值Nm= 3045时就判定液位达到了监测点，应该发出报警信号。但是如果用安装在同一个容器上的副测量头测得的信号值数据来判断，却发现液位低于监测点时信号值仅达到四30 < Vss= 3045，即液位远低于监测点时信号值就低于3045，就会错误判定液位达到了监测点，发生误报警。实验发现在同一个监测点测量值也会因为液体成分、温度和容器壁表面液体挂壁、凝固及测量头耦合等的变化而随时间变化，前后不一致，所以无法根据过去的测量值人工设定固定不变的设定值来正确稳定地判定液位是否高过了监测点。本实用新型的主要思路是基于1、安装在同一个容器同一位置附近的主测量头和副测量头随安装位置和时间发生的上述因为液体成分、温度和容器壁表面液体挂壁、凝固及测量头耦合等变化而引起的信号值变化是近似相同的，所以主测量头和副测量头的信号差值受这些共同变化干扰的影响很小。或者说共模干扰抵消了，输出的干扰就大大减小了。2、主测量头和副测量头的信号差值是根据存储的最近期内测得的液体低于、达到、高于监测点的信号值不断更新的最近期的数据计算出来的及时数据，据此算出来的组合测量头的设定值是及时更新的准确的。附图2.是主测量头信号值与副测量头信号值的信号差值随液位变化的曲线，即V 信差 L曲线，这里V·= (V信主-V信副)。由附图2可知，当液位低于副测量头安装点1440毫米或者高于主测量头安装点 1540毫米时，ViW< 500，当液位在主测量头、副测量头安装点之间时ViW> 800。于是可以把主测量头、副测量头的设定值确定为其中间值，即设定Vss= (500+800)/2 = 650。当V·〉Vs组，并且附图1中Vsffi= 2665时，发出液位到达监测点的报警信号。当ν·< 650，并且Vsffi= 2665时判定液位低于低位监测点1440毫米。当 Vifa< 650，并且Vm= 3035时判定液位高于高位监测点1540毫米。主测量头信号值、副测量头信号值的信号差值Viw= (V^-Vifglj)是由主测量头V{ 、副测量头信号值Viiffl相减产生的，信号值随时间发生的共同变化不会影响主测量头、副测量头信号差值ViW。所以可以准确稳定地判定液位是否达到了监测点高度。本实用新型中的主测量头和副测量头都可以使常规的超声探头，所得到的信号值都可以是采用超声探头所得到的常规信号值。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式
仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
权利要求1.一种自校正外测液位开关测量系统，包括外测液位开关主机、设置在容器壁外侧的主测量头和副测量头，其特征在于所述主测量头和副测量头的间距中心对准液位监测点； 所述主测量头和副测量头同时都与外测液位开关主机相连接，主测量头位于副测量头上方；所述主测量头中心和副测量头中心的间距为h，主测量头中心和副测量头中心与液位监测点的距离相等，都为h/2。
2.如权利要求1所述自校正外测液位开关测量系统，其特征在于所述h的范围是 10-500mm。
3.如权利要求1所述自校正外测液位开关测量系统，其特征在于所述主测量头和副测量头是相同类型的测量头。
4.如权利要求1所述自校正外测液位开关测量系统，其特征在于所述容器是球型罐、 卧式罐、立式罐或过程罐。
5.如权利要求1所述自校正外测液位开关测量系统，其特征在于所述容器是铁磁性容器时，主测量头和副测量头采用磁力直接吸附在铁磁性容器壁外侧。
6.如权利要求1所述自校正外测液位开关测量系统，其特征在于所述容器是非铁磁性容器时，主测量头和副测量头粘接贴合在容器壁外侧，或者主测量头和副测量头通过连接座固定在容器壁外侧。
7.如权利要求6所述自校正外测液位开关测量系统，其特征在于所述连接座焊接在容器壁外侧，主测量头和副测量头固定在容器壁外侧与连接座之间。
8.如权利要求1所述自校正外测液位开关测量系统，其特征在于所述主测量头和副测量头构成一个自校正测量头组；所述系统包括若干个自校正测量头组。
专利摘要本实用新型公开了一种自校正外测液位开关测量系统，该自校正外测液位开关测量系统包括外测液位开关主机、主测量头和副测量头，所述主测量头和副测量头都吸附在容器外壁，且主测量头和副测量头的间距中心对准液位监测点；所述主测量头和副测量头同时都与外测液位开关主机相连接，主测量头位于副测量头上方。本实用新型的自校正外测液位开关测量系统解决了目前外部安装测量的液位开关误动率高，工作稳定性和可靠性差和在现场使用中需要人工定期标定调校，安装调试工作量很大，效率低的问题。
文档编号G01F23/296GK202075016SQ20112016053
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者王定华 申请人:西安定华电子有限公司