外置式纵剖面探测波液面含水探测仪的制作方法

本发明涉及罐体内液面探测领域，具体涉及外置式纵剖面探测波液面含水探测仪。

背景技术：

目前市场上已有顶、底部外置式液面探测仪，只能测试单液面，通过超声波在介质中的传播速度，计算所测液面。由于数据探测受压力、温度和在介质中的传播速度等环境因素影响，所以只适用于常压环境中，非常规环境（密闭环境）下是不适应的，且有探测死区。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单，测量安全方便，且保证测量精度，在测量过程中不与被测介质发生接触，应用范围广的外置式纵剖面探测波多液面及含水探测仪。

本发明外置式纵剖面探测波液面含水探测仪，用于探测罐体内被测液体的液面高度及含水率，包括能发出自适应变频共振脉冲信号穿透罐体的探测波收/发探头模块，所述探测波收/发探头模块外置于罐体；

所述探测波收/发探头模块发射出自适应变频共振脉冲信号朝向罐体纵剖面；所述自适应变频共振脉冲信号发射后穿透罐体并经被测液体吸能反射后返回至所述探测波收/发探头模块；

所述声波、超声波或电磁波自适应变频共振脉冲是指通过自适应变频共振和增能脉冲，选择一种针对不同材质和厚度的罐体穿透能力最佳的频率脉冲波；通过变频、共振、脉冲技术，使探测波沿罐体纵剖面垂直穿透反射，进而达到测试液面、含水的目的；

还包括液面跟踪电机和滑轮导轨模块，液面跟踪电机和滑轮导轨模块均与探测波收/发探头模块相连，液面跟踪电机驱动探测波收/发探头模块在滑轮导轨模块上滑动，对罐体内被测液面进行跟踪；

探测波收/发探头模块还连接有一激光测距仪模块，所述激光测距仪模块激发测距激光与探测波收/发探头模块激发自适应变频共振脉冲信号同步进行，激光测距仪模块在探测波收/发探头模块沿罐体剖面移动时，测量罐体内相应的被测液体的液面高度。

测液面高度时，探测波收/发探头模块向罐体纵剖面垂直发射自适应变频共振脉冲信号，并接收反射回的信号，利用不同介质探测波的能量吸收率不同，判断该变化；同时激光测距仪模块在于罐体平行方向发射测距激光，实现测距，既得实时的液面高度，自适应变频共振脉冲信号与测距激光同步进行，随着探测波收/发探头模块沿罐体上下移动，即可实现多液面高度的测量。

优选地，还包括与探测波收/发探头模块相连的信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块及信号处理电子电路；

所述信号处理电子电路包括与探测波收/发探头模块相连的调制电路及收发、滤波和检波电路；所述信号处理电子电路设置有两个输出端口，两输出端口分别与信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块相连；

所述含水比对信号处理模块内预设用于对比的含水率变化曲线，该曲线的每个坐标点对应一个具体的含水率值；

这个预设值是：发现自适应变频共振脉冲信号突变时，依靠激光测距仪模块定位距离，再利用取样器取出该高度液面的介质，分析出含水率，并标记，连续重复这一操作，就能得到用于对比的含水率变化曲线，该曲线的每个坐标点对应一个具体的含水率值，再将这对比的含水率变化曲线内置到含水比对信号处理模块，实际工作时，就能实时测量罐体每一处介质的含水率。

所述信号处理电子电路还包括与激光测距仪模块相连的时间发生器，所述信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理均与时间发生器相连，所述激光测距仪模块测得的数据通过时间发生器与信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块处理后的信号进行统一后输出。

优选地，所述探测波收/发探头模块朝向罐体纵剖面发射自适应变频共振脉冲信号的入射角为90度。

优选地，探测波为声波、超声波或电磁波。

或者优选地，所述探测波收/发探头模块的探测波收/发探头为一个探头或为发射和收取两个探头。

优选地，还包括能自动调制自适应变频共振脉冲信号频率的调频装置，该调频装置实现本系统针对不同材质罐体自动调频。

优选地，所述激光测距仪模块设置在罐体的底部。

优选地，还包括数据显示模块，所述信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块均与所述数据显示模块相连。

