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抗輻射的導波雷達液位計

發布:2021/9/9 10:58:08人氣:563
技術領域
本發明涉及核安全液位可靠測量技術領域,具體涉及液位測量技術的一種抗輻射的導波雷達液位計。
 
背景技術
導波雷達液位計是工業中的一種液位測量儀表,可以對液體、顆粒及漿料進行連續物位測量,測量不受溫度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。其中,導波雷達液位計的工作原理為:由儀表輸出的脈沖信號沿著導波雷達液位計的導波桿傳播,當該脈沖信號傳播到導波桿和液面的接觸位置時,由于脈沖信號的特征阻抗發生變化,就會在液面處產生回波信號,進而,儀表通過計算發射脈沖信號和回波信號的時間差,從而得到被測介質的液位。
一種防結晶導波雷達液位計,其技術方案要點是包括表頭、導波桿以及連接表頭與導波桿的密封連接體,其工作原理是由表頭發射一束電磁波,電磁波以光速沿金屬導波桿向下傳播,遇到被測物質時部分電磁波被反射回表頭,通過測量電磁波發射和返回的時間,計算得出液位高度。導波桿包括鋼纜、鋼纜自由端固定有重錘,鋼纜上設置了金屬浮臺。該專利突出優勢是在所述底座與所述信號傳導桿之間嵌設有保溫套管。通過結構上密封設置的由聚四氟乙烯制成的保溫套管,結晶在表頭和密封連接體處的結晶物不再影響表頭和密封連接體處電磁波的傳導,確保液位測量的正常進行。
但是,該專利具有以下缺點:
設置在表頭和密封連接體處導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,現場使用時不僅有往儲罐或水池中掉落異物的風險,且在核電站等有大量核輻射區域,無法正常使用:該專利僅可起到在表頭和密封連接體處的結晶物不影響液位測量的功能,若待測液體量程變化較大,結晶物在下部導波桿上時,仍無法實現防結晶功能,如結晶物處于金屬浮臺附近時,待液位再發生較大幅度變化,如果結晶物不能再次溶解,則將卡住金屬浮臺,造成低介電常數的液體無法測量;發射電磁波和接收電磁波、測量電磁波發送和接收的時間以及計算液位高度,全部在表頭內完成,故表頭內含信號處理類電子器件,該類器件在有大量核輻射的區域,無法正常使用。
一種導波雷達液位計,其包括液位計主體、導波桿、固定法蘭、保護套管、導波桿固定架、同心異徑管和保護套管固定架,尤其涉及測量帶攪拌器的攪拌裝置內固液混合物液位的導波雷達液位計。該專利優點在于:使用安裝在保護套管內的導波雷達液位計測量液位,保證了液位實時測量的準確性,且不受攪拌器運轉影響,有效的避免了虛假液位的出現,保證工藝生產的連續正常運行;檢修導波雷達液位計時,不需要清空設備內介質,易于檢修維護。
該雷達液位計具有以下缺點:
需要提前在儲罐等需測量液位的裝置內安裝好套管固定架及同心異徑管,只能適用于新建工程,對于已儲有不可排空液體的儲罐等裝置無法安裝;導波桿固定架采用陶瓷等非金屬、耐高溫材料制成,導波桿固定架的側端面與保護套管內壁滑動接觸,在運輸、安裝或運行時,一且套管發生晃動或振動,若使用陶瓷,則被碰撞時容易破碎,有異物掉落的風險,其它類非金屬材料在核輻射、腐蝕及硼酸溶液中性能會大幅下降,不適用于核電站核輻射的硼酸水液位的測量;液位計主體全部安裝在儲罐等需測量液位的裝置的頂部,液位計主體內均含信號處理類電子器件,該類器件在有大量核輻射的區域,無法正常使用。
一種導波雷達液位計,該液位計包括:信號發射單元、信號放大單元、信號接收單元和處理器。工作原理為:由儀表輸出的脈沖信號沿著導波雷達液位計的導波桿傳播。當該脈沖信號傳播到導波杄和液面的接觸位置時,由于脈沖信號的特征阻抗發生變化,就會在液面處產生回波信號,儀表通過計算發射脈沖信號和回波信號的時間差,從而得到被測介質的液位。信號放大單元對不同幅值的回波信號所放大的倍數不同。這樣,經過信號放大單元放大后的回波信號更有利于處理器的識別,從而提高了導波雷達液位計的檢測范圍,該專利對小介電常數液體回波信號弱不易識別的難題提供了一種解決方案。
該雷達液位計具有以下缺點:
該液位計主要為可自動選擇的信號放大單元,側重于導波雷達液位計的信號處理部分,沒有對導波雷達的組成結構、測量性能進行描述;
該液位計涉及到的單片機、存儲器、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。
該液位計沒有對分體式導波雷達液位計提出相關描述。
綜上,上述公開的專利無法應用于核電站等有大量核輻射區域內,測量精度容易受結晶物等的影響,并且其結構設計的強度不夠,容易損壞。
 
