CN107558510A - 一种储油罐桩基失稳测量系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储油罐桩基失稳测量系统包括光源发射器、第一光纤、光纤集线器、第二光纤、分析器以及测量模块，所述光纤集线器通过所述第一光纤连接所述实心透镜负责收集所述实心透镜中的光信号，所述第二光纤连接所述光纤集线器负责将所述光纤集线器中的光信号引出到所述分析器，所述分析器将回收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度，采用简单的结构实现桩基倾斜角度的测量。本发明还公开了一种储油罐桩基失稳测量方法及装置。

Description

一种储油罐桩基失稳测量系统、方法及装置

技术领域

本发明涉及无损测量技术领域，尤其是一种储油罐桩基失稳测量系统、方法及装置。

背景技术

水平仪是一种测量小角度的常用量具。在机械行业和仪表制造中,用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。气泡水平仪系检验机器安装面或平板是否水平，及测知倾斜方向与角度大小的测量仪器，其外形系用高级钢料制造架座，经精密加工后，其架座底座必须平整，座面中央装有纵长圆曲形状的玻璃管，也有在左端附加横向小型水平玻璃管，管内充满醚或酒精，并留有一小气泡，它在管中永远位于最高点。玻璃筒上在气泡两端均有刻度分划。

电子式水平仪，它用来测量高精度的工具机，如NC车床、铣床、切削加工机床面，其灵敏度非常高，若以测量时可左右偏移25刻度计算，测量工件只在一定的倾斜范围内均可测量。

水平仪应用在石油石化行业主要是用来测量大型的油气罐体的水平位置，桩基失稳监测和罐体易位监测。特别是立式罐体的生产运行过程中，水平度监测非常重要。目前的几种水平仪都不适合石油石化行业的储运生产安全运行要求，气泡水平仪需要人工观测，测量误差大，不能实时测量，不能满足储运生产安全要求；电子水平仪不能达到防爆要求，安装不方便，容易受到噪声干扰。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种储油罐桩基失稳测量系统，能采用简单的结构实现桩基倾斜角度的测量。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种储油罐桩基失稳测量系统，包括光源发射器、第一光纤、光纤集线器、第二光纤、分析器以及测量模块，所述光纤集线器通过所述第一光纤连接所述实心透镜负责收集所述实心透镜中的光信号，所述第二光纤连接所述光纤集线器负责将所述光纤集线器中的光信号引出到所述分析器，所述分析器将回收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度。

作为上述方案的改进，所述光源发射器固定于所述空心凸透镜正下方，发射连续的光信号用于测量待测储油罐桩基失稳的情况。

作为上述方案的改进，所述第二光纤为单模光纤，所述第一光纤由连接所述测量模块的单模光纤构成。

作为上述方案的改进，所述测量模块，包括空心凸透镜和实心透镜，所述空心凸透镜内部注入液体并留有气泡；所述气泡在任何情况下总是停留在所述空心凸透镜的最上端，所述实心透镜固定在所述空心凸透镜的正上方。

作为上述方案的改进，每一个所述空心凸透镜对应四个所述实心透镜。

作为上述方案的改进，所述空心凸透镜为半球形，每一所述实心透镜的水平投影位置位于所述空心凸透镜水平投影位置的四分之一圆内。

本发明实施例还提供一种基于上述的储油罐桩基失稳测量系统的测量方法，包括以下步骤：

S1、将所述测量模块设于待测储油罐的罐体上；

S2、所述光源发射器发射连续的光信号穿过所述空心凸透镜；

S3、所述气泡在所述空心凸透镜中形成一个凹透镜，当所述气泡的位置发生变化的时，根据透镜的光学原理使得所述实心透镜接收到的光能量分布会发生变化；

S4、所述分析器将回收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度。

本发明实施例还提供一种储油罐桩基失稳测量装置，包括上述任一实施例所述的储油罐桩基失稳测量系统。

本发明实施例提供的储油罐桩基失稳测量系统及方法，具有如下有益效果：

本发明实施例利用所述气泡在所述空心凸透镜中形成一个凹透镜，而凹透镜的光学闪射特性与凸透镜相反，当所述光源发射器发射光信号穿过所述空心凸透镜时，根据所述气泡的位置发生的变化，由透镜的光学原理使得所述实心透镜接收到的光能量分布也会发生变化的原理实现了待测储油罐桩基的倾斜角的测量，具有结构简单的优点，利用光的折射、反射和传输特性实现了可靠性好、抗干扰性强的效果。

