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    置換式校核系統(tǒng)技術(shù)方案

    技術(shù)編號(hào):2536668 閱讀:236 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
    為一種對(duì)于使用電容式傳感器的液位測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校核的方法及裝置.方法為在傳感器充滿或部分充滿時(shí)模擬空態(tài)各傳感器及其連接電纜的各種電氣效應(yīng).使用順次平橫技術(shù)和一個(gè)傳統(tǒng)電橋,調(diào)節(jié)一個(gè)精密的高穩(wěn)定可變阻抗器,分別地對(duì)空態(tài)條件下每一傳感器及電纜組合體的各種效應(yīng)進(jìn)行模擬.可變阻抗器的設(shè)定值被記錄下來(lái),日后當(dāng)各傳感器已不再是空態(tài)的時(shí)候重現(xiàn)這些設(shè)定值,從而可以每次一個(gè)地重新建立每一傳感器電纜組合體的各種電氣效應(yīng).(*該技術(shù)在2005年保護(hù)過(guò)期,可自由使用*)

    【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
    本專利技術(shù)可概括為測(cè)量系統(tǒng)的一種校核技術(shù),其特點(diǎn)是能夠精確地重現(xiàn)電容式傳感器及其內(nèi)連電纜在指定條件下的電氣效應(yīng)。 用以確定儲(chǔ)罐內(nèi)液面高度的計(jì)量系統(tǒng)有多種型式。其中包括有機(jī)械型(即浮子型)、超聲型、和光學(xué)型系統(tǒng)。當(dāng)所儲(chǔ)存的是高揮發(fā)性液體,諸如液態(tài)天然氣(LNG)之類的情況下,特別需要有一種極為精確、可靠而又能盡量減少維護(hù)工作的計(jì)量系統(tǒng),因?yàn)榇蜷_(kāi)儲(chǔ)罐進(jìn)行檢修牽涉到許多安全問(wèn)題,還要花錢。 美國(guó)專利3,301,056號(hào)、3,533,286號(hào)及3,797,311號(hào)所披露的一個(gè)系統(tǒng)就是專門適應(yīng)這種用途的。在這個(gè)系統(tǒng)中,有一個(gè)電容式傳感器沿儲(chǔ)罐高度方向伸展布置,液體可在它的電極之間升降,傳感器的電容量則根據(jù)電極之間液位的高低而定。傳感器的電容量由與之相連的電子控制裝置測(cè)出,再將一個(gè)相同結(jié)構(gòu)的參考傳感器全部浸于儲(chǔ)液內(nèi)并測(cè)得其電容量,對(duì)比這兩個(gè)電容量就能得到液面高度的讀數(shù)。 通常,當(dāng)LNG從一個(gè)儲(chǔ)罐轉(zhuǎn)移到另一儲(chǔ)罐,例如從船裝儲(chǔ)液艙卸到岸基裝置中去的時(shí)候,要轉(zhuǎn)讓所有權(quán)并涉及貨幣交換。由于常常是關(guān)系到幾百萬(wàn)立方英尺的LNG,即使測(cè)量誤差不到百分之一,在貿(mào)易額上也會(huì)引起巨大的差錯(cuò)。因此,最好要按規(guī)定的時(shí)間和在每次修理電子器件之后,對(duì)液面計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行校核。 校核工作的典型做法是以儲(chǔ)罐完全排空流體后傳感器的讀數(shù)建立一參考基底值,以此為起點(diǎn)校核傳感器電容的零點(diǎn)值及滿量程值。在操作中,為了保證精確確定液面,必須做到(1)設(shè)法從量得的傳感器電容量中扣除這一基底值;(2)設(shè)法利用這一基底值建立一項(xiàng)全系統(tǒng)的比例系數(shù)。