CN101025371A - 导电性液体的液位检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导电性液体的液位检测方法及系统，本方法是在被测液位的导电性液体中插置两根导体电极，并在其下端附近分别各设置两个发讯电极，对两个发讯电极施加电信号X1，电信号X1通过液体的耦合传递到两根导体电极，从两根导体电极上测出电信号X2，电信号X1的电压值V1和电信号X2的电压值V2的比值与液体的液位值H成一一对应，从而可在与液体的电导率σ无关的条件下求出液位值H。本液位检测系统包括一个盛储导电性液体的容器、安置在容器内的两根导体电极和两个发讯电极，发讯电极连接一个发讯单元，导体电极和发讯电极连接一个信号处理器。本发明实现一种与液体电导率σ无关的液位检测方法和系统，并能兼测液体的电导率。

Description

导电性液体的液位检测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种导电性液体的液位检测方法及系统。

背景技术

当液体具有导电性时可以直接利用导体电极来测量液体的液位。根据这个特点，已有的可对导电性液体的液位进行动态测量的方法基本有两类：一是以导体电极接触到液体为标志，用随动的导电电极系统的对液体液位变化进行跟踪测量，如专利200510019924.7等，特点是液位导出与液体的当前电导率值无关，但随动装置的机构复杂；二是采用导体电极插在液体中，利用对导体电极间电阻值的测量来得出液体液位值，如专利  01802236.7、00130050.4和01100074.0等，特点是系统的机构非常简单，但这类方法的液位导出与液体的当前电导率值有关；

发明内容

本发明的目的是提供一种导电性液体的液位检测方法及系统，实现一种与液体电导率值无关的液体液位检测方法及系统。并可同时估计出液体的电导率参数。

为达到上述目的，本发明的构思是：在液体中配置两个发讯电极，发讯电极在液体中产生电信号，通过液体的耦合使两个插在液体中的导体电极得到相应的电信号，根据两个电信号的电压值的比值，得出与液体电导率值无关的液体液位值。并根据两个发讯电极间的电流值可以估计出液体的电导率值。

根据上述发明的构思，本发明采用以下技术方案：

一种导电性液体的液位检测方法，包括在被测液位的导电性液体中的两根导体电极，两根导体电极不平行于液体的液位平面，其特征在于所述的两根导体电极的下端附近分别各设置一个发讯电极，对发讯电极施加电信号X1，电信号X1通过液体的耦合，传递到两根导体电极形成电信号X2，从导体电极上测量电信号X2，电信号X1的电压值V1与电信号X2的电压值V2的比值与液体的液位值H成一一对应，从而建立与液体的电导率σ无关的液位值H关系式

$H=f\left(\frac{V1}{V2}\right).$

在上述的导电性液体的液位检测方法中，所述的液体的被测液位值H是从低的液位值H1变化到高的液位值H2，所述的两根导体电极的上端U1、U2安置在接近或高于液位值H2处，所述的两根导体电极的下端D1、D2和两个发讯电极均安置在不高于液位值H1处。

在上述的导电性液体的液位检测方法中，为了使所述的两根导体电极和两个发讯电极不产生极化现象，施加在两根发讯电极的电信号X1是正负交变的。

在上述的导电性液体的液位检测方法，为了使所述的电信号X2的电压值V2具有较大的幅值，所述的两根导体电极下端之间的间距为M时，一根导体电极下端D1距其发讯电极的距离A1＜M，另一根导体电极下端D2距其发讯电极的距离A2＜M。