本发明结构简单，测量方便，精度高，本发明外置于罐体，不与罐体内的介质接触，可保证仪器在油气区安装、使用、维护等应用的安全性和方便性，在测量过程中利用外置式的探测波收/发探头模块朝罐体纵剖面发射自适应变频共振脉冲信号，并接收经被测液体液面吸能反射后的自适应变频共振脉冲信号，通过信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块处理从而实现对罐体内多液面的液位测量和含水分析，由于测量过程中测试数据不受容器内介质的温度、压力及传播速度的直接影响，且无探测死区，因而能确保液面数据测试的准确性，且探测波收/发探头模块沿罐体的纵剖面进行探测，一次探测实现对罐体内多种液体进行液面定位和含水率分析。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为探测波收/发探头模块探测液面的工作原理图。

附图标记：1-液面跟踪电机，2-探测波收/发探头模块，3-罐体，4-激光测距仪模块，5-滑轮导轨模块，6-油层，7-乳化层，8-水层，9-数据显示模块，10-信号处理电子电路。

具体实施方式

实施例一：

本发明外置式纵剖面探测波液面含水探测仪，用于探测罐体3内被测液体的液面高度及含水率，包括能发出自适应变频共振脉冲信号穿透罐体3的探测波收/发探头模块2，所述探测波收/发探头模块2外置于罐体3；

所述探测波收/发探头模块2发射出脉冲信号朝向罐体3纵剖面；所述自适应变频共振脉冲信号发射后穿透罐体3并经被测液体吸能反射后返回至所述探测波收/发探头模块2；

所述电磁导波是指利用电磁感应原理，通过变频、脉冲技术，使电磁感应器沿纵剖面形成磁穿透，遇到不同介质和液面的电感、磁感和互感效应不同的特性进行液面、含水测量。

还包括液面跟踪电机1和滑轮导轨5模块，液面跟踪电机1和滑轮导轨模块5均与探测波收/发探头模块2相连，液面跟踪电机1驱动探测波收/发探头模块2在滑轮导轨模块5上滑动，对罐体3内被测液面进行跟踪；

探测波收/发探头模块2还连接有一激光测距仪模块4，所述激光测距仪模块4激发测距激光与探测波收/发探头模块2激发自适应变频共振脉冲信号同步进行，激光测距仪模块4在探测波收/发探头模块2沿罐体3剖面移动时，测量罐体3内相应的被测液体的液面高度。

测液面高度时，探测波收/发探头模块2向罐体3纵剖面垂直发射自适应变频共振脉冲信号，并接收反射回的信号，利用不同介质探测波的能量吸收率不同，判断该变化；同时激光测距仪模块4在于罐体3平行方向发射测距激光，实现测距，既得实时的液面高度，自适应变频共振脉冲信号与测距激光同步进行，随着探测波收/发探头模块2沿罐体3上下移动，即可实现多液面高度的测量。

还包括与探测波收/发探头模块2相连的信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块及信号处理电子电路10；

所述信号处理电子电路10包括与探测波收/发探头模块2相连的调制电路及收发、滤波和检波电路；所述信号处理电子电路10设置有两个输出端口，两输出端口分别与信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块相连；

所述含水比对信号处理模块内预设用于对比的含水率变化曲线，该曲线的每个坐标点对应一个具体的含水率值；

这个预设值是：发现自适应变频共振脉冲信号突变时，依靠激光测距仪模块4定位距离，再利用取样器取出该高度液面的介质，分析出含水率，并标记，连续重复这一操作，就能得到用于对比的含水率变化曲线，该曲线的每个坐标点对应一个具体的含水率值，再将这对比的含水率变化曲线内置到含水比对信号处理模块，实际工作时，就能实时测量罐体3每一处介质的含水率。

所述信号处理电子电路10还包括与激光测距仪模块4相连的时间发生器，所述信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理均与时间发生器相连，所述激光测距仪模块4测得的数据通过时间发生器与信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块处理后的信号进行统一后输出。

所述探测波收/发探头模块2朝向罐体3纵剖面发射自适应变频共振脉冲信号的入射角为90度。探测波为声波、超声波或电磁波。

所述探测波收/发探头模块2的探测波收/发探头为一个探头或为发射和收取两个探头。

还包括能自动调制自适应变频共振脉冲信号频率的调频装置，该调频装置实现本系统针对不同材质罐体自动调频。

所述激光测距仪模块4设置在罐体3的底部。

还包括数据显示模块9，所述信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块均与所述数据显示模块9相连。

