CN102494735A - 液温液位测控系统 - Google Patents

Abstract

液温液位测控系统，包括主管道，液位检测模块和隔板，及压力传导管；压力传导管的前端浸入水箱，压力传导管与隔板密封连接；液位检测模块包括外壳，外壳内设有形变膜，导向活塞和电容组件，形变膜蒙于波纹管的后开口端，波纹管的前开口端与主管道固定，隔板、波纹管和形变膜围合成感应液位压力的压力腔，压力传导管的后端插入压力腔内；电容组件包括固定于外壳上的定电容片，和通过弹簧与外壳连接的动电容片；动电容片在形变膜的形变作用下接近或远离定电容片，定电容片和动电容片之间的容抗输出至信号处理器中；信号处理器将容抗转换为水箱液位。本发明具有适用于各种液体，不影响待测液体成分，能实现对液位的无级连续测量，使用寿命长的优点。

Description

液温液位测控系统

技术领域

本发明涉及一种液温液位测控系统。

背景技术

目前市场上广泛应用的液位传感系统大多为电极式、串联电阻式和传统电容式，所采用的防冻系统也多采用电加热带，管道排空等，主要存在以下问题：

一、无法真正做到抗结垢以及待测液体中悬浮物的粘附，所以容易因为待测液体中污垢以及电化学腐蚀等因素，使得其使用寿命很短，同时由于其测量依赖于待测液体的良好导电性能，故对所测液体的导电性还有较高要求，对于导电能力不同的液体，串联电阻式的测量结果将会出现较大的误差，甚至是测量结果错误，不适宜更多液体的液位测量。

二、耐腐蚀性差，同样影响使用寿命，由于结垢和腐蚀的影响，在使用寿命的后期将出现严重漂移误差甚至是失效。

三、由于待测液体中有电流通过，会与待测液体中的电解质以及电极之间产生电解作用，影响待测液体的成分，造成待测液体污染，同时其电解所产生的微量气泡会聚集在各个电极端，使得串联电阻式或电极式的各电极端之间的电阻升高，其效果等同于水位的上升或下降，随着气泡聚集量的增多或减少，测量结果会随之逐渐偏移正确液位数值。

四、传统电容式液位计由于是通过测量两极板间的电容的变化来测量液面的高低，两电极间的介质是液体及其上面的气体，只有当待测液体与气体的介电常数不同且恒定时，才能准确的测量电容值随液位的变化，从而反映出水位的高低变化，但由于待测液体与液体上面的气体的介电常数在实际的环境中是不可能保持恒定不变的，而且在大多数情况下会由于受温度和湿度等外界环境的影响，其介电常数将产生较大的变化，此时即使水位无变化，电容值也会随着介电常数的变化而变化，从而使得测量的电容值无法准确反映出实际水位的高低。

五、同时传统电容式液位传感系统则无法适应多种待测测液体，每测一种待测液体都需要调试传感器的参数，这是因为液体的介电常数一般来说是随着温度、时间和所在地区的不同而不同，对不同的待测液体，传感器参数也需要作与之对应的相应人工调整，且当普通的电容式液位传感系统在温度或所测液体的介电常数出现变化时，将使得所测电容出现变化，从而使得测量结果出现错误，不能适应介电常数及温度不恒定的液体测量。

六、传统电容式液位传感系统需盛放液体的容器为金属导体等导电材料，且需将构成电容的一极与液体容器的外筒壁金属导体相连，因此安装不方便，且需盛放液体的容器壁为导电材料。

七、电热带加热防冻能耗高，不环保，且易发生火灾。

八、管道排空法则使得用户操作不便，且浪费水资源，排空阀在室外低温环境下的可靠性也比较低。

发明内容

为克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种测量时将电容与液体隔离，不依靠液体的导电能力，可适用于各种液体的液位测量，不影响待测液体成分，能实现对液位的无级连续测量，使用寿命长的液温液位测控系统。

液温液位测控系统，包括与需检测液位的水箱连通的主管道，与所述的主管道固定连接的液位检测模块，和阻止主管道内的液体进入液位检测模块内的隔板，以及将液位上升产生的压力传递至液位检测模块的压力传导管；所述的压力传导管的前端浸入水箱，所述的压力传导管与所述的隔板密封连接；

