抗輻射的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)
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技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是工業(yè)中的一種液位測(cè)量?jī)x表,可以對(duì)液體、顆粒及漿料進(jìn)行連續(xù)物位測(cè)量,測(cè)量不受溫度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。其中,導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的工作原理為:由儀表輸出的脈沖信號(hào)沿著導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的導(dǎo)波桿傳播,當(dāng)該脈沖信號(hào)傳播到導(dǎo)波桿和液面的接觸位置時(shí),由于脈沖信號(hào)的特征阻抗發(fā)生變化,就會(huì)在液面處產(chǎn)生回波信號(hào),進(jìn)而,儀表通過(guò)計(jì)算發(fā)射脈沖信號(hào)和回波信號(hào)的時(shí)間差,從而得到被測(cè)介質(zhì)的液位。
一種防結(jié)晶導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì),其技術(shù)方案要點(diǎn)是包括表頭、導(dǎo)波桿以及連接表頭與導(dǎo)波桿的密封連接體,其工作原理是由表頭發(fā)射一束電磁波,電磁波以光速沿金屬導(dǎo)波桿向下傳播,遇到被測(cè)物質(zhì)時(shí)部分電磁波被反射回表頭,通過(guò)測(cè)量電磁波發(fā)射和返回的時(shí)間,計(jì)算得出液位高度。導(dǎo)波桿包括鋼纜、鋼纜自由端固定有重錘,鋼纜上設(shè)置了金屬浮臺(tái)。該**突出優(yōu)勢(shì)是在所述底座與所述信號(hào)傳導(dǎo)桿之間嵌設(shè)有保溫套管。通過(guò)結(jié)構(gòu)上密封設(shè)置的由聚四氟乙烯制成的保溫套管,結(jié)晶在表頭和密封連接體處的結(jié)晶物不再影響表頭和密封連接體處電磁波的傳導(dǎo),確保液位測(cè)量的正常進(jìn)行。
但是,該**具有以下缺點(diǎn)：
設(shè)置在表頭和密封連接體處導(dǎo)波桿外的保溫套管由聚四氟乙烯材料組成,該材料為較硬易碎的非金屬材料,且耐核輻射性能不高,現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)不僅有往儲(chǔ)罐或水池中掉落異物的風(fēng)險(xiǎn),且在核電站等有大量核輻射區(qū)域,無(wú)法正常使用：該**僅可起到在表頭和密封連接體處的結(jié)晶物不影響液位測(cè)量的功能,若待測(cè)液體量程變化較大,結(jié)晶物在下部導(dǎo)波桿上時(shí),仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)防結(jié)晶功能,如結(jié)晶物處于金屬浮臺(tái)附近時(shí),待液位再發(fā)生較大幅度變化,如果結(jié)晶物不能再次溶解,則將卡住金屬浮臺(tái),造成低介電常數(shù)的液體無(wú)法測(cè)量；發(fā)射電磁波和接收電磁波、測(cè)量電磁波發(fā)送和接收的時(shí)間以及計(jì)算液位高度,全部在表頭內(nèi)完成,故表頭內(nèi)含信號(hào)處理類(lèi)電子器件,該類(lèi)器件在有大量核輻射的區(qū)域,無(wú)法正常使用。
一種導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì),其包括液位計(jì)主體、導(dǎo)波桿、固定法蘭、保護(hù)套管、導(dǎo)波桿固定架、同心異徑管和保護(hù)套管固定架,尤其涉及測(cè)量帶攪拌器的攪拌裝置內(nèi)固液混合物液位的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)。該**優(yōu)點(diǎn)在于:使用安裝在保護(hù)套管內(nèi)的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量液位,保證了液位實(shí)時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確性,且不受攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)影響,有效的避免了虛假液位的出現(xiàn),保證工藝生產(chǎn)的連續(xù)正常運(yùn)行;檢修導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)時(shí),不需要清空設(shè)備內(nèi)介質(zhì),易于檢修維護(hù)。