在上述的导电性液体的液位检测方法中，所述的两根导体电极相互平行且垂直于液体液位平面的方式插置在液体中，所述的液位值H的关系式为：

$H=K0\·\frac{V1}{V2}+H0,$

这里K0和H0是可由实验确定的系数。

在上述的导电性液体的液位检测方法中，测出两个发讯电极间产生的对应电流值I，则兼测出液体的电导率σ值：

$\mathrm{\σ}=K1\·\frac{I}{V1},$

这里K1是可确定的常数。

一种导电性液体的液位检测系统，用于上述的导电性液体的液位检测方法，包括

在容器内的被测液位的导电性液体，以不平行于液体液位平面的方式插置在液体中的两根导体电极，其特征在于：

①所述的两根导体电极的下端附近分别设置一个发讯电极；

②所述的两个发讯电极，其中一个发讯电极通过一个电阻器和另一个发讯电极连接一个发讯单元；

③所述的两根导体电极、两个发讯电极和发讯单元均连接一个信号处理单元；

信号处理单元从两根导体电极测得输入的电信号X2的电压值V2，从两个发讯电极测得输入的电信号X1的电压值V1，从电阻器两端测得由所述的电流值I在电阻器的电阻值R0上形成的电压值V0；根据 $H=f\left(\frac{V1}{V2}\right)$ 对应出被测液位值H和根据 $\mathrm{\σ}=K2\·\frac{V0}{R0\·V1}$ 计算出液体的电导率σ，式中K2是实验确定的常数，最终输出液位值H和电导率σ。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：由两个发讯电极上电信号X1通过液体耦合到两根导体电极上，形成可测量的电信号X2；根据电信号X1的电压值V1与电信号X2的电压值V2的比值关系引出了与液体电导率值无关的液位值动态检测方法。并可以扩展出对液体电导率的测量关系。显然，本发明的液位检测系统完全是一个电信号发送、测量和处理系统。实现上非常简单。

附图说明

图1是本发明在圆桶中的一个实施例。

图2是本发明在圆管道中的一个实施例

具体实施方式

本发明的一个优选实施例如下述：参见图1和图2。

本导电性液体的液位检测方法，包括在被测液位的导电性液体1中的两根导体电极2、3，两根导体电极2、3不平行于液体1的液位平面，其特征在于所述的两根导体电极2、3的下端附近分别各设置一个发讯电极4、5，对发讯电极4、5施加电信号X1，电信号X1通过液体1的耦合，传递到两根导体电极2、3形成电信号X2，从导体电极2、3上测量电信号X2，电信号X1的电压值V1与电信号X2的电压值V2的比值与液体1的液位值H成一一对应关系，从而建立与液体1的电导率σ无关的液位值H关系式：

$H=f\left(\frac{V1}{V2}\right).$

在本方法中，所述的液体1的被测液位值H是从低的液位值H1变化到高的液位值H2，所述的两根导体电极2、3的上端U1、U2安置在接近或高于液位值H2，所述的两根导体电极2、3的下端D1、D2和两个发讯电极4、5均安置在不高于液位值H1处。

在本方法中，为了使所述的两根导体电极2、3和两个发讯电极4、5不产生极化现象，施加在两根发讯电极4、5的电信号X1是正负交变的。

在本方法中，为了使所述的电信号X2的电压值V2具有较大的幅值，所述的两根导体电极2、3下端之间的间距为M时，一根导体电极2下端D1距其发讯电极4的距离A1＜M，另一根导体电极3下端D2距其发讯电极5的距离A2＜M。

在本方法中，所述的两根导体电极2、3相互平行且垂直于液体1液位平面的方式插置在液体1中，所述的液位值H的关系式为：

$H=K0\·\frac{V1}{V2}+H0,$

这里K0和H0是可由实验确定的系数。

在本方法中，测出两个发讯电极4、5间产生的对应电流值I，则兼测出液体1的电导率σ值：

$\mathrm{\σ}=K1\·\frac{I}{V1},$

这里K1是可确定的常数。

图1和图2中所示导电性液体的液位检测系统结构原理框图，包括被测液位的导电性液体1，以不平行于液体1液面的方式插置在液体1中的两根导体电极2、3，并有：

①所述的两根导体电极2、3的下端附近分别设置一个发讯电极4、5；

②所述的两个发讯电极4、5中的一个发讯电极4通过一个电阻器6和另一个发讯电极5连接一个发讯单元8；

③所述的两根导体电极2、3，两个发讯电极4、5和发讯单元7连接一个信号处理单元8；

④信号处理单元8从两根导体电极2、3测得输入的电信号X2的电压值V2，从两个发讯电极2、3测得输入的电信号X1的电压值V1，从电阻器6两端测得由所述的电流值I在电阻器6的电阻值R0上形成的电压值V0；根据 $H=f\left(\frac{V1}{V2}\right)$ 对应求出被测液位值H和根据 $\mathrm{\σ}=K2\·\frac{V0}{R0\·V1}$ 计算出液体1的电导率σ，式中K2是实验确定的常数，最终输出液位值H和电导率σ。

