CN101975603A

CN101975603A - 液位检测装置

Info

Publication number: CN101975603A
Application number: CN2010105232859A
Authority: CN
Inventors: 罗建文; 易顺勇
Original assignee: Changsha Kaiyuan Instruments Co Ltd
Current assignee: Changsha Kaiyuan Instruments Co Ltd
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: CN101975603B

Abstract

本发明公开了一种液位检测装置，包括信号源、频率输出电极、频率输入电极、频率-电压转换器。当待检测液的液面达到预设位置时，与频率输入电极相接触，此时，待检测液作为耦合介质，能够使信号源产生的预设频率信号被引入到频率-电压转换器的输入端，由于待检测溶液只影响信号的幅值，而不改变信号的频率，即频率-电压转换器得到的信号频率与信号源所产生的信号的频率相同，因此，由待检测溶液传递给频率-电压转换器的信号，经过频率电压转换后，得到稳定的电压信号，再利用电压比较器将稳定的电压信号与预设的液位阈值电压进行比较，得到输出电压输送给检测系统，能够精确的检测到液位到达信号，且结构简单。

Description

液位检测装置

技术领域

本发明涉及液位检测技术领域，特别是涉及一种液位检测装置。

背景技术

目前，液位定量检测通常采用光电、超声波、压力测量实现，上述液位测量精度大多在0.5-2mm以上。现有技术还有一种利用分压比较测量不同电导的液位的方法，该方法利用电导液的导电特性，但是由于电导液液面的电阻变化对电压的幅值衰减很大，因此存在测试精度不稳定的现象。

煤质分析仪器中量热仪的水测量精度需要达到1克以内，换算成面积则页面精度测量需要达到0.1mm以下，目前，在量热仪中通常采用平衡、量杯、称量等机械方式实现液位检测，但机械结构复杂体积庞大、自动化程度不高。因此，急需一种结构简易且高精度的液位检测装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种液位检测装置，以解决现有的量热仪中的液位检测装置结构复杂、体积庞大自动化程度不高的问题，技术方案如下：

一种液位检测装置包括：

能够产生预设频率信号的信号源；

设置在待检测溶液中，且与所述信号源的输出端相连的频率输出电极；

一端位于预设液位处的频率输入电极；

输入端与所述频率输入电极的另一端相连的频率-电压转换器；

与所述频率-电压转换器的输出端相连的电压比较器。

优选地，所述的液位检测装置还包括：设置在所述频率-电压转换器输出端和电压比较器之间的滤波器。

优选地，所述的液位检测装置还包括：与所述电压比较器的输出端相连的电平变换器。

优选地，所述信号源产生预设频率正负相位变化的信号。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，频率输出电极设置在待检测溶液中将信号源产生的频率恒定的信号引入到待检测溶液中，待检测液相当于耦合介质，在预设液位处设置有频率输入电极，当待检测液的液面达到预设位置时，与频率输入电极相接触，此时，待检测液作为耦合介质，能够使信号源产生的预设频率信号被引入到频率-电压转换器的输入端，由于待检测溶液只影响信号的幅值，而不改变信号的频率，即频率-电压转换器得到的信号频率与信号源所产生的信号的频率相同，因此，由待检测溶液传递给频率-电压转换器的信号，经过频率电压转换后，得到稳定的电压信号，再利用电压比较器将稳定的电压信号与预设的液位检测阈值电压进行比较，得到输出电压输送给检测系统，能够精确的检测到液位到达信号，且结构简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种液位检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例另一种液位检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参见图1，图1为本发明实施例一种液位检测装置的结构示意图，该装置主要包括：信号源110、频率输出电极120、频率输入电极130、频率-电压转换器140、电压比较器150。

信号源110可以产生具有预设频率的信号，比如：正弦波、方波、三角波、锯齿波等一定频率的信号，其中，预设频率可以根据实际要求设定，信号的电压幅值可以根据信号衰减情况而设定，具体的，如果信号衰减较大，则可以设定较大的电压幅值；相反，可以设定较小的电压幅值。

本发明采用正负相方波信号作为信号源110，该信号频率约为7.6kHz左右，电压范围约为-10V～+10V，采用正负相方波信号能够有效防止所述频率输出电极120和频率输入电极130的电镀。本发明采用型号为OPA627的芯片获得所述方波，当然，也可以使用其他信号产生芯片或分立元件得到需要的方波信号。