該雷達(dá)液位計(jì)具有以下缺點(diǎn)：
需要提前在儲(chǔ)罐等需測(cè)量液位的裝置內(nèi)安裝好套管固定架及同心異徑管,只能適用于新建工程,對(duì)于已儲(chǔ)有不可排空液體的儲(chǔ)罐等裝置無(wú)法安裝；導(dǎo)波桿固定架采用陶瓷等非金屬、耐高溫材料制成,導(dǎo)波桿固定架的側(cè)端面與保護(hù)套管內(nèi)壁滑動(dòng)接觸,在運(yùn)輸、安裝或運(yùn)行時(shí),一且套管發(fā)生晃動(dòng)或振動(dòng),若使用陶瓷,則被碰撞時(shí)容易破碎,有異物掉落的風(fēng)險(xiǎn),其它類(lèi)非金屬材料在核輻射、腐蝕及硼酸溶液中性能會(huì)大幅下降,不適用于核電站核輻射的硼酸水液位的測(cè)量；液位計(jì)主體全部安裝在儲(chǔ)罐等需測(cè)量液位的裝置的頂部,液位計(jì)主體內(nèi)均含信號(hào)處理類(lèi)電子器件,該類(lèi)器件在有大量核輻射的區(qū)域,無(wú)法正常使用。
一種導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì),該液位計(jì)包括:信號(hào)發(fā)射單元、信號(hào)放大單元、信號(hào)接收單元和處理器。工作原理為:由儀表輸出的脈沖信號(hào)沿著導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的導(dǎo)波桿傳播。當(dāng)該脈沖信號(hào)傳播到導(dǎo)波杄和液面的接觸位置時(shí),由于脈沖信號(hào)的特征阻抗發(fā)生變化,就會(huì)在液面處產(chǎn)生回波信號(hào),儀表通過(guò)計(jì)算發(fā)射脈沖信號(hào)和回波信號(hào)的時(shí)間差,從而得到被測(cè)介質(zhì)的液位。信號(hào)放大單元對(duì)不同幅值的回波信號(hào)所放大的倍數(shù)不同。這樣,經(jīng)過(guò)信號(hào)放大單元放大后的回波信號(hào)更有利于處理器的識(shí)別,從而提高了導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的檢測(cè)范圍,該**對(duì)小介電常數(shù)液體回波信號(hào)弱不易識(shí)別的難題提供了一種解決方案。
該雷達(dá)液位計(jì)具有以下缺點(diǎn)：
該液位計(jì)主要為可自動(dòng)選擇的信號(hào)放大單元,側(cè)重于導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的信號(hào)處理部分,沒(méi)有對(duì)導(dǎo)波雷達(dá)的組成結(jié)構(gòu)、測(cè)量性能進(jìn)行描述；
該液位計(jì)涉及到的單片機(jī)、存儲(chǔ)器、放大電路、濾波電路等全部為電子器件,不能耐受大劑量核輻射。
該液位計(jì)沒(méi)有對(duì)分體式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)提出相關(guān)描述。
綜上,上述公開(kāi)的**無(wú)法應(yīng)用于核電站等有大量核輻射區(qū)域內(nèi),測(cè)量精度容易受結(jié)晶物等的影響,并且其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度不夠,容易損壞。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明的主要目的在于提供一種抗輻射的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì),通過(guò)將導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)做成分體式結(jié)構(gòu)并優(yōu)化導(dǎo)波結(jié)構(gòu),解決了導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)可耐受大劑量核輻射的問(wèn)題,同時(shí),由于優(yōu)化了導(dǎo)波結(jié)構(gòu),進(jìn)而進(jìn)一步提升了回波信號(hào)的強(qiáng)度,可用于測(cè)量低介電常數(shù)的液體。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為,一種抗輻射的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì),包括位于遠(yuǎn)端的表頭裝配到一起導(dǎo)波頭和導(dǎo)波結(jié)構(gòu)；
