Procedimiento para la determinación de un valor característico de la posición de una capa límite de un medio contenido en un contenedor.

Procedimiento para la determinación de un valor característico de posición para una capa límite (12,

14) de un medio(M) presente en un contenedor, en el cual se conduce un impulso electromagnético (E) a una antena (16) dispuesta en elinterior del contenedor, y se miden desglosados en el tiempo una serie de impulsos (R1, R2, R3) reflejados percibidos através de la antena (16), donde en una señal de respuesta que comprende la variación en el tiempo de los impulsosreflejados (R1, R2, R3) se puede identificar un impulso reflejado (R1, R2) correspondiente a la capa límite (12, 14),determinándose el valor característico de posición por aproximación teniendo en cuenta la diferencia de tiempo depropagación entre el impulso reflejado (R1, R2) y otro impulso que es un impulso (R3) reflejado correspondiente alextremo de la antena (24) o que es el impulso alimentado (E),

caracterizado porque

el valor aproximado determinado de este modo se corrige para compensar la dependencia de la temperatura de lostiempos de propagación sirviéndose de las amplitudes (A) medidas, dependientes de la temperatura, de estos impulsos(E, R1, R2, R3).

Procedimiento para la determinación de un valor característico de la posición de una capa límite de un medio contenido en un contenedor.

La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de un valor característico de la posición de una capa límite de un medio contenido en un contenedor, en el que se conduce un impulso electromagnético a una antena situada en el espacio interior del contenedor, y se miden con resolución de tiempo una serie de impulsos reflejados recibidos a través de la antena. Se refiere además a un procedimiento para la explotación de una planta de central nuclear en la que se determina el nivel de llenado del refrigerante primario en la vasija de presión del reactor de acuerdo con un procedimiento de esta clase.

Los procedimientos de la clase antes citada pueden tener su importancia en otras aplicaciones industriales cuando se trate de vigilar y eventualmente regular un medio de trabajo o un medio refrigerante que se encuentre dentro de un recipiente que no se pueda observar directamente. Esta clase de procedimientos pueden tener también su importancia en aplicaciones en las que en el interior de un recipiente que no se puede observar hay que contar con la formación de una capa límite entre dos medios, en particular entre un líquido y una capa situada encima de menor densidad, tal como por ejemplo una mezcla de líquido-gas. Un sistema de esta clase se emplea especialmente en la explotación de una planta de técnica nuclear o de una planta de central nuclear, cuando se trate de vigilar el nivel de llenado u otro parámetro de trabajo en el interior de la vasija de presión del reactor. Para determinar o vigilar la posición de una capa límite de esta clase entre dos medios o de la posición del nivel de la superficie de un líquido se puede emplear el llamado principio de medida TDR (time domain reflectometr y ) tal como se conoce por ejemplo por el documento DE19958584C1 o por el documento US

4.786.857.

Un procedimiento conforme al preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por ejemplo por el documento US 6.225.018. En el principio de medida TDR se aprovecha el efecto de que un impulso electromagnético conducido por un sistema de antenas se refleja parcialmente cuando varía bruscamente la impedancia entre por ejemplo un conductor central de la antena y un conductor envolvente que lo rodea a modo de un cable coaxial. Una variación de impedancia tan brusca aparece por ejemplo allí donde la antena formada de este modo se sumerge desde un entorno gaseoso en un líquido, ya que la impedancia depende de la capacidad entre el conductor central y el conductor envolvente y por lo tanto de las constantes dieléctricas del medio que rellena el espacio intermedio entre el conductor central y el conductor envolvente. Un impulso electromagnético conducido a una antena de esta clase sumergida en el medio que se trata de supervisar se refleja por lo tanto parcialmente en la superficie del medio. Otra reflexión se produce en el extremo de la antena que generalmente está cortocircuitado. Dado que por otra parte se conoce la velocidad de propagación del impulso electromagnético en la antena, se puede emplear la diferencia de tiempo de propagación entre el impulso reflejado en la capa límite y el impulso reflejado en el extremo de la antena como medida del emplazamiento de la capa límite y por lo tanto como medio para la determinación de un valor característico de posición característico del emplazamiento de la capa límite, pudiendo suponerse una relación esencialmente proporcional entre la diferencia de tiempo de propagación y el valor característico de posición.

En un sistema de esta clase para la determinación de un valor característico de posición de una capa límite ha resultado sin embargo problemática que las diferencias de tiempo de propagación que se hayan determinado pueden depender también, según la aplicación prevista, considerablemente de la temperatura y/o de la composición del medio existente en el contenedor y que se trata de supervisar, especialmente si la velocidad de propagación depende de estos parámetros. Aunque se ha comprobado que dentro de un campo de temperatura limitado, por ejemplo a la temperatura ambiente, las diferencias de tiempo de propagación dependen solo en grado mínimo de la temperatura del medio, de modo que se puede aplicar con relativa seguridad el principio de medida TDR para las aplicaciones que trabajen dentro de este campo de temperatura. Pero por otra parte es precisamente en las aplicaciones con temperaturas de trabajo relativamente elevadas, tal como sucede por ejemplo en la supervisión del nivel de llenado en una vasija de presión de un reactor, hay que contar con una considerable dependencia de la diferencia de tiempo de propagación que se ha determinado respecto a la temperatura del medio, de modo que un sistema de supervisión que esté basado en este principio de medida trabaja solo con relativamente escasa precisión en caso de que surjan posibles oscilaciones de temperatura.