但遺憾的是,在液體轉(zhuǎn)移過(guò)程中,無(wú)論是排液的罐還是受液的罐,里面通常總是存有部分液體,正如岸上的受液罐事實(shí)上不會(huì)有空著的時(shí)候。這樣,要直接測(cè)量空態(tài)的傳感器往往是不可能的。 到目前為止,在校核時(shí)要把連接傳感器與電子控制單元的電纜與控制裝置斷開(kāi),代之以若干可調(diào)的精密電容器,這些電容器按照實(shí)驗(yàn)室量得的每一傳感器的“空態(tài)”值予以設(shè)定。然而,這樣做并未考慮到測(cè)量系統(tǒng)連接電纜的電氣效應(yīng)。對(duì)于船裝儲(chǔ)液艙,這些電纜大約長(zhǎng)250米,岸基裝置上則長(zhǎng)達(dá)750米左右。把傳感器與控制裝置連接起來(lái)時(shí),電纜會(huì)帶來(lái)額外的電容量、阻抗和與傳輸有關(guān)的各種效應(yīng),這些效應(yīng)對(duì)控制裝置所產(chǎn)生的網(wǎng)路效應(yīng)與傳感器本身所產(chǎn)生的效應(yīng)是不同的。電纜端部電壓的幅度和相位都和傳感器處的電壓相異。如果這些影響都不予以考慮,勢(shì)必會(huì)危及校核工作以及隨后的測(cè)量工作的精確性。 傳統(tǒng)校核方法的另一缺點(diǎn)是在運(yùn)輸或安裝過(guò)程中由于搬運(yùn)不小心而發(fā)生的。此時(shí),傳感器電容量會(huì)偏離實(shí)驗(yàn)室中的原始數(shù)值。在類似船裝儲(chǔ)液艙那種惡劣工作環(huán)境中,傳感器在系統(tǒng)的整個(gè)使用期限內(nèi),其電容量會(huì)遭受更多的微量改變。這樣,傳統(tǒng)地依照實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校核就會(huì)產(chǎn)生各種微量誤差。 此外,傳統(tǒng)的校核方法還有一個(gè)缺點(diǎn),因?yàn)殡娙菔絺鞲衅魍ǔ6际怯蓭讉€(gè)分段組成的,為了同時(shí)要模擬整個(gè)傳感器,需要若干個(gè)精密電容器,每個(gè)電容器對(duì)應(yīng)一個(gè)分段。然而這些電容器過(guò)于笨重,且價(jià)格昂貴,使工作更加復(fù)雜了。 鑒于此,本專利技術(shù)的目的就在于要提供一種校核儀,它可以精確復(fù)制電容式傳感器及其有關(guān)的內(nèi)連電纜在預(yù)定條件下的電氣效應(yīng)。 本專利技術(shù)還有一個(gè)目的,就是要提供一種與現(xiàn)行通用的各種儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)易于連接的校核儀。 本專利技術(shù)的校核技術(shù)適用于下列型式的測(cè)量系統(tǒng)該系統(tǒng)具有若干個(gè)測(cè)量傳感器、一套控制裝置及若干電纜,每一電纜將一個(gè)傳感器與控制裝置相連接,而且其中有的傳感器及其連接電纜的電特性又影響了測(cè)量工作的正常運(yùn)行。確切說(shuō)來(lái),本技術(shù)先是逐個(gè)地將若干傳感器按預(yù)定的條件設(shè)置。隨即按照傳感器及其連接電纜的組合體對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)所產(chǎn)生影響效應(yīng)的數(shù)值,去設(shè)定一個(gè)可調(diào)阻抗器,并將此保留對(duì)于傳感器及其連接電纜的每個(gè)組合體都要重復(fù)這一過(guò)程。此后,只要有一個(gè)或多個(gè)傳感器不能再按預(yù)定條件工作時(shí),就要?jiǎng)佑靡粋€(gè)置換校核器網(wǎng)路,該網(wǎng)路具有若干個(gè)可變阻抗通道,對(duì)傳感器及其內(nèi)連電纜的每一組合體都配有一個(gè)通道。再把所有傳感器及其電纜與控制裝置連接。