發明內容
有鑒于此,本發明的主要目的在于提供一種抗輻射的導波雷達液位計,通過將導波雷達液位計做成分體式結構并優化導波結構,解決了導波雷達液位計可耐受大劑量核輻射的問題,同時,由于優化了導波結構,進而進一步提升了回波信號的強度,可用于測量低介電常數的液體。
本發明采用的技術方案為,一種抗輻射的導波雷達液位計,包括位于遠端的表頭裝配到一起導波頭和導波結構;
所述表頭包括處理器及其分別連接的信號發射單元和信號接收單元,所述信號接收單元與處理器之間還連接有信號放大單元;
所述導波頭的內部設有射頻連接頭,用于連接低衰減系數的射頻電纜,與所述表頭的信號發射單元和信號接收單元通信;
所述導波結構包括金屬套管,所述金屬套管的頂部通過法蘭盤連接固定,其內部設有導波桿或纜,該導波桿或纜的一端穿過所述法蘭盤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,通過將含有處理器、信號發射單元、信號接收單元等電子器件的表頭安裝于端的非核輻射的場所,通過低衰減系數的射頻電纜與位于核輻射場所的表頭和導波結構進行連接,使表頭免受輻射、腐蝕影響,同時,導波結構的外部采用金屬套管,可耐受大劑量核輻射和腐蝕,該金屬套管結合導波杅或纜,還可增強回波信號,以測量低介電常數的液體,同時還能保證結構強度,不容易被碰撞損壞,適用于復雜的測量環境中進一步改進,還包括導波結構固定架,包括:
主體,主體中部具有用于卡在被測罐體或水池頂端邊緣的朝下的四槽,主體遠離被測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置的通孔,該通孔可穿過所述金屬套管,并托接所述法蘭盤。
進一步改進,所述導波結構固定架的主體中部還具有設置于其頂部的線槽,所述射頻電纜的一部分位于該線槽內設置。
由上,在對需要測量液位的被測罐體或水池進行測量時,需要將導波結構從被測罐體或水池的頂端伸入到罐體或水池中,其中導波結構在罐體或水池中容易擺動,無法保持垂直不動的狀態,因此通過使導波結構架主體部分的一端卡接在罐體或水池頂端邊緣,另一端設置通孔將導波結構套接,同時還能托接住法蘭盤,使導波結構在罐體或水池內保持搭垂直不動。
進一步改進,所述金屬套管的底部還設有限位鎖緊結構,用于將所述導波桿或纜轎直鎖緊,該限位鎖緊結構包括供所述導波杄或纜伸縮的限位孔和將杄或纜拉直的自鎖螺母。由上,由于導波桿或纜在金屬套管內,可能會出現彎曲,通過金屬套管底部的限位孔,使導波介質穿過該限位孔進行矯直后,由自鎖螺母將該限位孔及導波杄或纜鎖緊,保證導波介質在金屬套管中為垂直于液面的狀態,保證測量精度。
進一步改進,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液體的液位信息.。
進一步改進,所述導波頭、導波結構和導波結構固定架均采用耐高溫、耐腐蝕、耐輻射的金屬材料。
由上,對位于高溫高濕、輻射等嚴酷環境下,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量精度,同時采用金屬材料可保證該導波雷達液位計的強度,避免碰撞造成損壞,影響測量精度。
 
附圖說明
圖1為本發明的抗輻射的導波雷達液位計的原理示意圖;

圖2為本發明的導波結構固定架的結構示意圖;

圖3為本發明的表頭中電子部件的電路模塊圖;