此外，还可以根据信号的抗干扰情况进行调制处理，所述调制是指将低频率信号装载到某一固定射频振荡的过程，以方便将低频率信号进行远距离传输和提取。

频率输出电极120设置在待检测溶液中，其中，频率输出电极120的一端与信号源110的信号输出端相连接，另一端浸入到待检测溶液中，将信号源110所产生的频率恒定的电信号引入到待检测溶液中，此时，待检测溶液相当于一个耦合介质，所谓耦合是指两个本来分开的电路之间或一个电路的两个本来分开的部分之间的交链，可以使能量从一个电路传送到另一个电路，或由电路的一部分传送到另一部分。

频率输入电极130设置在待检测溶液的液位预设位置处，频率输入电极130的端部与所述待检测溶液的预设位置精确对齐，另一端与频率-电压转换器140的输入端相连接。

频率-电压转换器140可以采用型号为AD650的频-压/压-频转换芯片实现，当然也可以根据具体的电压或频率要求使用其他频压转换芯片实现。

当待检测溶液的液面慢慢上升到预设位置处时，与频率输入电极130相接触，此时，频率输出电极120和频率输入电极130之间的待检测溶液存在一定的电导率(电阻的倒数)，该电阻即频率输出电极120和频率输入电极130频率信号传递的耦合介质，由于该电阻变化对信号的电压幅值影响较大，从而在液位测量时导致较大的误差。但是，溶液的电阻对信号的频率没有影响，因此，采用频率变换法可以精确的检测液面的有无，同时也可以实现准确的定量。

具体的，将信号源110产生的信号经待检测溶液传递到频率-电压转换器140，由于电导液液体电阻的变化不会对信号的频率产生影响，所以频率输入电极130引入的电信号，经频率-电压转换器140转换后得到幅值稳定的电压信号，以便于下一步的检测。

电压比较器150的第一输入端与频率-电压转换器140的输出端相连接，电压比较器150的第二输入端输入预设液位阈值电压Vth，比较第一输入端输入的电压值与第二输入端的预设阈值电压Vth的大小。

电压比较器150可以采用运算放大器实现，所述第一输入端是运算放大器的正相输入端，所述第二输入端是运算放大器的反相输入端。当频率-电压转换器140输出的电压值不小于所述预设液位阈值电压Vth时，电压比较器150输出接近电源的正电压；当频率-电压转换器输出的电压值小于所述预设液阈值电压Vth时，电压比较器150输出接近电源的负电压。

当待检测液的液面未接触到所述频率输入电极130时，频率-电压转换器140输出的电压信号幅值小于所述预设液位阈值电压Vth；当待检测溶液的液面接触到频率输入电极130时，所述频率-电压转换器140输出的电压信号幅值大于所述预设液位阈值电压Vth，所述预设液位阈值电压Vth可以根据频率-电压转换器140的输出电压值进行设定，具体的可以使所述预设液位阈值电压Vth略小于频率-电压转换器140输出的电压值。

本发明提供的液位检测装置，利用设置在待检测溶液中的频率输出电极将信号源产生的预设频率信号引入到待检测溶液中，在预设液位处设置有频率输入电极，当待检测液的液面达到预设位置时，待检测液作为耦合介质，将所述信号源产生的预设频率的信号引入到频率-电压转换器的输入端，由于所述待检测溶液只影响信号的幅值，而不改变信号的频率，因此，由待检测溶液传递给频率-电压转换器的信号，经过频率电压转换后，得到稳定的电压信号，再利用电压比较器将所述稳定的电压信号与预设的液位检测阈值电压Vth进行比较，得到输出电压输送给检测系统，该液位检测装置能够精确的检测到液位到达信号，且结构简单，自动化程度高。

参见图2，图2为本发明提供的另一种液位检测装置的结构示意图，在图1所示的液位检测装置的基础上，增加了滤波器210和电平变换器220。

在所述频率-电压转换器140的输出端和电压比较器150的第一输入端之间增加了滤波器210，用于信号滤波，保证频率-电压转换器140的输出的电压信号稳定。

具体的，所述滤波器210可以通过电容、电阻实现，所述电容和电阻的取值范围根据实际情况确定。

电压比较器150的输出端连接有电平转换器220，电平转换器220能够将电压比较器150输出的电压信号转换成液位检测系统可以直接读取的电压信号，从而实现自动检测液位。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种液位检测装置，其特征在于，包括：

能够产生预设频率信号的信号源；

一端位于预设液位处的频率输入电极；

与所述频率-电压转换器的输出端相连的电压比较器。

2.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，还包括设置在所述频率-电压转换器输出端和电压比较器之间的滤波器。

3.根据权利要求2所述的液位检测装置，其特征在于，还包括与所述电压比较器的输出端相连的电平变换器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的液位检测装置，其特征在于，所述信号源产生预设频率正负相位变化的信号。