【技术实现步骤摘要】
本申请涉及液位测量，特别是涉及一种转向器及其设计方法、液位测量系统及方法。
技术介绍
1、专利zl 202210413543.0“确定方法、系统、反射器、立罐外测液位计及其安装方法”公开的用超声波从立罐外测量液位的聚焦型外测液位计，在立罐侧壁外安装探头向立罐内发射超声波信号，所述超声波穿透立罐侧壁进入立罐内的液体里，射向抛物面的聚焦转向器，被抛物面聚能转向器反射后平行地，无散射衰减地射向液面，再被液面反射射向所述聚焦转向器，被聚焦转向器反射聚焦射向原来射入超声波的立罐侧壁内侧的位置，穿透罐壁被所述发射超声波的探头接收。根据探头对于超声波信号的发射时刻，接收时刻的差值和超声波在所述待测液体里的声速计算出立罐液位。所述超声波的声速用测量已知的立罐内的校准器长度或立罐直径计算得到。此项聚焦转向器方法在立罐上，使超声波回波信号与不使用抛物面聚焦转向器反射的方法相比，增强了几十倍，而且信号稳定，从而解决了长期以来存在的用外测液位计测量液位回波信号微弱，时有时无，测量不稳定的弊病。但是，该聚焦转向器技术只能把探头安装在立罐侧壁上，因此该聚焦转向器技术只能用于立罐，不能用于球罐、香肠罐及其他异型罐。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种转向器及其设计方法、液位测量系统及方法，可在球罐、香肠罐及其他异型罐的液位测量过程中，提高回波信号的强度，并避免出现闪烁提高稳定性。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种转向器，包括：平面反射面和抛
4、第二方面，本申请提供一种液位测量系统，包括：测量探头和上述的转向器；测量时，所述测量探头设置在待测罐体的外部，用于向所述待测罐体内发射机械振动波；其中，所发射机械振动波的主波束为机械振动波主波束；所述转向器设置在待测罐体内，所述转向器的平面反射面位于所述机械振动波主波束的发射方向上。
5、第三方面，本申请提供一种液位测量方法，所述液位测量方法应用上述的转向器，所述液位测量方法包括：将测量探头设置在待测罐体外壁的测量位置；在待测罐体内安装转向器以使转向器的平面反射面位于测量探头的发射方向上，以及，抛物面反射面位于一次反射波束的传输路径上，且所述抛物面反射面能够对所述一次反射波束进行反射，形成竖直向上的二次反射波束；其中，所述一次反射波束是平面反射面对机械振动波主波束进行反射得到的；所述发射方向与所述待测罐体外壁的测量位置处的切平面垂直；利用测量探头向待测罐体发射机械振动波；所发射的机械振动波的主波束为所述机械振动波主波束；所述机械振动波主波束穿过待测罐体时，其中心轴与待测罐体外壁的交点为所述测量位置，与待测罐体内壁的交点为所述第一预设点t；记录测量探头发射机械振动波的时刻和接收到液面回波的时刻；其中，测量探头发射机械振动波的时刻和接收到液面回波的时刻用于计算待测罐体的液位。
6、第四方面，本申请提供了一种上述的转向器的设计方法，所述设计方法包括：选定待测罐体的测量位置t1，并确定测量位置t1处待测罐体外壁的水平倾斜角，作为机械振动波的出射端面的水平角β；根据水平角β确定平面反射面的安装位置与安装角度；平面反射面的安装位置位于机械振动波主波束的发射方向上；所述平面反射面的安装角度为平面反射面与竖直方向的夹角，其数值为α/2；其中，α+β＝90°；所述安装位置作为所述平面反射面的第一特征点δ；根据所述安装位置和安装角度，确定第一预设点t对于所述平面反射面的镜面对称点t’，作为抛物面反射面的焦点；所述第一预设点t为所述机械振动波主波束穿过待测罐体时，其中心轴与待测罐体内壁的交点；其中，过镜面对称点t’、第一特征点δ、第二特征点o的直线是水平直线；确定沿目标方向与所述焦点距离为p的点为第二特征点o；所述目标方向为由所述焦点指向所述第一特征点δ的方向；根据所述第二特征点o以及所述焦点，确定目标抛物面；其中，所述目标抛物面上的部分曲面作为抛物面反射面，或者，所述目标抛物面作为抛物面反射面；根据所述安装位置、安装角度及探测强度要求，确定平面反射面的尺寸，得到设计完成后的平面反射面；根据所述目标抛物面确定抛物面反射面的尺寸，得到设计完成后的抛物面反射面。
7、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：
8、本申请提供了一种转向器及其设计方法、液位测量系统及方法。本申请的转向器包括平面反射面和抛物面反射面，本申请利用平面反射面和抛物面反射面的组合技术，把原来只能在立罐上使用的抛物面聚焦转向器技术拓广到了球罐、香肠罐及其他异型罐，使得在罐体任意位置以任意角度安装的探头发出的机械振动波主波束全部变成平行波束无发散损耗的竖直向上射至罐体内的液面，并把液面回波聚焦反射到该探头，增加了回波信号的强度，实现了测量罐体液位稳定，准确的效果，而且可以缩小转向器的体积。具体的，本申请利用平面反射面和抛物面反射面进行两次反射，可使机械振动波主波束形成二次反射波束竖直向上入射至罐体内的液面，也即，在本申请中主波束经转向器转向后，能够以二次反射波束(平行波束)的方式竖直入射至液面，则相对于液面仅有一点与主波束垂直的现有技术，本申请得到的二次反射波束与液面上的多个点垂直，从而可被液面上的多个点垂直反射回转向器，又被转向器中的抛物面反射面和平面反射面反射后，聚焦于第一预设点t，然后穿过罐体被探头接收。因此，采用本申请的技术方案，探头接收的回波信号的强度将高于现有方式，从而提高了回波信号的强度，避免了水面波动时的闪烁现象，提高了稳定性。