所述的液位检测模块包括固定于主管道一端的外壳，所述的外壳内设有形变膜和电容组件，所述的形变膜蒙于所述的波纹管的后开口端，所述的波纹管的前开口端与所述的主管道固定，所述的隔板、波纹管和形变膜围合成感应液位压力的压力腔，所述的压力传导管的后端插入所述的压力腔内；

所述的电容组件包括固定于外壳上的定电容片，和通过弹簧与所述的外壳连接的动电容片；所述的动电容片在形变膜以及波纹管的形变作用下接近或远离所述的定电容片，所述的定电容片和动电容片之间的电容输出至信号处理器中；所述的信号处理器将电容转换为水箱液位。

进一步，所述的形变膜与动电容片之间设有导向活塞，所述的导向活塞与所述的外壳适配；所述的外壳上设有允许水汽液体溢出的水汽液体导流孔。

进一步，所述的信号处理器中预设有水箱内无液体时对应的最低位电容值，和水箱内满液体时对应的最高位电容值。水箱液位以百分比表示，如水箱内满液体时液位表示为100％。电容值与液位成比例对应。

进一步，所述的外壳上设有压力腔温度传感器，和包覆于压力腔外的加热电阻，所述的压力腔温度传感器的输出值输入至所述的信号处理器，所述的加热电阻受控于所述的信号处理器。当压力腔温度低于预设温度时，信号处理器开启加热电阻、以提高压力腔温度，阻止压力腔结冰，保证压力传导的灵敏度。

进一步，所述的压力传导管的浸入水箱的一端连接有管径大于该压力传导管的管径的粗导管。粗导管使得液体中较大的杂质也无法阻塞压力传导管，从而使得液体的压力可以顺利传导至压力腔，完全克服水垢及杂质的对传感器的影响。

进一步，所述的水箱为热水箱，所述的主管道具有分岔支管，所述的分岔支管与需要防冻的输水管道连接，所述的分岔支管与循环泵连接，所述的循环泵的入水口和出水口分别与第一软管和第二软管连接，所述的第一软管浸入热水箱中，所述的第二软管连接至输水管道中。第二软管位于输水管道内部，输水管道上设有多个管道温度传感器，当管道温度传感器测得的温度低于低温阈值时，循环泵使第一软管从热水箱内抽取热水，再由第二软管将热水输送到需要防冻的输水管道中。

循环泵开启时，需要关闭输水管道的阀门，直到输水管道内的水温到达正常水温，则关闭循环泵。循环泵开启过程中，因输水管道的阀门关闭，管道内的水无法外流，因此，热水从热水箱内抽出、送入输水管道中将产生压差，致使管道内的冷水进入到热水箱中。循环泵持续工作，冷、热水持续循环，增强输水管道的防冻效果。

进一步，所述的第一软管的浸入水箱的一端设有管径大于第一软管的粗水管。粗水管使得液体中较大的杂质也无法阻塞第一软管，从而使得热水可以顺利进入循环泵，完全克服水垢及杂质的对传感器的影响。

进一步，液温液位测控系统还包括安装于水箱的溢流口的防溢流校准模块，所述的防溢流校准模块包括与所述的水箱溢流口连通的溢流壳体，和置于溢流壳体内部平行放置两个传感器电极，两个传感器电极之间有间隙；所述的溢流壳体由管接头和储水槽组成，所述的储水槽上端开口、允许液体溢出，所述的传感器电极接近所述的储水槽的底部，当储水槽内的水没过所述的传感器电极时，传感器电极向所述的信号处理器发出溢流信号，所述的信号处理器获取液位检测模块中电容组件的容抗值作为最高位电容值、并将水箱液位设为满水位。

当水箱中的液体从溢流口溢出进入溢流壳体中时，由于储水槽的体积很小，液面很快就没过传感器电极，进而从储水槽的上端开口溢出，被水没过的传感器电极之间的电阻或对高频信号的容抗均会有大幅度的变化，此变化被信号处理器测的，信号处理器控制水箱入水口的进入阀停止进水。同时，信号处理器修改水箱满液位对应的最高位电容值，保证液位检测模块的准确性。