测量罐体3中的多种液体的液面时，采用自动跟踪检测，利用液面跟踪电机1驱动探测波收/发探头模块2在滑轮导轨模块5上移动，实现探测波收/发探头模块2对罐体3的纵剖面进行扫描，进而对罐体3内被测液面进行跟踪；探测波收/发探头模块2通过调制电路及收发、滤波和检波电路朝罐体3纵剖面发射自适应变频共振脉冲信号，自适应变频共振脉冲信号经调频装置调频后，该脉冲信号为自适应变频脉冲，以穿透不同材质的罐体3，脉冲信号穿透罐体3并经被测液体吸能反射后返回至探测波收/发探头模块2，探测波收/发探头模块2将接收的脉冲信号分别传输至信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块对所得到的信号进行分析，同时，激光测距仪模块4对探测波收/发探头模块2移动距离进行测量，激光测距仪模块4测得的数据通过信号处理电子电路10的时间发生器与信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块处理后的信号进行统一后，通过信号处理电子电路10的两个输出端口变送输出不同高度下的探测波检波信号，一支直接送到数据显示模块9，通过数据信息处理电路与前次接收的信号对比分析，确定信号突变点的值即为所测液面值，并予以显示；另一支送往计算机端口，用于数据显示、含水分析与生产管理。

罐体3纵剖面会反射出至少两个界面的反射脉冲信号，一个是脉冲信号在罐体3外部空气与罐体3外侧面之间的界面反射脉冲信号，另一个是脉冲信号穿透罐体3内侧与被测液体介质之间的界面反射脉冲信号，利用接收反射脉冲信号的时间滞后原理可将第一个无用脉冲信号滤除，再利用接收反射脉冲信号的时间截止时间可将第二个以后的无用脉冲信号滤除，或利用限幅滤波器将较高与较低的脉冲信号滤除，只得到有用脉冲信号。

探测波收/发探头模块2朝罐体3纵剖面发出脉冲信号波经被测液体界面反射，被探测波收/发探头模块2接收，经不同液体介质吸收能量后的脉冲信号，在探测波的反射脉冲信号能耗曲线上会出现突变点，这个突变点就是不同液体介质的界面点，结合激光测距仪模块4实现液位高度的测量。

实施例二：

测量罐体3中的多种液体的液面时，采用手持式探测波收/发探头模块2对罐体3的纵剖面进行扫描，手持式探测波收/发探头模块2通过调制电路及收发、滤波和检波电路朝罐体3纵剖面发射自适应变频共振脉冲信号，脉冲信号经调频装置调频后，该脉冲信号为自适应变频脉冲，以穿透不同材质的罐体3，如图2所示，脉冲信号穿透罐体3并经被测液体吸能反射后返回至探测波收/发探头模块2，探测波收/发探头模块2将接收的脉冲信号分别传输至信号突变点分析处理模块和含水比对信号处理模块对所得到的信号进行分析，然后通过信号处理电子电路10的两个输出端口变送输出不同高度下的探测波检波信号，一支直接送到数据显示模块9，通过数据信息处理电路与前次接收的信号对比分析，确定信号突变点的值即为所测液面值，并予以显示，从而实现液面探测；另一支送往计算机端口，用于数据显示、含水分析与生产管理，实现含水探测，如图1所示，可一次探测可检测出水层8、油层6及乳化层7液面的高度及各层含水探测。

探测波收/发探头模块2朝罐体3纵剖面发出脉冲信号经被测液体界面反射，被探测波收/发探头模块2接收，经不同液体介质吸收能量后的脉冲信号，在探测波的反射脉冲信号能耗曲线上会出现突变点，这个突变点就是不同液体介质的界面点，在手持式探测仪应用中，可对该点进行标记，按容器总高度测量计算出液面之高度值，实现数据的采集与计算。

由于水对反射脉冲信号吸收能力比油的值小，而含水不同的原油就有相应变化的反射脉冲信号值，含水越高反射脉冲信号的值就越大，反之则小，可通过此性质判断油层6及其乳化层7的含水率。

在实际使用过程中，为了节约成本，探测波为声波、超声波或电磁波。