9、在本申请中，平面反射面、抛物面反射面与机械振动波之间还满足如下位置关系：从第一预设点t(机械振动波主波束穿过罐体时，其中心轴与罐体内壁的交点)上发射的主波束入射至平面反射面后(与平面反射面交于第一特征点δ)，经反射得到一次反射波束，抛物面反射面位于一次反射波束的传输路径上，一次反射波束的中心轴与平面反射面交于第一特征点δ，与抛物面反射面交于第二特征点o。第一预设点t相对于平面反射面的镜面对称点与抛物面反射面的焦点重合。
10、对于抛物面反射面而言，一次反射波束相当于从平面反射面的镜面对称点发出的，而该镜面对称点又与抛物面反射面的焦点重合，则相当于直接从焦点向抛物面反射面发射波束。根据抛物面特性(过抛物面焦点的机械振动波投射到抛物面上，可得本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种转向器，其特征在于，所述转向器包括：平面反射面和抛物面反射面；
2.根据权利要求1所述的转向器，其特征在于，所述平面反射面与竖直方向的夹角为α/2，其中，α+β＝90°，β为机械振动波主波束的出射端面的水平角。
3.根据权利要求1所述的转向器，其特征在于，所述平面反射面用于对机械振动波主波束进行全部或部分反射，所述抛物面反射面用于对一次反射波束进行全部或部分反射。
4.根据权利要求1所述的转向器，其特征在于，所述焦点与所述第一特征点Δ间的距离为q，所述第一特征点Δ与所述第一预设点T间的距离为q，所述第一特征点Δ和所述第二特征点O之间的距离为p-q，q小于p。
5.一种液位测量系统，其特征在于，所述液位测量系统包括：测量探头和权利要求1-4任一项所述的转向器；
6.根据权利要求5所述的液位测量系统，其特征在于，所述液位测量系统还包括：外测液位计主机；
7.根据权利要求6所述的液位测量系统，其特征在于，计算待测罐体内的液位的公式为：
8.根据权利要求6所述的液位测量系统，其特征在于，所述液位测
9.根据权利要求8所述的液位测量系统，其特征在于，
10.根据权利要求5-9任一项所述的液位测量系统，其特征在于，所述液位测量系统还包括：防波机构；
11.根据权利要求8或9所述的液位测量系统，其特征在于，
12.一种液位测量方法，其特征在于，所述液位测量方法应用权利要求1-4任一项所述的转向器，所述液位测量方法包括：
13.根据权利要求12所述的液位测量方法，其特征在于，还包括：
14.一种权利要求1-4任一项所述的转向器的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
15.根据权利要求14所述的转向器的设计方法，其特征在于，当所述探测强度要求为对机械振动波主波束进行全部反射时，根据所述安装位置、安装角度及探测强度要求，确定平面反射面的尺寸，具体包括：
16.根据权利要求14所述的转向器的设计方法，其特征在于，当所述探测强度要求为对机械振动波主波束进行部分反射时，根据所述安装位置、安装角度及探测强度要求，确定平面反射面的尺寸，具体包括：
17.根据权利要求14-16任一项所述的转向器的设计方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种转向器，其特征在于，所述转向器包括：平面反射面和抛物面反射面；
2.根据权利要求1所述的转向器，其特征在于，所述平面反射面与竖直方向的夹角为α/2，其中，α+β＝90°，β为机械振动波主波束的出射端面的水平角。
3.根据权利要求1所述的转向器，其特征在于，所述平面反射面用于对机械振动波主波束进行全部或部分反射，所述抛物面反射面用于对一次反射波束进行全部或部分反射。
4.根据权利要求1所述的转向器，其特征在于，所述焦点与所述第一特征点δ间的距离为q，所述第一特征点δ与所述第一预设点t间的距离为q，所述第一特征点δ和所述第二特征点o之间的距离为p-q，q小于p。
5.一种液位测量系统，其特征在于，所述液位测量系统包括：测量探头和权利要求1-4任一项所述的转向器；
6.根据权利要求5所述的液位测量系统，其特征在于，所述液位测量系统还包括：外测液位计主机；
7.根据权利要求6所述的液位测量系统，其特征在于，计算待测罐体内的液位的公式为：
8.根据权利要求6所述的液位测量系统，其特征在于，所述液位测量系统还包括：校准器和校准探头；所述校准器包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：王定华，王璞，王瑞，
申请(专利权)人：西安定华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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