La invención tiene por lo tanto como objetivo describir un procedimiento para la determinación de un valor característico de posición de la clase antes citada, que presente un alto grado de fiabilidad y de precisión de medida incluso cuando aparezcan variaciones de temperatura en el medio que se trata de vigilar.

Este objetivo se resuelve conforme a la invención por medio de las características de la reivindicación 1.

Para ello la invención parte de la consideración de que aunque varíe la temperatura del medio se puede conseguir una elevada precisión de medida uniforme, si se compensan adecuadamente las repercusiones de las variaciones de temperatura sobre los parámetros evaluados. Resulta posible realizar una compensación de esta clase si en la evaluación se tienen también en cuenta otras informaciones que son características del comportamiento de la temperatura del medio.

Tal como se ha podido comprobar sorprendentemente, las informaciones adecuadas para ello se pueden obtener por medio de una evaluación adicional de las amplitudes de los impulsos que se tienen en cuenta al determinar la diferencia de tiempo de propagación. Esto se basa en el hecho de que no son dependen de la temperatura las diferencias de tiempo de propagación medidas de los impulsos considerados, sino también sus amplitudes, de modo que mediante la evaluación del comportamiento de las amplitudes se puede determinar una magnitud de corrección adecuada para efectuar la evaluación de las diferencias de tiempo de propagación.

En un perfeccionamiento conveniente se evalúa como señal de respuesta una señal formada por la variación en el tiempo no solo de los impulsos irradiados sino también de los impulsos reflejados.

Tal como se ha comprobado, una variación de la temperatura del medio presente en el contenedor puede repercutir de modo especial en la relación entre los componentes del impulso incidente transmitidos a través de la superficie límite correspondiente respecto a la parte reflejada en la respectiva superficie límite. De este modo resulta especialmente adecuada la relación entre las amplitudes del primer impulso correspondiente a la superficie límite y del ulterior impulso utilizado también para evaluación, especialmente para sacar una conclusión relativa a la temperatura del medio. Para ello se evalúa ventajosamente la relación entre las amplitudes de los impulsos considerados para la determinación de los valores característicos de posición.

Como segundo impulso se puede evaluar el impulso electromagnético conducido a la antena situada originalmente en el recinto interior del contenedor. Al evaluar este impulso se deberán tener en cuenta en la medida adecuada los componentes empleados para el establecimiento de la correspondiente instalación de medida, en particular la característica del generador de impulsos, los tramos de conducción empleados y los eventuales pasos de banda empleados, . Sin embargo en una realización preferente se evalúa a modo de impulso de referencia como segundo impulso un impulso reflejado correspondiente al extremo de la antena en el recinto interior del contenedor, de modo que tanto el primer impulso correspondiente a la superficie límite como también el segundo impulso evaluado están expuestos en igual medida a posibles variaciones de parámetros del medio ambiente.

Para ello se identifica en otra realización preferente el último máximo en el tiempo dentro del diagrama de tiempoamplitudes de la señal de respuesta como correspondiente al extremo de la antena.

Mediante la consideración consecuente no solo de la diferencia de tiempo de propagación sino también de las amplitudes de los respectivos impulsos se puede proporcionar la correspondiente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación de un valor característico de posición para una capa límite (12, 14) de un medio (M) presente en un contenedor, en el cual se conduce un impulso electromagnético (E) a una antena (16) dispuesta en el interior del contenedor, y se miden desglosados en el tiempo una serie de impulsos (R1, R2, R3) reflejados percibidos a través de la antena (16) , donde en una señal de respuesta que comprende la variación en el tiempo de los impulsos reflejados (R1, R2, R3) se puede identificar un impulso reflejado (R1, R2) correspondiente a la capa límite (12, 14) , determinándose el valor característico de posición por aproximación teniendo en cuenta la diferencia de tiempo de propagación entre el impulso reflejado (R1, R2) y otro impulso que es un impulso (R3) reflejado correspondiente al extremo de la antena (24) o que es el impulso alimentado (E) ,

caracterizado porque el valor aproximado determinado de este modo se corrige para compensar la dependencia de la temperatura de los tiempos de propagación sirviéndose de las amplitudes (A) medidas, dependientes de la temperatura, de estos impulsos (E, R1, R2, R3) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se evalúa la señal de respuesta formada por la variación en el tiempo del impulso alimentado y los impulsos reflejados (R1, R2, R3) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que se evalúa la relación entre las amplitudes (A) de los impulsos considerados.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que se identifica como el impulso (R3) correspondiente al extremo de la antena (24) , el último máximo observado en el tiempo en el diagrama de tiempo-amplitudes (A, t) de la señal de respuesta.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que mediante la amplitud (A) del primero y/o de otros impulsos se determina un valor característico para la temperatura del medio.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que mediante la diferencia de tiempo de propagación entre el primero y el otro impulso se determina primeramente una dependencia de la temperatura para el valor característico de posición, mediante los cuales se determina una dependencia de temperatura prevista de la amplitud (A) del primero o de los otros impulsos, y en el que mediante la comparación de la dependencia de temperatura prevista con la amplitud medida del respectivo impulso se determina un valor real para la temperatura del medio (M) que se toma como base para la determinación definitiva del valor característico de posición.

7. Procedimiento para la explotación de una planta de central nuclear en el que se determina el nivel de llenado del refrigerante primario en la vasija de presión del reactor según una de las reivindicaciones 1 a 6.