进一步，所述的信号处理器中设有能够测量两个传感器电极之间的容抗的测量电路；

所述的测量电路包括向其中一个传感器电极提供输入交流信号的信号输入模块和与另一个传感器电极连接的测量模块，所述的测量模块包括与传感器电极串联的第二电容，与第二电容并联连接的第一二极管，与第二电容并联、从而对第二电容上的信号进行滤波的第三电容和第二二极管，和模数转换器，以及识别两个传感器电极之间的阻抗值的微处理器；

第二二极管设置于第二电容和第三电容之间的，滤波后的电平信号从第二二极管输出，滤波后的电平信号表征两个传感器电极之间的阻抗，该电平信号经模数转换器输入微处理器中。

进一步，所述的溢流壳体的底部设有允许储水槽内的水外排的下排水口，所述的下排水口的排水速度远低于溢流口的水流溢流速度。通过设置下排水口，可以将停留在储水槽中的水流逐渐排出，从而使传感器电极不会长期浸没在水中，防止传感器电极上形成水垢或其它水中粘附物，保证传感器电极的高灵敏度。同时，信号处理器采用容抗并联电阻的测量方式，即使传感器电极上结上水垢以及粘附物，当有水浸没时，传感器电极之间的电阻很大，依然可以通过测量容抗的方式测得传感器电极是否有液体浸没。

进一步，所述的储水槽的上端开口处设有防雨帽，所述的防雨帽与储水槽之间有允许传感器电极导线穿出的过线口。

进一步，所述的水箱中设有水温传感器，所述的水温传感器的导线经防雨帽穿出，所述的水温传感器与信号处理器连接。

本发明的技术构思是：依靠隔板将液体与液位检测模块隔离，将由于水箱液位变化产生的压力转换为形变膜形变，由形变膜和波纹管推动动电容片靠近或远离定电容片，导致电容组件的容抗变化。信号处理器依靠检测容抗变化，获取水箱液位。

另外，本发明通过设置防溢流校准模块，当水箱溢流时，及时停止进水，保证液位检测模块的准确性。

又通过设置循环泵，当输水管道将要结冻时，及时补充热水，疏通管道。

本发明具有以下有益效果：

一、由于发明由于使用了与待测液体完全隔离的技术，所以水中的水垢及粘附物无法对传感器造成影响，有效保证了其使用寿命。

二、本发明不依赖液体导电能力，故可适应各种液体液位测量，同时由于本实用新型未借助传统用电流通过导电液体的测量方式，而是采用了非接触式的测量方法，所以水垢及液体中的各种杂质，液体的介电常数，导电系数均对测量结果不产生任何影响。

三、测量时，由于待测液体中无电流通过，无任何电解反应，故不会影响待测液体成分，避免了对待测液体的污染。

四、采用连续测量方式，可以实现对液位的无级连续测量，从而可实现高精度的液位测量。

五、采用了测量电容对高频信号或脉冲所形成的容抗来测量由液位变动引起的测量极板间电容的变化以及防溢流电极间的电容变化，且每隔一段时间测量一次，可实现极低的功耗消耗，可使用太阳能电池板配合可充电电池的方法实现全天候供电，无需外接电源，绿色环保。

六、由于本发明用到一些部件多为塑料或者其它类似的耐腐蚀、长寿命的材料，简单可靠的信号处理电路，故成本较低，使用寿命长，且结构简单、制造工艺简单，适合批量生产。

七、本发明无需像传统的电容式传感器那样需将构成电容的一极与液体容器的外筒壁金属导体相连，也无需外筒壁为导电金属材质，各个模块的安装均带有标准的管件接头，拧到对应的丝口上即可，适宜更多的安装环境。

八、压力腔远离液体高温区，使其不具备水垢形成的温度条件，长长而下垂的细导压管使得液体中的杂质无法进到压力腔中，压力传导管的浸入水箱的一端接有粗导压管，使得液体中较大的杂质也无法阻塞压力传导管，从而使得液体的压力可以顺利传导至压力腔，完全克服水垢及杂质的对传感器的影响。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是液位检测模块的示意图。

