专利名称：一种容器内液位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领域，特指一种对外测液位计的测量精度自动校 准的装置。
背景技术：
外测液位计由主机和测量头连接构成，是测量容器内液体表面高度的计量仪表。 由于被测量液体的成分、密度、温度、压力、容器的壁厚和内壁、外壁腐蚀程度等状况会影响 测量精度，这些被测量液体和容器的状况对于不同的容器不一样，并且随时间不断变化。另 一方面，外测液位计自身的仪表精度对于不同的外测液位计不一样，而且也是不断变化下 降的。外测液位计测量液位的精度是包含了容器内液体、容器和仪表的动态的测量系统精 度。为了保障测量精度，现在普遍采用的方法是一、使用用温度补偿的方法减小温度变化 引起的液体特性变化和液位计特性变化产生的测量误差。二、对液位计定期进行人工校准。 这种方法的弊病是一、容器里液体温度场的分布很不均勻，环境气温的变化传导到容器内 液体中心位置需要经过很长时间，例如直径10米的石油液化汽球罐大约需要70个小时。 无法做到精确地温度补偿。而且温度补偿方法没有解决被测量液体的成分、密度、压力的变 化、容器壁厚和内壁、外壁腐蚀程度等状况所产生的误差，还引进了温度计的误差。也没有 解决液位计的性能随时间衰变产生的误差。二、定期校准方法，需要把液位计与更高精度的 液位计装在同一个承液容器内测量校准。高精度的液位计价格昂贵数量很少。通常要求每 年把各容器上的液位计都拆下来校准一次，严重影响生产，工作量非常大。而且液位计的校 准并没有解决容器内液体和容器变化产生的动态的测量系统误差。

实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种对外测液位计和容器内液体及承液容器构成的 液位测量系统整体动态精度在线自动校准的方法和校准装置。本实用新型是这样实现的一种容器内液位测量系统，包括外测液位计主机、校准反射装置、第一测量头和第 二测量头；所述外测液位计主机上连接有第一测量头和第二测量头；所述第一测量头固定 在容器底壁外侧，并垂直于容器内液体的待测液面；所述第二测量头固定在容器壁外侧，并 使其垂直于校准反射装置；所述校准反射装置设置于容器内液体的待测液面下方；所述校 准反射装置为单层反射板、多层反射板或中空的盒子；所述校准反射装置的声阻抗大于容 器内液体的声阻抗，校准反射装置的厚度大于第一测量头和第二测量头所使用的波长。所述校准反射装置上设置有支撑柱和基座；所述基座固定设置在容器底壁内侧； 所述支撑柱固定安装在校准反射装置和基座之间。所述基座下端安装有支脚，基座通过支脚固定在容器底壁内侧。一种容器内液位测量系统的测量方法，(1)启动外测液位计主机1，将第一测量头2固定在容器底壁外侧，并使其垂直于
3容器内液体的待测液面5 ；第二测量头3固定在容器壁外侧，并使其垂直于校准反射装置 4 ；(2)固定校准反射装置4与第二测量头3之间的距离；测定第二测量头3发出的 振动波经校准反射装置4反射后回到第二测量头3的校准时间t ；(3)测定第一测量头2发出的振动波经容器内液体的待测液面5反射后回到第一 测量头2的测定时间T ；(4)将校准距离s除以校准时间t得到速度ν ； (5)用速度ν乘以测定时间T所得结果即为第一测量头2与容器内液体的待测液 面5之间的距离S ；这样就得到了容器内液体的待测液面5高度L ；所述L = S-a，其中a为
