本發(fā)明涉及罐體內(nèi)液面探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及外置式縱剖面探測(cè)波液面含水探測(cè)儀。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上已有頂、底部外置式液面探測(cè)儀，只能測(cè)試單液面，通過超聲波在介質(zhì)中的傳播速度，計(jì)算所測(cè)液面。由于數(shù)據(jù)探測(cè)受壓力、溫度和在介質(zhì)中的傳播速度等環(huán)境因素影響，所以只適用于常壓環(huán)境中，非常規(guī)環(huán)境（密閉環(huán)境）下是不適應(yīng)的，且有探測(cè)死區(qū)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量安全方便，且保證測(cè)量精度，在測(cè)量過程中不與被測(cè)介質(zhì)發(fā)生接觸，應(yīng)用范圍廣的外置式縱剖面探測(cè)波多液面及含水探測(cè)儀。

本發(fā)明外置式縱剖面探測(cè)波液面含水探測(cè)儀，用于探測(cè)罐體內(nèi)被測(cè)液體的液面高度及含水率，包括能發(fā)出自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)穿透罐體的探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊，所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊外置于罐體；

所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊發(fā)射出自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)朝向罐體縱剖面；所述自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)發(fā)射后穿透罐體并經(jīng)被測(cè)液體吸能反射后返回至所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊；

所述聲波、超聲波或電磁波自適應(yīng)變頻共振脈沖是指通過自適應(yīng)變頻共振和增能脈沖，選擇一種針對(duì)不同材質(zhì)和厚度的罐體穿透能力最佳的頻率脈沖波；通過變頻、共振、脈沖技術(shù)，使探測(cè)波沿罐體縱剖面垂直穿透反射，進(jìn)而達(dá)到測(cè)試液面、含水的目的；

還包括液面跟蹤電機(jī)和滑輪導(dǎo)軌模塊，液面跟蹤電機(jī)和滑輪導(dǎo)軌模塊均與探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊相連，液面跟蹤電機(jī)驅(qū)動(dòng)探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊在滑輪導(dǎo)軌模塊上滑動(dòng)，對(duì)罐體內(nèi)被測(cè)液面進(jìn)行跟蹤；

探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊還連接有一激光測(cè)距儀模塊，所述激光測(cè)距儀模塊激發(fā)測(cè)距激光與探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊激發(fā)自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)同步進(jìn)行，激光測(cè)距儀模塊在探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊沿罐體剖面移動(dòng)時(shí)，測(cè)量罐體內(nèi)相應(yīng)的被測(cè)液體的液面高度。

測(cè)液面高度時(shí)，探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊向罐體縱剖面垂直發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)，并接收反射回的信號(hào)，利用不同介質(zhì)探測(cè)波的能量吸收率不同，判斷該變化；同時(shí)激光測(cè)距儀模塊在于罐體平行方向發(fā)射測(cè)距激光，實(shí)現(xiàn)測(cè)距，既得實(shí)時(shí)的液面高度，自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)與測(cè)距激光同步進(jìn)行，隨著探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊沿罐體上下移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)多液面高度的測(cè)量。

優(yōu)選地，還包括與探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊相連的信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊及信號(hào)處理電子電路；

所述信號(hào)處理電子電路包括與探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊相連的調(diào)制電路及收發(fā)、濾波和檢波電路；所述信號(hào)處理電子電路設(shè)置有兩個(gè)輸出端口，兩輸出端口分別與信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊相連；

所述含水比對(duì)信號(hào)處理模塊內(nèi)預(yù)設(shè)用于對(duì)比的含水率變化曲線，該曲線的每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的含水率值；

這個(gè)預(yù)設(shè)值是：發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)突變時(shí)，依靠激光測(cè)距儀模塊定位距離，再利用取樣器取出該高度液面的介質(zhì)，分析出含水率，并標(biāo)記，連續(xù)重復(fù)這一操作，就能得到用于對(duì)比的含水率變化曲線，該曲線的每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的含水率值，再將這對(duì)比的含水率變化曲線內(nèi)置到含水比對(duì)信號(hào)處理模塊，實(shí)際工作時(shí)，就能實(shí)時(shí)測(cè)量罐體每一處介質(zhì)的含水率。