所述表頭包括處理器及其分別連接的信號(hào)發(fā)射單元和信號(hào)接收單元,所述信號(hào)接收單元與處理器之間還連接有信號(hào)放大單元；
所述導(dǎo)波頭的內(nèi)部設(shè)有射頻連接頭,用于連接低衰減系數(shù)的射頻電纜,與所述表頭的信號(hào)發(fā)射單元和信號(hào)接收單元通信;
所述導(dǎo)波結(jié)構(gòu)包括金屬套管,所述金屬套管的頂部通過(guò)法蘭盤(pán)連接固定,其內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)波桿或纜,該導(dǎo)波桿或纜的一端穿過(guò)所述法蘭盤(pán)與所述射頻連接頭連接,另一端固定于所述金屬套管的底部。
由上,通過(guò)將含有處理器、信號(hào)發(fā)射單元、信號(hào)接收單元等電子器件的表頭安裝于端的非核輻射的場(chǎng)所,通過(guò)低衰減系數(shù)的射頻電纜與位于核輻射場(chǎng)所的表頭和導(dǎo)波結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接,使表頭免受輻射、腐蝕影響,同時(shí),導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的外部采用金屬套管,可耐受大劑量核輻射和腐蝕,該金屬套管結(jié)合導(dǎo)波杅或纜,還可增強(qiáng)回波信號(hào),以測(cè)量低介電常數(shù)的液體,同時(shí)還能保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,不容易被碰撞損壞,適用于復(fù)雜的測(cè)量環(huán)境中進(jìn)一步改進(jìn),還包括導(dǎo)波結(jié)構(gòu)固定架,包括：
主體,主體中部具有用于卡在被測(cè)罐體或水池**邊緣的朝下的四槽,主體遠(yuǎn)離被測(cè)罐體或水池的一端具有配重部,主體伸入罐體或水池的一端具有一水平設(shè)置的通孔,該通孔可穿過(guò)所述金屬套管,并托接所述法蘭盤(pán)。
進(jìn)一步改進(jìn),所述導(dǎo)波結(jié)構(gòu)固定架的主體中部還具有設(shè)置于其頂部的線槽,所述射頻電纜的一部分位于該線槽內(nèi)設(shè)置。
由上,在對(duì)需要測(cè)量液位的被測(cè)罐體或水池進(jìn)行測(cè)量時(shí),需要將導(dǎo)波結(jié)構(gòu)從被測(cè)罐體或水池的**伸入到罐體或水池中,其中導(dǎo)波結(jié)構(gòu)在罐體或水池中容易擺動(dòng),無(wú)法保持垂直不動(dòng)的狀態(tài),因此通過(guò)使導(dǎo)波結(jié)構(gòu)架主體部分的一端卡接在罐體或水池**邊緣,另一端設(shè)置通孔將導(dǎo)波結(jié)構(gòu)套接,同時(shí)還能托接住法蘭盤(pán),使導(dǎo)波結(jié)構(gòu)在罐體或水池內(nèi)保持搭垂直不動(dòng)。
進(jìn)一步改進(jìn),所述金屬套管的底部還設(shè)有限位鎖緊結(jié)構(gòu),用于將所述導(dǎo)波桿或纜轎直鎖緊,該限位鎖緊結(jié)構(gòu)包括供所述導(dǎo)波杄或纜伸縮的限位孔和將杄或纜拉直的自鎖螺母。由上,由于導(dǎo)波桿或纜在金屬套管內(nèi),可能會(huì)出現(xiàn)彎曲,通過(guò)金屬套管底部的限位孔,使導(dǎo)波介質(zhì)穿過(guò)該限位孔進(jìn)行矯直后,由自鎖螺母將該限位孔及導(dǎo)波杄或纜鎖緊,保證導(dǎo)波介質(zhì)在金屬套管中為垂直于液面的狀態(tài),保證測(cè)量精度。
進(jìn)一步改進(jìn),所述表頭還包括與所述處理器連接的顯示單元。由上,顯示單元用于顯示被測(cè)液體的液位信息.。
進(jìn)一步改進(jìn),所述導(dǎo)波頭、導(dǎo)波結(jié)構(gòu)和導(dǎo)波結(jié)構(gòu)固定架均采用耐高溫、耐腐蝕、耐輻射的金屬材料。
由上,對(duì)位于高溫高濕、輻射等嚴(yán)酷環(huán)境下,需要采用耐高溫、耐腐蝕及耐輻射的材料以保證使用壽命和測(cè)量精度,同時(shí)采用金屬材料可保證該導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的強(qiáng)度,避免碰撞造成損壞,影響測(cè)量精度。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的抗輻射的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的原理示意圖;