圖4為本發明的一種實施例中導波結構的結構示意圖

圖5為本發明的又一種實施例中導波結構的結構示意圖。


具體實施方式
下面參照附圖1-圖5對本發明提供的抗輻射的導波雷達液位計的具體實施方式進行詳細介紹。
圖1所示的本發明抗輻射的導波雷達液位計的原理示意圖中,該導波雷達液位計,包括表頭100、導波頭300、導波結構400,其中所述表頭100通過低衰減的射頻電纜200與所述導波頭300連接,所述導波頭300與所述導波結構400通過法蘭盤500連接,可通過高密封等級的表殼密封導波頭,從而實現一套完整的導波雷達液位計結構。
如圖2所示,為便于安裝,本導波雷達液位計還包括有導波結構固定架600,該導波結構固定架600的主體部分的中部具有用于卡在被測罐體或水池頂端邊緣的朝下的凹槽610,中部還具有設置于其頂部的線槽,所述射頻電纜200的一部分位于該線槽內設置,主體遠離被測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;
由于對需要測量液位的被測罐體或水池進行測量時,需要將導波結構400從被測罐體或水池的頂端或其他開口伸入到罐體中,其中導波結構400在罐體或水池中容易擺動,無法保持垂直不動的狀態,因此需要通過導波結構固定架600的通孔630將導波結構套接同時還能托接固定住法蘭鹽500,然后通過主體另一端的凹槽和配置部將該固定架固定在被測罐體或水池的頂端邊緣,使導波雷達液位計在罐體或水池內保持垂直不動。
所述表頭100為本發明導波雷達液位計的電子部件,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通過控制信號發射單元120發射脈沖信號,信號接收單元130接收反饋回來的信號,并經過信號放大單元140放大后,發送至處理器進行分析處理,發射裝置與被測液體表面的距離同脈沖在其間的傳播時間成正比,經計算可得出液位高度,計算得出的液位高度可由顯示單元150進行顯示;
所述導波頭300為本發明導波雷達液位計的中轉部分,其內部設有雙通射頻連接頭及異型射頻連接頭等;在實際應用中,由于核電站多為高溫高濕、強腐蝕、強輻射的環境,采用低衰減射頻電纜和射頻連接頭連接的方式,使表頭和導波結構變成分體式,將信號發射單元、放大單元、接收單元和處理器等電子部件的表頭放置在無核輻射、無高溫高濕或高壓的緩和環境中,延長了表頭中電子部件的使用壽命。
所述導波結構400采用同軸金屬套管和導波桿或纜結合的方式,利用金屬套管將導波桿或纜保護起來,一方面利用金屬特性,增強回波信號,滿足測量低介電常數液體的要求,另一方面采用耐高溫、耐腐蝕的金屬材料例如不銹鋼增強了導波結構的強度,不容易被碰撞損壞,同時還能保證在高輻射、腐蝕場所中的導波性能;
如圖4所示的導波結構的結構示意圖中,所述導波結構400包括金屬套管420,該金屬套管420的上端通過法蘭盤500連接固定,其內部設有金屬導波桿410,該金屬導波桿410的上端穿過所述法蘭盤500,與所述導波頭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的底部設有限位孔和自鎖螺母430,所述金屬導波桿410的下端穿過該限位孔進行矯直后,由自鎖螺母430進行鎖緊,從而保證金屬導波桿410在金屬套管420中為
垂直于液面的狀態,避免測量精度受到導波桿彎曲的影響;
本發明提供的導波雷達液位計在對液面進行液位測量時,由表頭100中的信號射單元120發送脈沖信號,該脈沖信號經過射頻電纜200的傳輸后,傳輸到導波結構400中的金屬導波桿410,由于該導波結構400一部分位于液面以下,當金屬導波桿410中的脈沖信號到達液面時,液面反射回的脈沖信號會重新經過該金屬導波桿410回傳到表頭100的信號接收單元130,經過信號放大單元140的放大后發送到處理器110中進行運算,計算得出的液位
高度,由顯示單元150進行顯示。
根據實際安裝要求或使用要求,如圖5所示的又一實施例的導波結構的結構示意圖中,所述金屬套管420內還可選用金屬導波纜440,該金屬導波纜440同樣需要限位孔和自鎖螺母430進行矯直鎖緊,以保證垂直。
綜上,本發明提供的導波雷達液位計通過做成分體式結構并優化導波結構,解決了導波雷達液位計可耐受大劑量核輻射的問題,同時,由于優化了導波結構,進而進一步提升了回波信號的強度,可用于測量低介電常數的液體;除解決了上述現有技術中的問題外,請列舉本發明還有哪些附加價值;
提供了在高溫高濕、強輻射等嚴酷環境下液體測量的一種技術方案;提供了對低介電常數液體進行有效測量的一種導波結構方案。給出了在役環境中(液體不可排空條件下)導波雷達液位計的安裝方案。
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