所述信號(hào)處理電子電路還包括與激光測(cè)距儀模塊相連的時(shí)間發(fā)生器，所述信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理均與時(shí)間發(fā)生器相連，所述激光測(cè)距儀模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過時(shí)間發(fā)生器與信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一后輸出。

優(yōu)選地，所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊朝向罐體縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)的入射角為90度。

優(yōu)選地，探測(cè)波為聲波、超聲波或電磁波。

或者優(yōu)選地，所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊的探測(cè)波收/發(fā)探頭為一個(gè)探頭或?yàn)榘l(fā)射和收取兩個(gè)探頭。

優(yōu)選地，還包括能自動(dòng)調(diào)制自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)頻率的調(diào)頻裝置，該調(diào)頻裝置實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)針對(duì)不同材質(zhì)罐體自動(dòng)調(diào)頻。

優(yōu)選地，所述激光測(cè)距儀模塊設(shè)置在罐體的底部。

優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)顯示模塊，所述信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊均與所述數(shù)據(jù)顯示模塊相連。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量方便，精度高，本發(fā)明外置于罐體，不與罐體內(nèi)的介質(zhì)接觸，可保證儀器在油氣區(qū)安裝、使用、維護(hù)等應(yīng)用的安全性和方便性，在測(cè)量過程中利用外置式的探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊朝罐體縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)，并接收經(jīng)被測(cè)液體液面吸能反射后的自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)，通過信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊處理從而實(shí)現(xiàn)對(duì)罐體內(nèi)多液面的液位測(cè)量和含水分析，由于測(cè)量過程中測(cè)試數(shù)據(jù)不受容器內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力及傳播速度的直接影響，且無探測(cè)死區(qū)，因而能確保液面數(shù)據(jù)測(cè)試的準(zhǔn)確性，且探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊沿罐體的縱剖面進(jìn)行探測(cè)，一次探測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)罐體內(nèi)多種液體進(jìn)行液面定位和含水率分析。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊探測(cè)液面的工作原理圖。

附圖標(biāo)記：1-液面跟蹤電機(jī)，2-探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊，3-罐體，4-激光測(cè)距儀模塊，5-滑輪導(dǎo)軌模塊，6-油層，7-乳化層，8-水層，9-數(shù)據(jù)顯示模塊，10-信號(hào)處理電子電路。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

本發(fā)明外置式縱剖面探測(cè)波液面含水探測(cè)儀，用于探測(cè)罐體3內(nèi)被測(cè)液體的液面高度及含水率，包括能發(fā)出自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)穿透罐體3的探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2，所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2外置于罐體3；

所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2發(fā)射出脈沖信號(hào)朝向罐體3縱剖面；所述自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)發(fā)射后穿透罐體3并經(jīng)被測(cè)液體吸能反射后返回至所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2；

所述電磁導(dǎo)波是指利用電磁感應(yīng)原理，通過變頻、脈沖技術(shù)，使電磁感應(yīng)器沿縱剖面形成磁穿透，遇到不同介質(zhì)和液面的電感、磁感和互感效應(yīng)不同的特性進(jìn)行液面、含水測(cè)量。

還包括液面跟蹤電機(jī)1和滑輪導(dǎo)軌5模塊，液面跟蹤電機(jī)1和滑輪導(dǎo)軌模塊5均與探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2相連，液面跟蹤電機(jī)1驅(qū)動(dòng)探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2在滑輪導(dǎo)軌模塊5上滑動(dòng)，對(duì)罐體3內(nèi)被測(cè)液面進(jìn)行跟蹤；

探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2還連接有一激光測(cè)距儀模塊4，所述激光測(cè)距儀模塊4激發(fā)測(cè)距激光與探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2激發(fā)自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)同步進(jìn)行，激光測(cè)距儀模塊4在探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2沿罐體3剖面移動(dòng)時(shí)，測(cè)量罐體3內(nèi)相應(yīng)的被測(cè)液體的液面高度。