容器壁厚。第一测量头2和第二测量头3与同一台外测液位计主机1相连接。由第一测量头 2和外测液位计主机1构成的第一外测液位计用于测量容器内的液面高度L。由第二测量头 3和外测液位计主机1构成的第二外测液位计用于测量校准装置产生的液体内的已知长度 s，或者容器水平方向内直径D。这两个外测液位计是由同一台外测液位计主机1和两个性 能相同的测量头分别构成的，所以由仪表产生的测量误差的特性是相同的，可以通过运算 相互抵消。这两个外测液位计近似同时测量同一个容器内的同一液体，液体的温度、成分、 密度、压力、容器壁厚和内壁、外壁腐蚀程度及其变化等状况所引入的被测物产生的测量误 差的特性是相同的，也可以通过运算相互抵消。又由于第二外测液位计测量的是校准装置 在液体内产生的已知长度s, s的精度由校准装置的加工来保证，可以达到测量需要的足够 高的水平。因此可以用长度s来标定第一外测液位计。这样就实现了对外测液位计和容器内 液体及盛液容器构成的液位测量系统整体动态精度的在线自动校准。对于高大的容器若液 体长时间静止后高层的液体比重逐渐变得比底层的轻，用安装在底层的校准装置校准整个 容器的液位会产生误差。这时只要增加一个性能与第一测量头2和第二测量头3相同的第三测量头6，用它 与外测液位计主机1构成的第三外测液位计测量经过较高位置液体的容器水平方向内直 径D，直径D的数值是预先已经精确知道的，当液位较高时用直径D来标定第一外测液位计 就消除了这一误差。即当液位低时用校准装置校准，当液位高时用容器的水平内直径校准，用开关自 动切换，就实现了对高大容器静止液体液位测量的在线自动校准。这个方法实现了对外测 液位计和容器内液体及承液容器构成的液位测量系统整体动态精度在线自动校准，使得外 测液位计的测量精度和工作稳定性比温度补偿方法有了根本性的提高了。当温度在几十度 的大范围变化时，使用本实用新型的自动校准方法与使用温度补偿方法相比，外测液位计 的测量精度大约从2%提高到了 0. 2%，并且彻底消除了人工标定方法的巨大工作量。实现 了在线校准的自动化。这一方法在工业生产上广泛应用的经济价值非常大。

图1.容器内液位测量系统结构示意图；其中1为外测液位计主机；2为第一测量头；3为第二测量头；4为校准反射装置；5为待测液面。
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1，1、一种容器内液位测量系统，包括外测液位计主机1、校准反射装置4、 第一测量头2和第二测量头3 ；所述外测液位计主机1上连接有第一测量头2和第二测量头 3 ；所述第一测量头2固定在容器底壁外侧，并垂直于容器内液体的待测液面5 ；所述第二测 量头3固定在容器壁外侧，并使其垂直于校准反射装置4 ；所述校准反射装置4设置于容器 内液体的待测液面5下方，且校准反射装置4与第二测量头3之间的校准距离已知为s。所述校准反射装置4上设置有支撑柱和基座；所述基座固定设置在容器底壁内 侧；所述支撑柱固定安装在校准反射装置4和基座之间。所述基座下端安装有支脚，基座通过支脚固定在容器底壁内侧。所述校准反射装置4为反射板或者中空的盒子；所述反射板的声阻抗远大于容器 内液体的声阻抗，所述中空盒子的声阻抗远小于容器内液体的声阻抗；所述校准反射装置 (4)的厚度等于第一测量头(2)和第二测量头(3)在其中所使用的振动波二分之一波长。一种容器内液位测量系统的测量方法，(1)启动外测液位计主机1，将第一测量头2固定在容器底壁外侧，并使其垂直于 容器内液体的待测液面5 ；第二测量头3固定在容器壁外侧，并使其垂直于校准反射装置 4；(2)固定校准反射装置4与第二测量头3之间的距离；测定第二测量头3发出的 振动波经校准反射装置4反射后回到第二测量头3的校准时间t ；(3)测定第一测量头2发出的振动波经容器内液体的待测液面5反射后回到第一 测量头2的测定时间T ；(4)将校准距离s除以校准时间t得到速度v ；(5)用速度v乘以测定时间T所得结果即为第一测量头2与容器内液体的待测液 面5之间的距离S ；这样就得到了容器内液体的待测液面5高度L ；所述L = S-a，其中a为