按照某個(gè)傳感器及其電纜的組合在事先已保留的數(shù)值去設(shè)定可變阻抗器,并按照可變阻抗器的設(shè)定值在置換校核器網(wǎng)路的相應(yīng)通道中再現(xiàn)這個(gè)組合的電效應(yīng)。對(duì)于每一個(gè)保留值都重復(fù)施行這些步驟之后,就將各個(gè)可變阻抗通道與控制裝置相連接,以之代替各個(gè)傳感器及電纜。這樣,就可以把某一指定的傳感器及其電纜在預(yù)定條件下的影響效應(yīng)施加到控制裝置上去,從而使測(cè)量系統(tǒng)得以補(bǔ)償類似的一切效應(yīng)。 在本專利技術(shù)的一項(xiàng)具體實(shí)施模型中,一個(gè)多段傳感器裝置的電效應(yīng)在置換較核器內(nèi)是這樣建立的,首先,在沒(méi)有液體的條件下將傳感器某個(gè)分段及其電纜接入一個(gè)電橋,使其與裝在測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路處于平衡狀態(tài)。由一個(gè)電子控制裝置向電橋發(fā)出一個(gè)測(cè)試信號(hào),調(diào)節(jié)這個(gè)一級(jí)可變網(wǎng)路直至達(dá)到平衡,這表示已經(jīng)補(bǔ)償了傳感器及其電纜的影響效應(yīng)。在電橋中原為傳感器及電纜的位置上,改接一個(gè)具有長(zhǎng)期穩(wěn)定特性的高精度的可變阻抗標(biāo)準(zhǔn)器,并將它調(diào)節(jié)到與一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路相平衡,標(biāo)準(zhǔn)器以經(jīng)過(guò)國(guó)家研究機(jī)構(gòu)檢定者為佳。對(duì)每個(gè)傳感器及其電纜都要重復(fù)施行這個(gè)過(guò)程,就能得到阻抗標(biāo)準(zhǔn)器的相應(yīng)設(shè)定,這一設(shè)定應(yīng)留作為測(cè)定基準(zhǔn)點(diǎn),將來(lái)可據(jù)此恢復(fù)原始條件。 以后在進(jìn)行校核工作時(shí),要按此順序逆向運(yùn)行,也就是說(shuō),要先將阻抗標(biāo)準(zhǔn)器按以前已記錄的狀態(tài)設(shè)定,反過(guò)來(lái)再去平衡一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路,這可使一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路恢復(fù)原始狀態(tài)。這里有一個(gè)寶貴的優(yōu)點(diǎn),即所用的標(biāo)準(zhǔn)器是緊緊追隨國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的。日后,被保留的數(shù)值就可以被復(fù)制而與以前曾記錄過(guò)原始數(shù)據(jù)的某個(gè)物理裝置無(wú)關(guān)。 下一步,把標(biāo)準(zhǔn)器斷開(kāi),在它的位置上接入-可變阻抗、傳輸導(dǎo)納裝置(即“置換校核器”)的一個(gè)通道并進(jìn)行調(diào)節(jié),使其與一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路相平衡。這樣處理的最后結(jié)果是傳感器分段及其電纜的電特性,和以前在預(yù)定條件下所具有的特性同樣準(zhǔn)確,而被“置換”到置換校核器上去了,而且不用測(cè)量這些特性的絕對(duì)值。 對(duì)每一組傳感器及其電纜重復(fù)施行這一過(guò)程,直至置換校核器被“調(diào)制”成為可以模擬整個(gè)傳感器裝置的每一分段及其各個(gè)連接電纜為止。在這之后,置換校核器就可準(zhǔn)確無(wú)誤地代替?zhèn)鞲衅骷捌潆娎|整個(gè)裝置,當(dāng)對(duì)傳感器的每一分段進(jìn)行控制裝置的零位和滿程校核調(diào)節(jié)時(shí),就無(wú)須顧及儲(chǔ)罐中存有多少液體了。 