图3是液位检测模块与循环泵结合时的示意图。

图4是防溢流校准模块的示意图。

图5是测量防溢流校准模块的电阻并联容抗的电路图。

图6是液位检测模块与防溢流校准模块结合时的示意图。

图7是水位与电容的正比例对应关系图。

具体实施方式

实施例1

参照图2

液温液位测控系统，包括与需检测液位的水箱连通的主管道1，与所述的主管道1固定连接的液位检测模块，和阻止主管道内的液体进入液位检测模块内的隔板6，以及将液位上升产生的压力传递至液位检测模块的压力传导管30；所述的压力传导管30的前端浸入水箱，所述的压力传导管30与所述的隔板6密封连接；

所述的液位检测模块包括固定于主管道1一端的外壳18，所述的外壳内设有形变膜7和电容组件，所述的形变膜7蒙于所述的伸缩管7A的后开口端，所述的伸缩管7A的前开口端与所述的主管道1固定，所述的隔板6、伸缩管7A和形变膜7围合成感应液位压力的压力腔5，所述的压力传导管30的后端插入所述的压力腔5内；

所述的电容组件包括固定于外壳18上的定电容片12，和通过弹簧10与所述的外壳连接的动电容片9，外壳18上设有弹簧套筒17；所述的动电容片9在形变膜7的形变作用下接近或远离所述的定电容片12，所述的定电容片12和动电容片9之间的电容输出至信号处理器中；所述的信号处理器将电容转换为水箱液位。

伸缩管7A为波纹管。

所述的形变膜7与动电容片9之间设有导向活塞8，所述的导向活塞8与所述的外壳18适配；所述的外壳18上设有允许水汽液体溢出的水汽液体导流孔19。

所述的信号处理器中预设有水箱内无液体时对应的最低位电容值，和水箱内满液体时对应的最高位电容值。

所述的外壳18上设有压力腔温度传感器42，和包覆于压力腔5外的加热电阻43，所述的压力腔温度传感器42的输出值输入至所述的信号处理器，所述的加热电阻43受控于所述的信号处理器。

所述的压力传导管30的浸入水箱的一端连接有管径大于该压力传导管的管径的粗导管40。

水箱和主管道之间通过管接头连接，以利于其与水箱及主管道的快速连接安装或拆除。

本实施例的技术构思是：依靠隔板6将液体与液位检测模块隔离，将由于水箱液位变化产生的压力转换为形变膜7的形变，由形变膜7推动动电容片靠9近或远离定电容片12，导致电容组件的容抗变化。信号处理器依靠检测容抗变化，获取水箱液位。动电容片9和定电容片12分别通过导线11与处理器连接。

所述的信号处理器将电容转换为水箱液位是利用电容值的变化与水位的变化成比例对应关系。当整个系统复位后，信号处理器在水箱无水的前提下，测出液位检测模块中电容组件的电容值为C₀，则将比C₀对应水位稍高一点的C₁作为最低水位对应的最低位电容值，以确保不会出现在环境条件出现大的变化，水位已经为零时，对应的电容值却无法下降到C₀，从而造成无法检测到零水位的问题。

由于液位的高度变化与电容值的增减是成正比例变化的，且一定高度的水位必定对应相应大小的电容值，此对应关系可以很容易的由试验或公式算得，从而可以由电容值相对于C₁的增量计算出液位的高度。

本实施例中的外壳18和主管道1均为防水防腐蚀材料，且主管道1外侧包裹有保温发泡材料。

实施例2

参照图3

本实施例在实施例1的基础上增加了以下特征：所述的水箱为热水箱，所述的主管道1具有分岔支管1A，所述的分岔支管1A与需要防冻的输水管道连接，所述的分岔支管1A与循环泵2连接，所述的循环泵2的入水口15和出水口16分别与第一软管31和第二软管32连接，所述的第一软管31浸入热水箱中，所述的第二软管32连接至输水管道中。

输水管道上设有多个管道温度传感器，当管道温度传感器测得的温度低于低温阈值时，循环泵2使第一软管31从热水箱内抽取热水，再由第二软管32将热水输送到需要防冻的输水管道中。

所述的第一软管31的浸入水箱的一端设有管径大于第一软管的粗水管41。

沿需要防冻调温的输水管道设有一个或多个温度传感器测量到液体温度接近冰点时，将启动循环泵，将液体由第二软管32延伸需防冻调温的输水管道，直至沿管道设置的一个或多个温度传感器测量的温度达到所需的温度位置，此项功能既可以用来防冻，又可以用来管道调温。