Claims (7)

1.一种导电性液体的液位检测方法，包括在被测液位的导电性液体(1)中的两根导体电极(2)、(3)，两根导体电极(2)、(3)不平行于液体(1)的液位平面，其特征在于所述的两根导体电极(2)、(3)的下端附近分别各设置一个发讯电极(4)、(5)，对发讯电极(4)、(5)施加电信号X1，电信号X1通过液体(1)的耦合，传递到两根导体电极(2)、(3)形成电信号X2，从导体电极(2)、(3)上测量电信号X2，电信号X1的电压值V1与电信号X2的电压值V2的比值与液体(1)的液位值H成一一对应，从而建立与液体(1)的电导率σ无关的液位值H关系式：

$H=f\left(\frac{V1}{V2}\right).$

2.根据权利要求1所述的导电性液体的液位检测方法，其特征在于所述的液体(1)的被测液位值H是从低的液位值H1变化到高的液位值H2，所述的两根导体电极(2)、(3)的上端U1、U2安置于接近或高于液位值H2处，所述的两根导体电极(2)、(3)的下端D1、D2和两个发讯电极(4)、(5)均安置于不高于液位值H1处。

3.根据权利要求1所述的导电性液体的液位检测方法，其特征在于为了使所述的两根导体电极(2)、(3)和两个发讯电极(4)、(5)不产生极化现象，施加在两根发讯电极(4)、(5)的电信号X1是正负交变的。

4.根据权利要求1所述的导电性液体的液位检测方法，其特征在于为了使所述的电信号X2的电压值V2具有较大的幅值，所述的两根导体电极(2)、(3)下端之间的间距为M时，一根导体电极(2)下端D1距其发讯电极(4)的距离A1＜M，另一根导体电极(3)下端D2距其发讯电极(5)的距离A2＜M。

5.根据权利要求1所述的导电性液体的液位检测方法，其特征在于所述的两根导体电极(2)、(3)相互平行且垂直于液体(1)液位平面的方式插置在液体(1)中，所述的液位值H的关系式为：

$H=K0.\frac{V1}{V2}+H0,$

这里K0和H0是可由实验确定的系数。

6.根据权利要求1所述的导电性液体的液位检测方法，其特征在于测出两个发讯电极(4)、(5)间产生的对应电流值I，则兼测出液体(1)的电导率σ值：

$\mathrm{\σ}=K1\·\frac{I}{V1},$

式中K1是实验确定的常数。

7.一种导电性液体的液位检测系统，用于权利要求1所述的导电性液体的液位检测方法，包括在容器9内的被测液位的导电性液体(1)，以不平行于液体(1)液面的方式插置在液体(1)中的两根导体电极(2)、(3)，其特征在于：

①所述的两根导体电极(2)、(3)的下端附近分别设置一个发讯电极(4)、(5)；

②所述的两个发讯电极(4)、(5)中的一个发讯电极(4)通过一个电阻器(6)和另一个发讯电极(5)连接一个发讯单元(7)；

③所述的两根导体电极(2)、(3)、两个发讯电极(4)、(5)和发讯单元(7)均连接一个信号处理单元(8)；

信号处理单元(8)从两根导体电极(2)、(3)测得输入的电信号X2的电压值V2，从两个发讯电极(4)、(5)测得输入的电信号X1的电压值V1，从电阻器(6)两端测得由所述的电流值I在电阻器(6)的电阻值R0上形成的电压值V0；根据 $H=f\left(\frac{V1}{V2}\right)$ 对应出被测液位值H和根据 $\mathrm{\σ}=K2\·\frac{V0}{R0\·V1}$ 计算出液体(1)的电导率σ，式中K2是实验确定的常数，最终输出液位值H和电导率σ。

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