圖2為本發(fā)明的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)固定架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的表頭中電子部件的電路模塊圖;
圖4為本發(fā)明的一種實(shí)施例中導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖
圖5為本發(fā)明的又一種實(shí)施例中導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖1-圖5對(duì)本發(fā)明提供的抗輻射的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。
圖1所示的本發(fā)明抗輻射的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的原理示意圖中,該導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，包括表頭100、導(dǎo)波頭300、導(dǎo)波結(jié)構(gòu)400,其中所述表頭100通過(guò)低衰減的射頻電纜200與所述導(dǎo)波頭300連接,所述導(dǎo)波頭300與所述導(dǎo)波結(jié)構(gòu)400通過(guò)法蘭盤(pán)500連接,可通過(guò)高密封等級(jí)的表殼密封導(dǎo)波頭,從而實(shí)現(xiàn)一套完整的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)結(jié)構(gòu)。
如圖2所示,為便于安裝,本導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)還包括有導(dǎo)波結(jié)構(gòu)固定架600,該導(dǎo)波結(jié)構(gòu)固定架600的主體部分的中部具有用于卡在被測(cè)罐體或水池**邊緣的朝下的凹槽610,中部還具有設(shè)置于其頂部的線槽,所述射頻電纜200的一部分位于該線槽內(nèi)設(shè)置,主體遠(yuǎn)離被測(cè)罐體或水池的一端具有配重部620,主體伸入罐體或水池的一端具有一水平設(shè)置的通孔630,該通孔630套接于所述金屬套管上,并托接所述法蘭盤(pán)；
由于對(duì)需要測(cè)量液位的被測(cè)罐體或水池進(jìn)行測(cè)量時(shí),需要將導(dǎo)波結(jié)構(gòu)400從被測(cè)罐體或水池的**或其他開(kāi)口伸入到罐體中,其中導(dǎo)波結(jié)構(gòu)400在罐體或水池中容易擺動(dòng),無(wú)法保持垂直不動(dòng)的狀態(tài),因此需要通過(guò)導(dǎo)波結(jié)構(gòu)固定架600的通孔630將導(dǎo)波結(jié)構(gòu)套接同時(shí)還能托接固定住法蘭鹽500,然后通過(guò)主體另一端的凹槽和配置部將該固定架固定在被測(cè)罐體或水池的**邊緣,使導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在罐體或水池內(nèi)保持垂直不動(dòng)。
所述表頭100為本發(fā)明導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的電子部件,圖3所示為表頭中電子部件的電路模塊圖,該表頭100包括處理器110,該處理器110通過(guò)控制信號(hào)發(fā)射單元120發(fā)射脈沖信號(hào),信號(hào)接收單元130接收反饋回來(lái)的信號(hào),并經(jīng)過(guò)信號(hào)放大單元140放大后,發(fā)送至處理器進(jìn)行分析處理,發(fā)射裝置與被測(cè)液體表面的距離同脈沖在其間的傳播時(shí)間成正比,經(jīng)計(jì)算可得出液位高度,計(jì)算得出的液位高度可由顯示單元150進(jìn)行顯示；
