[其他]置换式校核系统

说明书

本发明可概括为测量系统的一种校核技术，其特点是能够精确地重现电容式传感器及其内连电缆在指定条件下的电气效应。

用以确定储罐内液面高度的计量系统有多种型式。其中包括有机械型（即浮子型）、超声型、和光学型系统。当所储存的是高挥发性液体，诸如液态天然气（LNG）之类的情况下，特别需要有一种极为精确、可靠而又能尽量减少维护工作的计量系统，因为打开储罐进行检修牵涉到许多安全问题，还要花钱。

美国专利3，301，056号、3，533，286号及3，797，311号所披露的一个系统就是专门适应这种用途的。在这个系统中，有一个电容式传感器沿储罐高度方向伸展布置，液体可在它的电极之间升降，传感器的电容量则根据电极之间液位的高低而定。传感器的电容量由与之相连的电子控制装置测出，再将一个相同结构的参考传感器全部浸于储液内并测得其电容量，对比这两个电容量就能得到液面高度的读数。

通常，当LNG从一个储罐转移到另一储罐，例如从船装储液舱卸到岸基装置中去的时候，要转让所有权并涉及货币交换。由于常常是关系到几百万立方英尺的LNG，即使测量误差不到百分之一，在贸易额上也会引起巨大的差错。因此，最好要按规定的时间和在每次修理电子器件之后，对液面计量系统进行校核。

校核工作的典型做法是：以储罐完全排空流体后传感器的读数建立一参考基底值，以此为起点校核传感器电容的零点值及满量程值。在操作中，为了保证精确确定液面，必须做到：（1）设法从量得的传感器电容量中扣除这一基底值;（2）设法利用这一基底值建立一项全系统的比例系数。但遗憾的是，在液体转移过程中，无论是排液的罐还是受液的罐，里面通常总是存有部分液体，正如岸上的受液罐事实上不会有空着的时候。这样，要直接测量空态的传感器往往是不可能的。

到目前为止，在校核时要把连接传感器与电子控制单元的电缆与控制装置断开，代之以若干可调的精密电容器，这些电容器按照实验室量得的每一传感器的“空态”值予以设定。然而，这样做并未考虑到测量系统连接电缆的电气效应。对于船装储液舱，这些电缆大约长250米，岸基装置上则长达750米左右。把传感器与控制装置连接起来时，电缆会带来额外的电容量、阻抗和与传输有关的各种效应，这些效应对控制装置所产生的网路效应与传感器本身所产生的效应是不同的。电缆端部电压的幅度和相位都和传感器处的电压相异。如果这些影响都不予以考虑，势必会危及校核工作以及随后的测量工作的精确性。

传统校核方法的另一缺点是在运输或安装过程中由于搬运不小心而发生的。此时，传感器电容量会偏离实验室中的原始数值。在类似船装储液舱那种恶劣工作环境中，传感器在系统的整个使用期限内，其电容量会遭受更多的微量改变。这样，传统地依照实验室数据对系统进行校核就会产生各种微量误差。

此外，传统的校核方法还有一个缺点，因为电容式传感器通常都是由几个分段组成的，为了同时要模拟整个传感器，需要若干个精密电容器，每个电容器对应一个分段。然而这些电容器过于笨重，且价格昂贵，使工作更加复杂了。

鉴于此，本发明的目的就在于要提供一种校核仪，它可以精确复制电容式传感器及其有关的内连电缆在预定条件下的电气效应。

本发明还有一个目的，就是要提供一种与现行通用的各种储罐计量系统易于连接的校核仪。

本发明的校核技术适用于下列型式的测量系统：该系统具有若干个测量传感器、一套控制装置及若干电缆，每一电缆将一个传感器与控制装置相连接，而且其中有的传感器及其连接电缆的电特性又影响了测量工作的正常运行。确切说来，本技术先是逐个地将若干传感器按预定的条件设置。随即按照传感器及其连接电缆的组合体对于测量系统所产生影响效应的数值，去设定一个可调阻抗器，并将此保留对于传感器及其连接电缆的每个组合体都要重复这一过程。此后，只要有一个或多个传感器不能再按预定条件工作时，就要动用一个置换校核器网路，该网路具有若干个可变阻抗通道，对传感器及其内连电缆的每一组合体都配有一个通道。再把所有传感器及其电缆与控制装置连接。按照某个传感器及其电缆的组合在事先已保留的数值去设定可变阻抗器，并按照可变阻抗器的设定值在置换校核器网路的相应通道中再现这个组合的电效应。对于每一个保留值都重复施行这些步骤之后，就将各个可变阻抗通道与控制装置相连接，以之代替各个传感器及电缆。这样，就可以把某一指定的传感器及其电缆在预定条件下的影响效应施加到控制装置上去，从而使测量系统得以补偿类似的一切效应。