附图说明

图1是本发明提供的储油罐桩基失稳测量系统的结构示意图；

图2是本发明提供的测量模块的结构示意图；

图3是本发明提供的测量模块的原理示意图；

图4是本发明提供的测量模块处于水平状态的俯视图；

图5是本发明提供的测量模块未处于水平状态时的示意图；

图6是本发明提供的储油罐桩基失稳测量方法的流程图；

图7是本发明提供的储油罐桩基失稳测量方法的计算示意图；

图8是本发明提供的储油罐桩基失稳测量装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明提供一种储油罐桩基失稳测量系统，包括光源发射器101、第一光纤7、光纤集线器8、第二光纤9、分析器103以及上述的测量模块102，所述光纤集线器8通过所述第一光纤7连接所述实心透镜1、2、3和4负责收集所述实心透镜1、2、3和4中的光信号，所述第二光纤9连接所述光纤集线器8负责将所述光纤集线器8中的光信号引出到所述分析器103，所述分析器103将回收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度。

参见图2和图3，本发明实施例提供一种测量模块102，包括空心凸透镜6和实心透镜1、2、3和4，所述空心凸透镜1内部注入液体并留有气泡7；所述气泡7在任何情况下总是停留在所述空心凸透镜1的最上端，所述实心透镜1、2、3和4固定在所述空心凸透镜1的正上方。所述空心凸透镜1为半球形，每一所述实心透镜1、2、3或4的水平投影位置位于所述空心凸透镜1水平投影位置的四分之一圆内。

参见图4和图5，当气泡7在所述空心凸透镜6的最顶端时，所述空心凸透镜6处于水平状态，所述气泡7在所述空心凸透镜6内部形成一个凹透镜效应，入射光10经过透镜6以后，如果没有气泡7存在，那么所有光会在所述空心凸透镜6产生汇聚作用，如果气泡7存在，那么气泡7将光散发散传输，散射光11分散了光的能量，汇聚光12将光汇聚到所述空心凸透镜6的焦点上。所述实心透镜1、2、3和4接收所述空心凸透镜6上方的光能量分布，所述分析器103通过分析所述实心透镜1、2、3和4接收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度。

本发明实施例利用所述气泡7在所述空心凸透镜1中形成一个凹透镜，而凹透镜的光学闪射特性与凸透镜相反，当光信号10穿过所述空心凸透镜1时，根据所述气泡7的位置发生的变化，由透镜的光学原理使得所述实心透镜1、2、3和4接收到的光能量分布也会发生变化的原理实现了待测储油罐桩基的倾斜角的测量，具有结构简单的优点，利用光的折射、反射和传输特性实现了可靠性好、抗干扰性强的效果。

参见图6，本发明实施例还提供一种基于上述的储油罐桩基失稳测量系统的测量方法，包括以下步骤：

S1、将所述测量模块102设于待测储油罐的罐体上；

S2、所述光源发射器101发射连续的光信号穿过所述空心凸透镜6；

S3、所述气泡7在所述空心凸透镜6中形成一个凹透镜，当所述气泡7的位置发生变化的时，根据透镜的光学原理使得所述实心透镜1、2、3和4接收到的光能量分布会发生变化；