所述導(dǎo)波頭300為本發(fā)明導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的中轉(zhuǎn)部分,其內(nèi)部設(shè)有雙通射頻連接頭及異型射頻連接頭等；在實(shí)際應(yīng)用中,由于核電站多為高溫高濕、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)輻射的環(huán)境,采用低衰減射頻電纜和射頻連接頭連接的方式,使表頭和導(dǎo)波結(jié)構(gòu)變成分體式,將信號(hào)發(fā)射單元、放大單元、接收單元和處理器等電子部件的表頭放置在無(wú)核輻射、無(wú)高溫高濕或高壓的緩和環(huán)境中,延長(zhǎng)了表頭中電子部件的使用壽命。
所述導(dǎo)波結(jié)構(gòu)400采用同軸金屬套管和導(dǎo)波桿或纜結(jié)合的方式,利用金屬套管將導(dǎo)波桿或纜保護(hù)起來(lái),一方面利用金屬特性,增強(qiáng)回波信號(hào),滿足測(cè)量低介電常數(shù)液體的要求,另一方面采用耐高溫、耐腐蝕的金屬材料例如不銹鋼增強(qiáng)了導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,不容易被碰撞損壞,同時(shí)還能保證在高輻射、腐蝕場(chǎng)所中的導(dǎo)波性能；
如圖4所示的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖中,所述導(dǎo)波結(jié)構(gòu)400包括金屬套管420,該金屬套管420的上端通過(guò)法蘭盤(pán)500連接固定,其內(nèi)部設(shè)有金屬導(dǎo)波桿410,該金屬導(dǎo)波桿410的上端穿過(guò)所述法蘭盤(pán)500,與所述導(dǎo)波頭300中的射頻連接頭連接,與射頻電纜200形成回路;所述金屬套管420的底部設(shè)有限位孔和自鎖螺母430,所述金屬導(dǎo)波桿410的下端穿過(guò)該限位孔進(jìn)行矯直后,由自鎖螺母430進(jìn)行鎖緊,從而保證金屬導(dǎo)波桿410在金屬套管420中為
垂直于液面的狀態(tài),避免測(cè)量精度受到導(dǎo)波桿彎曲的影響；
本發(fā)明提供的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在對(duì)液面進(jìn)行液位測(cè)量時(shí),由表頭100中的信號(hào)射單元120發(fā)送脈沖信號(hào),該脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻電纜200的傳輸后,傳輸?shù)綄?dǎo)波結(jié)構(gòu)400中的金屬導(dǎo)波桿410,由于該導(dǎo)波結(jié)構(gòu)400一部分位于液面以下,當(dāng)金屬導(dǎo)波桿410中的脈沖信號(hào)到達(dá)液面時(shí),液面反射回的脈沖信號(hào)會(huì)重新經(jīng)過(guò)該金屬導(dǎo)波桿410回傳到表頭100的信號(hào)接收單元130,經(jīng)過(guò)信號(hào)放大單元140的放大后發(fā)送到處理器110中進(jìn)行運(yùn)算,計(jì)算得出的液位
高度,由顯示單元150進(jìn)行顯示。
根據(jù)實(shí)際安裝要求或使用要求,如圖5所示的又一實(shí)施例的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖中,所述金屬套管420內(nèi)還可選用金屬導(dǎo)波纜440,該金屬導(dǎo)波纜440同樣需要限位孔和自鎖螺母430進(jìn)行矯直鎖緊,以保證垂直。
綜上,本發(fā)明提供的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)通過(guò)做成分體式結(jié)構(gòu)并優(yōu)化導(dǎo)波結(jié)構(gòu),解決了導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)可耐受大劑量核輻射的問(wèn)題,同時(shí),由于優(yōu)化了導(dǎo)波結(jié)構(gòu),進(jìn)而進(jìn)一步提升了回波信號(hào)的強(qiáng)度,可用于測(cè)量低介電常數(shù)的液體；除解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題外,請(qǐng)列舉本發(fā)明還有哪些附加價(jià)值；
提供了在高溫高濕、強(qiáng)輻射等嚴(yán)酷環(huán)境下液體測(cè)量的一種技術(shù)方案;提供了對(duì)低介電常數(shù)液體進(jìn)行有效測(cè)量的一種導(dǎo)波結(jié)構(gòu)方案。給出了在役環(huán)境中(液體不可排空條件下)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的安裝方案。