在本系统中，将水箱以及输水管道看做一个整体，可由以下形象比喻来说明：水箱可以看做是动物的躯干部分，这部分的温度通常较高，而与循环泵相连的第二软管则可以看做是动物体内的动脉血管，循环泵则是这个动物的心脏，从图3中可以看出，除了循环泵以及循环泵的出入水口附近一段很短的部分位于输水管道外面，其它的细软管部分均位于输水管道内部。

由于静止的动物体内的热量主要来自躯干部分(水箱)的内脏活动，而四肢(输水管道)在静止的情况下可以粗略的认为不产生热量，从而为了保持四肢(输水管道)的温度，就必须由心脏(循环泵)不断地将躯干部分(水箱)的温度较高的血液由动脉泵向四肢(输水管道)，而四肢(输水管道)温度较低的血液则由静脉(软管与主输水管道之间的输水空间)流回躯干(水箱)，如此反复循环。

以上过程在本系统中工作时，参考的是分布在输水管道上的温度传感器，只有当温度传感器测得的温度达到需启动循环泵的条件时，循环泵才会立即启动；当温度传感器测得的温度达到预设的需停止的温度时，循环泵停止。

实施例3

参照图4-6

本实施在实施例1的基础上增加了以下特征：液温液位测控系统还包括安装于水箱的溢流口的防溢流校准模块，所述的防溢流校准模块包括与所述的水箱溢流口连通的溢流壳体3，和置于溢流壳体3内部平行放置两个传感器电极24，两个传感器电极24之间有间隙；所述的溢流壳体3由管接头14和储水槽25组成，所述的储水槽25上端开口26、允许液体溢出，所述的传感器电极24接近所述的储水槽25的底部，当储水槽25内的水没过所述的传感器电极24时，传感器电极24向所述的信号处理器发出溢流信号，所述的信号处理器获取液位检测模块中电容组件的容抗值最为最高位电容值、并将水箱液位设为满水位。

所述的信号处理器中设有能够测量两个传感器电极24之间的容抗的测量电路；

所述的测量电路包括向其中一个传感器电极24提供输入交流信号的信号输入模块和与另一个传感器电极24连接的测量模块，所述的测量模块包括与传感器电极串联的第二电容C₂，与第二电容C₂并联连接的第一二极管D₁，与第二电容C₂并联、从而对第二电容上的信号进行滤波的第三电容C₃和第二二极管D₂，和模数转换器AD，以及识别两个传感器电极之间的阻抗值的微处理器MCU；

第二二极管D₂设置于第二电容C₂和第三电容C₃之间的，滤波后的电平信号从第二二极管D₂输出，滤波后的电平信号表征两个传感器电极24之间的阻抗，该电平信号经模数转换器AD输入微处理器MCU中。

所述的溢流壳体3的底部设有允许储水槽25内的水外排的下排水口20，所述的下排水口20的排水速度远低于溢流口的水流溢流速度。

所述的储水槽25的上端开口处设有防雨帽22，所述的防雨帽22与储水槽25之间有允许传感器电极导线23穿出的过线口。

所述的水箱中设有水温传感器27，所述的水温传感器27的导线21经防雨帽22穿出，所述的水温传感器27与信号处理器连接。

当水箱中的液体从溢流口溢出进入溢流壳体3中时，由于储水槽25的体积很小，液面很快就没过传感器电极24，进而从储水槽25的上端开口26溢出，被水没过的传感器电极24之间的电阻或对高频信号的阻抗均会由大幅度的变化，此变化被信号处理器测的，信号处理器控制水箱入水口的进入阀停止进水。

信号处理器检测传感器电极之间的电阻或对高频信号的容抗的电路图如图5所示。测量电路的工作原理是：在浸入水中后，两传感器电极24之间的对高频信号的阻碍作用由两部分组成：一部分为传感器电极之间的电容C₁₁；另一部分为传感器电极之间的电阻R。此电容C₁₁与电阻R为并联关系。