圖解的簡(jiǎn)要說(shuō)明 下面將對(duì)本專利技術(shù)的大量特點(diǎn)及優(yōu)越性詳加說(shuō)朋,并附有圖解如后 圖1 為傳統(tǒng)的電容式液位計(jì)量系統(tǒng)的部分草圖; 圖1A為圖1的局部修改草圖,表示用可變電容標(biāo)準(zhǔn)器代替電容式傳感器及其電纜的情形; 圖2 按本專利技術(shù)進(jìn)行修改后的測(cè)量系統(tǒng)草圖,包括一個(gè)置換校核器網(wǎng)路; 圖2A為圖2的局部草圖,表示使用校核標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)的接線; 圖2B為圖2的局部草圖,表示使用置換校核器時(shí)的接線。 現(xiàn)在參看圖1,圖中示出了傳統(tǒng)的儲(chǔ)罐測(cè)量系統(tǒng),包括一個(gè)電容式儲(chǔ)罐液位傳感器11,它由同軸電纜14A、14B、14C與一套電子制裝置相連接,該控制裝置以參考號(hào)13統(tǒng)一表示。這一傳感器是普遍用于船舶或岸基儲(chǔ)存于施各類儲(chǔ)罐的組合式傳感器的典型代表,在每一儲(chǔ)罐中,傳感器都與控制裝置相連接。電容式傳感器包含有連成一體的圓柱形外電極15和圓柱形內(nèi)電極16,后者又分為許多分段16A、16B、16C等等。每個(gè)傳感器都在其相應(yīng)的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

    【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
    一種用以校核具有下列型式的測(cè)量系統(tǒng)的方法,該測(cè)量系統(tǒng)具有若干個(gè)測(cè)量用傳感器、一套控制裝置及若干電纜,每一上述電纜將一個(gè)上述傳感器與上述控制裝置相連接,在該系統(tǒng)中,一個(gè)傳感器及其連接電纜的組合體對(duì)該系統(tǒng)所作之測(cè)量工作具有影響效應(yīng),該方法由下列步驟組成:(A)按預(yù)定條件設(shè)定上述若干傳感器中之一個(gè);(B)按照該傳感器之一及其連接電纜的組合體對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)所產(chǎn)生影響效應(yīng)之?dāng)?shù)值去設(shè)定一個(gè)可變阻抗器;(C)保留該可變阻抗器的該值;(D)對(duì)該若干個(gè)傳感器中的每一個(gè)及其連接電纜 重復(fù)施行(A)至(C)各步驟:(E)日后當(dāng)上述傳感器中至少有一個(gè)已不處于上述測(cè)定條件時(shí),執(zhí)行下列各步驟:(1)設(shè)置一個(gè)置換校核器網(wǎng)路,包括若干個(gè)可變阻抗通道,每一傳感器及其電纜的組合體至少要有一個(gè)這種通道;(2)按照指定的一 個(gè)傳感器與電纜組合體于事先已保留的數(shù)值去設(shè)定可變阻抗器;(3)按照(E)(2)步驟所形成的可變阻抗器狀態(tài),在上述若干個(gè)可變阻抗通道中的一個(gè)相應(yīng)的通道上重現(xiàn)該指定傳感器及電纜組合體的上述效應(yīng);(4)對(duì)每一個(gè)上述保留值重復(fù)施行(E)(2 )至(E)(3)各步驟;(5)有選擇地將上述若干個(gè)可變阻抗通道與該控制裝置相連接,以之代替上述若干傳感器及上述若干電纜,從而把在上述預(yù)定條件下選中的一個(gè)傳感器及其連接電纜的影響效應(yīng)施加到該測(cè)量系統(tǒng)上去;借此方法即可把在上述預(yù)定條件下 的所有傳感器及其連接電纜的各種效應(yīng)在測(cè)量系統(tǒng)中模擬出來(lái)。...