測(cè)液面高度時(shí)，探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2向罐體3縱剖面垂直發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)，并接收反射回的信號(hào)，利用不同介質(zhì)探測(cè)波的能量吸收率不同，判斷該變化；同時(shí)激光測(cè)距儀模塊4在于罐體3平行方向發(fā)射測(cè)距激光，實(shí)現(xiàn)測(cè)距，既得實(shí)時(shí)的液面高度，自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)與測(cè)距激光同步進(jìn)行，隨著探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2沿罐體3上下移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)多液面高度的測(cè)量。

還包括與探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2相連的信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊及信號(hào)處理電子電路10；

所述信號(hào)處理電子電路10包括與探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2相連的調(diào)制電路及收發(fā)、濾波和檢波電路；所述信號(hào)處理電子電路10設(shè)置有兩個(gè)輸出端口，兩輸出端口分別與信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊相連；

所述含水比對(duì)信號(hào)處理模塊內(nèi)預(yù)設(shè)用于對(duì)比的含水率變化曲線，該曲線的每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的含水率值；

這個(gè)預(yù)設(shè)值是：發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)突變時(shí)，依靠激光測(cè)距儀模塊4定位距離，再利用取樣器取出該高度液面的介質(zhì)，分析出含水率，并標(biāo)記，連續(xù)重復(fù)這一操作，就能得到用于對(duì)比的含水率變化曲線，該曲線的每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的含水率值，再將這對(duì)比的含水率變化曲線內(nèi)置到含水比對(duì)信號(hào)處理模塊，實(shí)際工作時(shí)，就能實(shí)時(shí)測(cè)量罐體3每一處介質(zhì)的含水率。

所述信號(hào)處理電子電路10還包括與激光測(cè)距儀模塊4相連的時(shí)間發(fā)生器，所述信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理均與時(shí)間發(fā)生器相連，所述激光測(cè)距儀模塊4測(cè)得的數(shù)據(jù)通過時(shí)間發(fā)生器與信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一后輸出。

所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2朝向罐體3縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)的入射角為90度。探測(cè)波為聲波、超聲波或電磁波。

所述探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2的探測(cè)波收/發(fā)探頭為一個(gè)探頭或?yàn)榘l(fā)射和收取兩個(gè)探頭。

還包括能自動(dòng)調(diào)制自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)頻率的調(diào)頻裝置，該調(diào)頻裝置實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)針對(duì)不同材質(zhì)罐體自動(dòng)調(diào)頻。

所述激光測(cè)距儀模塊4設(shè)置在罐體3的底部。

還包括數(shù)據(jù)顯示模塊9，所述信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊均與所述數(shù)據(jù)顯示模塊9相連。

測(cè)量罐體3中的多種液體的液面時(shí)，采用自動(dòng)跟蹤檢測(cè)，利用液面跟蹤電機(jī)1驅(qū)動(dòng)探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2在滑輪導(dǎo)軌模塊5上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2對(duì)罐體3的縱剖面進(jìn)行掃描，進(jìn)而對(duì)罐體3內(nèi)被測(cè)液面進(jìn)行跟蹤；探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2通過調(diào)制電路及收發(fā)、濾波和檢波電路朝罐體3縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)，自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)經(jīng)調(diào)頻裝置調(diào)頻后，該脈沖信號(hào)為自適應(yīng)變頻脈沖，以穿透不同材質(zhì)的罐體3，脈沖信號(hào)穿透罐體3并經(jīng)被測(cè)液體吸能反射后返回至探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2，探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2將接收的脈沖信號(hào)分別傳輸至信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊對(duì)所得到的信號(hào)進(jìn)行分析，同時(shí)，激光測(cè)距儀模塊4對(duì)探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2移動(dòng)距離進(jìn)行測(cè)量，激光測(cè)距儀模塊4測(cè)得的數(shù)據(jù)通過信號(hào)處理電子電路10的時(shí)間發(fā)生器與信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一后，通過信號(hào)處理電子電路10的兩個(gè)輸出端口變送輸出不同高度下的探測(cè)波檢波信號(hào)，一支直接送到數(shù)據(jù)顯示模塊9，通過數(shù)據(jù)信息處理電路與前次接收的信號(hào)對(duì)比分析，確定信號(hào)突變點(diǎn)的值即為所測(cè)液面值，并予以顯示；另一支送往計(jì)算機(jī)端口，用于數(shù)據(jù)顯示、含水分析與生產(chǎn)管理。