储水槽25内没有液体时，传感器电极24置于空气中，由于此时传感器电极之间的电容很小，因此两传感器电极24之间的阻抗很大；而传感器电极之间由于处在空气之中，其电阻接近无穷大，高频信号无法顺利通过传感器电极，因此无法产生测量电路能够识别的有效信号。

储水槽25内有液体时，传感器电极24在浸入水中，传感器电极24之间的电阻减小，传感器电极24之间的有效电容很小，阻抗很大，高频信号主要通过传感器电极之间的电阻而到达测量电路、形成测量电路能够识别的有效信号。

当传感器电极24在浸入水中后由于电极逐渐结垢，而使得其电阻随之逐渐变大，不利于高频信号通过时，传感器电极之间的电容却由于结垢而增大了，其间的阻抗相应减小，传感器电极之间的电容逐渐成为了高频信号通过的主要通道，高频信号能够到达测量电路。

测量电路通过测量两传感器电极之间的阻抗来判断储水槽内部是否有水，无论传感器电极是否结垢，是否导电，是否有绝缘涂层，都将无法对测量结果产生实质的影响，传感器电极之间的电容与电阻的关系是一个此消彼长的过程，无论哪个消哪个长，在有水浸没传感器电极时，其总的阻抗都将比没有水时明显变小，从而可以可靠的判断是否有水浸至传感器电极。

本实施例通过设置防溢流校准模块，当水箱溢流时，及时停止进水，保证液位检测模块的准确性。

实施例4

参照图1

本实施例在实施例2的基础上增加了以下技术特征：液温液位测控系统还包括安装于水箱的溢流口的防溢流校准模块，所述的防溢流校准模块包括与所述的水箱溢流口连通的溢流壳体3，和置于溢流壳体3内部平行放置两个传感器电极24，两个传感器电极24之间有间隙；所述的溢流壳体3由管接头14和储水槽25组成，所述的储水槽25上端开口26、允许液体溢出，所述的传感器电极24接近所述的储水槽25的底部，当储水槽25内的水没过所述的传感器电极24时，传感器电极24向所述的信号处理器发出溢流信号，所述的信号处理器获取液位检测模块中电容组件的电容值设为最高位电容值、并将水箱液位设为满水位。

所述的溢流壳体3的底部设有允许储水槽25内的水外排的下排水口20，所述的下排水口20的排水速度远低于溢流口的水流溢流速度。

所述的储水槽25的上端开口处设有防雨帽22，所述的防雨帽22与储水槽25之间有允许传感器电极导线23穿出的过线口。

所述的水箱中设有水温传感器27，所述的水温传感器27的导线21经防雨帽22穿出，所述的水温传感器27与信号处理器连接。

当水箱中的水不断的上升，以至于溢出水箱时，这时，防溢流校准模块将检测到溢流信号，并将此溢流信号送到信号处理器，则信号处理器将会立即检测液位检测模块中电容组件的电容值Cx，并将比Cx稍小一点的电容(对应的水位也比Cx对应的水位稍低一点)值设为满水位电容值，以用来判断水位是否已满，防止下次溢流。

由以上几步，已经知道了水箱无水时对应的电容值为C₁，水箱满时的电容值为C_x-1，从而可以将实际应用中所测得的电容相对于C₁的增加值除以水箱满与水箱无水时所对应的电容差，再乘以100％，即可得到当前水箱中水量占整个水箱总容量的百分比。

综上所述：由于采用了防溢流校准模块，不仅可以防止水箱中的水在一些特殊的情况下的溢出，而且由于在水箱溢流时，可以产生一个溢流信号，从而使得信号处理器能够在合适的时间里测得水箱水满时所对应的电容值，从而使得测量当前水箱中的水量占整个水箱总容量的百分比成为可能。并可以适应各种深度的水箱。

本实施例通过设置防溢流校准模块，当水箱溢流时，及时停止进水，保证液位检测模块的准确性。

本发明中虽然仅以水作为介质进行说明，但是本发明也适用于其他液体介质，不应该将本发明的保护范围局限于以水作为介质的液面检测系统。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1.液温液位测控系统，其特征在于：包括与需检测液位的水箱连通的主管道，与主管道固定连接的液位检测模块，和阻止主管道内的液体进入液位检测模块内的隔板，以及将液位上升产生的压力传递至液位检测模块的压力传导管；所述的压力传导管的前端浸入水箱，所述的压力传导管与隔板密封连接；