S4、所述分析器103将回收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度。

参见图7，所述分析器103将回收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度，具体的，当所述实心透镜1、2、3和4接收到的光能量分别为E1、E2、E3和E4时，四个透镜的光能量按照任意三个组成三角形结构，比如，以所述实心透镜1、2和3为定点组成一个平面三角形A1，所述实心透镜1、2和3对应的光能量分别是E1、E2和E3，而E1、E2和E3以平面三角形A1为底形成一个三角锥形体B1，所述三角锥形体B1的顶点为F1，而E1、E2和E3可看做是F1到所述实心透镜1、2和3这三个点的距离。同样方法，所述实心透镜2、3和4通过它们对应的光能量E2、E3和E4确定三角锥形体B2的顶点为F2，所述实心透镜1、3和4通过它们对应的光能量E1、E3和E4,确定三角锥形体B3的顶点为F3。所述顶点F1、F2和F3组成三角形C，三角形C的法向量n与所述实心透镜1、2、3和4形成平面的法向量的夹角就是待测储油罐的倾斜角度。

参见图8，本发明提供的储油罐桩基失稳测量装置示意图，所述测量模块102中的实心透镜1、2、3和4安装在一个金属圆筒15内，圆筒15上盖板17上固定引出光纤集线器8，通过单模光纤连接到所述分析器103。圆筒15内的第一法兰18和第二法兰19分别固定所述实心透镜1、2、3和4和所述光源发射器101，所述光源发射器101的采用红光光纤激光器，光信号通过光纤16输出到光发射器101。通过固定基板23利用螺栓20以及安装孔21将储油罐桩基失稳测量装置安装到待测储油罐体24上。

上述的测量方法利用所述气泡7在所述空心凸透镜1中形成一个凹透镜，而凹透镜的光学闪射特性与凸透镜相反，当光信号10穿过所述空心凸透镜1时，根据所述气泡7的位置发生的变化，由透镜的光学原理使得所述实心透镜1、2、3和4接收到的光能量分布也会发生变化的原理实现了待测储油罐桩基的倾斜角的测量，具有结构简单的优点，利用光的折射、反射和传输特性实现了可靠性好、抗干扰性强的效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种储油罐桩基失稳测量系统，其特征在于，包括光源发射器、第一光纤、光纤集线器、第二光纤、分析器以及测量模块，所述光纤集线器通过所述第一光纤连接所述实心透镜负责收集所述实心透镜中的光信号，所述第二光纤连接所述光纤集线器负责将所述光纤集线器中的光信号引出到所述分析器，所述分析器将回收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度。

2.如权利要求1所述的储油罐桩基失稳测量系统，其特征在于，所述光源发射器固定于所述空心凸透镜正下方，发射连续的光信号用于测量待测储油罐桩基失稳的情况。

3.如权利要求1所述的储油罐桩基失稳测量系统，其特征在于，所述第二光纤为单模光纤，所述第一光纤由连接所述测量模块的单模光纤构成。

4.如权利要求1所述的储油罐桩基失稳测量系统，其特征在于，所述测量模块，包括空心凸透镜和实心透镜，所述空心凸透镜内部注入液体并留有气泡；所述气泡在任何情况下总是停留在所述空心凸透镜的最上端，所述实心透镜固定在所述空心凸透镜的正上方。

5.如权利要求4所述的测量模块，其特征在于，每一个所述空心凸透镜对应四个所述实心透镜。

6.如权利要求4所述的测量模块，其特征在于，所述空心凸透镜为半球形，每一所述实心透镜的水平投影位置位于所述空心凸透镜水平投影位置的四分之一圆内。

7.一种基于如权利要求1～6任一项所述的储油罐桩基失稳测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述测量模块设于待测储油罐的罐体上；

S2、所述光源发射器发射连续的光信号穿过所述空心凸透镜；

S3、所述气泡在所述空心凸透镜中形成一个凹透镜，当所述气泡的位置发生变化的时，根据透镜的光学原理使得所述实心透镜接收到的光能量分布会发生变化；

S4、所述分析器将回收的光信号进行分析并负责计算待测储油罐的倾斜角度。

8.一种储油罐桩基失稳测量装置，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的储油罐桩基失稳测量系统。