[发明专利]一种自校正外测液位开关测量系统及其测量方法

说明书

技术领域：

本发明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及其测量方法，尤其是一种自校正外测液位开关测量系统及其测量方法。

背景技术：

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K_液＝液体的声阻抗R_液/容器壁的声阻抗R_壁。其中的R_液＝液体密度ρ_液*液体声速V_液＝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K_气＝气体的声阻抗R_气/容器壁的声阻抗R_壁。其中的R_气＝气体密度ρ_气*气体声速V_气≌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_液远大于超声波从容器壁内进入空气的透射系数K_气。所以当容器内液面低于监测点时，由于透射系数K_气≌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K_液＝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_信)与设定的幅值或幅值对时间积分值(简称设定值V_设)进行比较，当信号值V_信大于设定值V_设时判定液位低于监测点，当信号值V_信小于设定值V_设时判定液位高于监测点。

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V_信变化大，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V_信差别很大，需要对于每个容器人工现场标定设定值V_设，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。

发明内容：

本发明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。

本发明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、主测量头和副测量头，所述主测量头和副测量头都安装在容器壁外侧，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。

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。

基于所述系统的测量方法，包括以下步骤：

(1)吸附在容器外壁的主测量头和副测量头分别按照一定的时间间隔交替向容器内发射超声波并采集反射回来的超声波信号值；

(2)用主测量头的信号值减副测量头的信号值得到信号差值；