所述的液位检测模块包括固定于主管道一端的外壳，所述的外壳内设有形变膜和电容组件，形变膜蒙于所述的波纹管的后开口端，所述的波纹管的前开口端与主管道固定，所述的隔板、波纹管和形变膜围合成感应液位压力的压力腔，所述的压力传导管的后端插入压力腔内；

所述的电容组件包括固定于外壳上的定电容片，和通过弹簧与外壳连接的动电容片；所述的动电容片在形变膜和波纹管的形变作用下接近或远离定电容片，所述的定电容片和动电容片之间的容抗输出至信号处理器中；所述的信号处理器将容抗转换为水箱液位。

2.如权利要求1所述的液温液位测控系统，其特征在于：所述的信号处理器中预设有水箱最低液位时对应的最低位容抗值，和水箱内满液体时对应的最高位容抗值。

3.如权利要求2所述的液温液位测控系统，其特征在于：所述的形变膜与动电容片之间设有导向活塞，所述的导向活塞与所述的外壳适配；所述的外壳上设有允许水汽液体溢出的水汽液体导流孔；

所述的外壳上设有压力腔温度传感器，和包覆于压力腔外的加热电阻，所述的压力腔温度传感器的输出值输入至所述的信号处理器，所述的加热电阻受控于所述的信号处理器。

4.如权利要求1-3之一所述的液温液位测控系统，其特征在于：液温液位测控系统还包括安装于水箱的溢流口的防溢流校准模块，所述的防溢流校准模块包括与所述的水箱溢流口连通的溢流壳体，和置于溢流壳体内部平行放置两个传感器电极，两个传感器电极之间有间隙；所述的溢流壳体由管接头和储水槽组成，所述的储水槽上端开口、允许液体溢出，所述的传感器电极接近所述的储水槽的底部，当储水槽内的水没过所述的传感器电极时，传感器电极向所述的信号处理器发出溢流信号，所述的信号处理器获取液位检测模块中电容组件的容抗值作为最高位容抗值、并将水箱液位设为满水位。

5.如权利要求4所述的液温液位测控系统，其特征在于：所述的信号处理器中设有能够测量两个传感器电极之间的容抗的测量电路；

所述的测量电路包括向其中一个传感器电极提供输入交流信号的信号输入模块和与另一个传感器电极连接的测量模块，所述的测量模块包括与传感器电极串联的第二电容，与第二电容并联连接的第一二极管，与第二电容并联、从而对第二电容上的信号进行滤波的第三电容和第二二极管，和模数转换器，以及识别两个传感器电极之间的阻抗值的微处理器；

第二二极管设置于第二电容和第三电容之间的，滤波后的电平信号从第二二极管输出，滤波后的电平信号表征两个传感器电极之间的阻抗，该电平信号经模数转换器输入微处理器中。

6.如权利要求1所述的液温液位测控系统，其特征在于：所述的水箱为热水箱，所述的主管道具有分岔支管，所述的分岔支管与需要防冻的输水管道连接，所述的分岔支管与循环水泵连接，所述的循环水泵的入水口和出水口分别与第一软管和第二软管连接，所述的第一软管浸入热水箱中，所述的第二软管连接至输水管道中，第二软管位于输水管道内部；

需要防冻的输水管道上设置的一个或多个温度传感器。

7.如权利要求5所述的液温液位测控系统，其特征在于：所述的第一软管的浸入水箱的一端设有管径大于第一软管的粗水管。

8.如权利要求6所述的液温液位测控系统，其特征在于：所述的溢流壳体的底部设有允许储水槽内的水外排的下排水口，所述的下排水口的排水速度远低于溢流口的水流溢流速度。

9.如权利要求7所述的液温液位测控系统，其特征在于：所述的储水槽的上端开口处设有防雨帽，所述的防雨帽与储水槽之间有允许传感器电极导线穿出的过线口。

10.如权利要求8所述的液温液位测控系统，其特征在于：所述的水箱中设有水温传感器，所述的水温传感器的导线经防雨帽穿出，所述的水温传感器与信号处理器连接。

Images