罐體3縱剖面會(huì)反射出至少兩個(gè)界面的反射脈沖信號(hào)，一個(gè)是脈沖信號(hào)在罐體3外部空氣與罐體3外側(cè)面之間的界面反射脈沖信號(hào)，另一個(gè)是脈沖信號(hào)穿透罐體3內(nèi)側(cè)與被測(cè)液體介質(zhì)之間的界面反射脈沖信號(hào)，利用接收反射脈沖信號(hào)的時(shí)間滯后原理可將第一個(gè)無用脈沖信號(hào)濾除，再利用接收反射脈沖信號(hào)的時(shí)間截止時(shí)間可將第二個(gè)以后的無用脈沖信號(hào)濾除，或利用限幅濾波器將較高與較低的脈沖信號(hào)濾除，只得到有用脈沖信號(hào)。

探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2朝罐體3縱剖面發(fā)出脈沖信號(hào)波經(jīng)被測(cè)液體界面反射，被探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2接收，經(jīng)不同液體介質(zhì)吸收能量后的脈沖信號(hào)，在探測(cè)波的反射脈沖信號(hào)能耗曲線上會(huì)出現(xiàn)突變點(diǎn)，這個(gè)突變點(diǎn)就是不同液體介質(zhì)的界面點(diǎn)，結(jié)合激光測(cè)距儀模塊4實(shí)現(xiàn)液位高度的測(cè)量。

實(shí)施例二：

測(cè)量罐體3中的多種液體的液面時(shí)，采用手持式探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2對(duì)罐體3的縱剖面進(jìn)行掃描，手持式探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2通過調(diào)制電路及收發(fā)、濾波和檢波電路朝罐體3縱剖面發(fā)射自適應(yīng)變頻共振脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)調(diào)頻裝置調(diào)頻后，該脈沖信號(hào)為自適應(yīng)變頻脈沖，以穿透不同材質(zhì)的罐體3，如圖2所示，脈沖信號(hào)穿透罐體3并經(jīng)被測(cè)液體吸能反射后返回至探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2，探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2將接收的脈沖信號(hào)分別傳輸至信號(hào)突變點(diǎn)分析處理模塊和含水比對(duì)信號(hào)處理模塊對(duì)所得到的信號(hào)進(jìn)行分析，然后通過信號(hào)處理電子電路10的兩個(gè)輸出端口變送輸出不同高度下的探測(cè)波檢波信號(hào)，一支直接送到數(shù)據(jù)顯示模塊9，通過數(shù)據(jù)信息處理電路與前次接收的信號(hào)對(duì)比分析，確定信號(hào)突變點(diǎn)的值即為所測(cè)液面值，并予以顯示，從而實(shí)現(xiàn)液面探測(cè)；另一支送往計(jì)算機(jī)端口，用于數(shù)據(jù)顯示、含水分析與生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)含水探測(cè)，如圖1所示，可一次探測(cè)可檢測(cè)出水層8、油層6及乳化層7液面的高度及各層含水探測(cè)。

探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2朝罐體3縱剖面發(fā)出脈沖信號(hào)經(jīng)被測(cè)液體界面反射，被探測(cè)波收/發(fā)探頭模塊2接收，經(jīng)不同液體介質(zhì)吸收能量后的脈沖信號(hào)，在探測(cè)波的反射脈沖信號(hào)能耗曲線上會(huì)出現(xiàn)突變點(diǎn)，這個(gè)突變點(diǎn)就是不同液體介質(zhì)的界面點(diǎn)，在手持式探測(cè)儀應(yīng)用中，可對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，按容器總高度測(cè)量計(jì)算出液面之高度值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與計(jì)算。

由于水對(duì)反射脈沖信號(hào)吸收能力比油的值小，而含水不同的原油就有相應(yīng)變化的反射脈沖信號(hào)值，含水越高反射脈沖信號(hào)的值就越大，反之則小，可通過此性質(zhì)判斷油層6及其乳化層7的含水率。

在實(shí)際使用過程中，為了節(jié)約成本，探測(cè)波為聲波、超聲波或電磁波。