    【技術(shù)特征摘要】
    1、一種用以校核具有下列型式的測(cè)量系統(tǒng)的方法,該測(cè)量系統(tǒng)具有若干個(gè)測(cè)量用傳感器、一套控制裝置及若干電纜,每一上述電纜將一個(gè)上述傳感器與上述控制裝置相連接,在該系統(tǒng)中,一個(gè)傳感器及其連接電纜的組合體對(duì)該系統(tǒng)所作之測(cè)量工作具有影響效應(yīng),該方法由下列步驟組成(A)按預(yù)定條件設(shè)定上述若干傳感器中之一個(gè);(B)按照該傳感器之一及其連接電纜的組合體對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)所產(chǎn)生影響效應(yīng)之?dāng)?shù)值去設(shè)定一個(gè)可變阻抗器;(C)保留該可變阻抗器的該值;(D)對(duì)該若干個(gè)傳感器中的每一個(gè)及其連接電纜重復(fù)施行(A)至(C)各步驟(E)日后當(dāng)上述傳感器中至少有一個(gè)已不處于上述測(cè)定條件時(shí),執(zhí)行下列各步驟(1)設(shè)置一個(gè)置換校核器網(wǎng)路,包括若干個(gè)可變阻抗通道,每一傳感器及其電纜的組合體至少要有一個(gè)這種通道;(2)按照指定的一個(gè)傳感器與電纜組合體于事先已保留的數(shù)值去設(shè)定可變阻抗器;(3)按照(E)(2)步驟所形成的可變阻抗器狀態(tài),在上述若干個(gè)可變阻抗通道中的一個(gè)相應(yīng)的通道上重現(xiàn)該指定傳感器及電纜組合體的上述效應(yīng);(4)對(duì)每一個(gè)上述保留值重復(fù)施行(E)(2)至(E)(3)各步驟;(5)有選擇地將上述若干個(gè)可變阻抗通道與該控制裝置相連接,以之代替上述若干傳感器及上述若干電纜,從而把在上述預(yù)定條件下選中的一個(gè)傳感器及其連接電纜的影響效應(yīng)施加到該測(cè)量系統(tǒng)上去;借此方法即可把在上述預(yù)定條件下的所有傳感器及其連接電纜的各種效應(yīng)在測(cè)量系統(tǒng)中模擬出來(lái)。2、據(jù)權(quán)項(xiàng)1的方法,在其中該設(shè)定步驟包括將該傳感器置于排空的狀態(tài)下。3、據(jù)權(quán)項(xiàng)1的方法,在其中該傳感器是電容式的,該控制裝置是電氣式的,該效應(yīng)是一種有關(guān)阻抗與傳輸?shù)男?yīng)。4、據(jù)權(quán)項(xiàng)3的方法,其中所謂設(shè)定一個(gè)可變阻抗器的步有將該傳感器及電纜的組合體置于一個(gè)電橋的一個(gè)臂上、使其與一個(gè)一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路同處于互相抗衡的關(guān)系;調(diào)節(jié)該一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路之阻抗使其抵銷該傳感器與電纜之組合體;以該可變阻抗器替換電橋內(nèi)的上述傳感器及電纜組合體;調(diào)節(jié)該可變阻抗器之阻抗使其抵銷該一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路。5、據(jù)權(quán)項(xiàng)4的方法,在其中該可變阻抗器具有阻抗長(zhǎng)期穩(wěn)定之特征。6、據(jù)權(quán)項(xiàng)4的方法,在其中所謂重現(xiàn)該效應(yīng)的各步驟包括調(diào)節(jié)該一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路之阻抗使其抵銷按(E)(2)各步驟所形成的該可變阻抗器;在電橋內(nèi)以該可變阻抗器調(diào)換該置換校核網(wǎng)路的上述可變阻抗通道;調(diào)節(jié)該可變阻抗通道使其抵銷該一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路。7、據(jù)權(quán)項(xiàng)6的方法,在其中該可變阻抗器、該一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路及該可變阻抗通道均具有可變電阻與可變電容之器件。8、一種用以校核具有下列型式的測(cè)量系統(tǒng)的方法,該測(cè)量系統(tǒng)含有若干個(gè)電容式傳感器、及若干電纜,每一上述電纜將一個(gè)上述傳感器與上述控制裝置相連接,在該系統(tǒng)中一個(gè)傳感器及其連接電纜的組合體對(duì)該系統(tǒng)所作之測(cè)量工作具有與阻抗及傳輸相關(guān)的效應(yīng),該方法由下列各步驟組成(A)按預(yù)定條件設(shè)定上述若干個(gè)電容式傳感器;(B)將下列二者連接在一個(gè)電橋的相對(duì)的兩個(gè)臂上(ⅰ)該電容式傳感器及連接電纜之組合體;(ⅱ)一個(gè)一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路;(C)調(diào)節(jié)該一級(jí)可變阻抗網(wǎng)路使...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:布蘭查德舍伯恩威廉斯
    申請(qǐng)(專利權(quán))人:福克斯布洛公司
    類型:發(fā)明
    國(guó)別省市:US[美國(guó)]

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