容器壁厚。第一测量头2和第二测量头3与同一台外测液位计主机1相连接。由第一测量头 2和外测液位计主机1构成的第一外测液位计用于测量容器内的液面高度L。由第二测量头 3和外测液位计主机1构成的第二外测液位计用于测量校准装置产生的液体内的已知长度 s，或者容器水平方向内直径D。这两个外测液位计是由同一台外测液位计主机1和两个性 能相同的测量头分别构成的，所以由仪表产生的测量误差的特性是相同的，可以通过运算 相互抵消。这两个外测液位计近似同时测量同一个容器内的同一液体，液体的温度、成分、 密度、压力、容器壁厚和内壁、外壁腐蚀程度及其变化等状况所引入的被测物产生的测量误 差的特性是相同的，也可以通过运算相互抵消。又由于第二外测液位计测量的是校准装置 在液体内产生的已知长度s, s的精度由校准装置的加工来保证，可以达到测量需要的足够 高的水平。因此可以用长度s来标定第一外测液位计。这样就实现了对外测液位计和容器内 液体及盛液容器构成的液位测量系统整体动态精度的在线自动校准。对于高大的容器若液体长时间静止后高层的液体比重逐渐变得比底层的轻，用安装在底层的校准装置校准整个 容器的液位会产生误差。这时只要增加一个性能与第一测量头2和第二测量头3相同的第三测量头6，用它 与外测液位计主机1构成的第三外测液位计测量经过较高位置液体的容器水平方向内直 径D，直径D的数值是预先已经精确知道的，当液位较高时用直径D来标定第一外测液位计 就消除了这一误差。即当液位低时用校准装置校准，当液位高时用容器的水平内直径校准， 用开关自动切换，就实现了对高大容器静止液体液位测量的在线自动校准。这个方法实现 了对外测液位计和容器内液体及承液容器构成的液位测量系统整体动态精度在线自动校 准，使得外测液位计的测量精度和工作稳定性比温度补偿方法有了根本性的提高了。当温 度在几十度的大范围变化时，使用本实用新型的自动校准方法与使用温度补偿方法相比， 外测液位计的测量精度大约从2%提高到了 0.2%，并且彻底消除了人工标定方法的巨大 工作量。实现了在线校准的自动化。这一方法在工业生产上广泛应用的经济价值非常大。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。
权利要求一种容器内液位测量系统，其特征在于包括外测液位计主机(1)、校准反射装置(4)、第一测量头(2)和第二测量头(3)；所述外测液位计主机(1)上连接有第一测量头(2)和第二测量头(3)；所述第一测量头(2)固定在容器底壁外侧，并垂直于容器内液体的待测液面(5)；所述第二测量头(3)固定在容器壁外侧，并使其垂直于校准反射装置(4)；所述校准反射装置(4)设置于容器内液体的待测液面(5)下方；所述校准反射装置(4)为单层反射板、多层反射板或中空的盒子；所述校准反射装置(4)的声阻抗大于容器内液体的声阻抗，校准反射装置(4)的厚度大于第一测量头(2)和第二测量头(3)所使用的波长。
2.如权利要求1所述一种容器内液位测量系统，其特征在于所述校准反射装置(4) 上设置有支撑柱和基座；所述基座固定设置在容器底壁内侧；所述支撑柱固定安装在校准 反射装置(4)和基座之间。
3.如权利要求1所述一种容器内液位测量系统，其特征在于所述基座下端安装有支 脚，基座通过支脚固定在容器底壁内侧。
专利摘要本实用新型公开了一种容器内液位测量系统，包括外测液位计主机、校准反射装置、第一测量头和第二测量头；所述外测液位计主机上连接有第一测量头和第二测量头；所述第一测量头固定在容器底壁外侧，并垂直于容器内液体的待测液面；所述第二测量头固定在容器壁外侧，并使其垂直于校准反射装置；所述校准反射装置设置于容器内液体的待测液面下方，且校准反射装置与第二测量头之间的校准距离已知为s。本系统实现了对外测液位计和容器内液体及承液容器构成的液位测量系统整体动态精度在线自动校准，使得外测液位计的测量精度和工作稳定性比温度补偿方法有了根本性的提高了。
文档编号G01F25/00GK201615776SQ20092024576
公开日2010年10月27日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者王定华 申请人:西安定华电子有限公司