CN102519542B - 压力液位传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种压力液位传感器，涉及传感器技术领域，有效提高压力液位传感器的测量精度。一种压力液位传感器，包括：密度传感器、压力传感器及控制器；所述密度传感器用于获取液体密度值，并将所述液体密度值发送给所述控制器；所述控制器用于根据所述密度传感器获取的液体密度值，获得在所述控制器上预设时间段内的液体密度平均值，并将所述液体密度平均值发送给所述压力传感器；所述压力传感器用于在获取所述液体内的压力值的同时接收所述控制器获得的所述液体密度平均值，并根据所述压力值与所述液体密度平均值获得所述液体的液位高度值；所述密度传感器和所述压力传感器分别与所述控制器连接。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压力液位传感器。
背景技术
液位传感器是一种将液体的液位高度信息转化成输出信号的装置，根据其工作原理的不同，液位传感器可以分为很多种，如超声波液位传感器、雷达液位传感器和压力液位传感器等，其中，压力液位传感器被广泛应用于在液体容器高度不确定的场景下的对液体液位的实时测量。
压力液位传感器的液位测量是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，当液位传感器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力公式为：P＝ρ.g.H+Po，其中，P为变送器迎液面所受压力，ρ为被测液体密度，g为当地重力加速度，Po为液面上大气压力，H为传感器投入液体内的深度。同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po，使传感器测得压力为：ρ.g.H，显然，通过测取压力P，可以得到液体的液位高度。
但是，由于压力液位传感器的控制器处理检测信号时，控制器内部设定的液体密度与被测液体的实际密度有差别，这样便使传感器获取的液位高度产生了一定的误差，因此，目前压力液位传感器的测量精度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种压力液位传感器，有效提高压力液位传感器的测量精度。
为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种压力液位传感器，包括：密度传感器、压力传感器及控制器；
所述密度传感器用于获取液体密度值，并将所述液体密度值发送给所述控制器；
所述控制器用于根据所述密度传感器获取的液体密度值，获得在所述控制器上预设时间段内的液体密度平均值，并将所述液体密度平均值发送给所述压力传感器；
所述压力传感器用于在获取所述液体内的压力值的同时接收所述控制器获得的所述液体密度平均值，并根据所述压力值与所述液体密度平均值获得所述液体的液位高度值；
所述密度传感器和所述压力传感器分别与所述控制器连接。
本发明实施例提供的压力液位传感器，针对现有技术中的液位传感器的内部设定液体密度与实际液体密度存在误差导致所测量的液位不准确的缺点，将密度传感器与压力传感器通过控制器相连接，密度传感器通过控制器不断将实时测量并经过均值计算的液体密度值发送给压力传感器，压力传感器根据该密度值和实时测量的被测液体内的压力值，计算得出被测液体的液位高度，相对于现有技术极大的提高了液位的测量精度，能够应用于短时间内液位变化的测量。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的压力液位传感器的原理示意图；
图2为本发明实施例提供的压力液位传感器的应用示意图。
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。
本发明实施例提供一种压力液位传感器，如图1所示，该压力液位传感器包括：
密度传感器1、压力传感器2及控制器3；密度传感器1和压力传感器2分别与控制器3连接。
密度传感器1用于获取液体密度值，并将液体密度值发送给控制器3；
可选的，在本发明实施例中，密度传感器1为谐振式液体密度传感器，谐振式液体密度传感器测量液体密度的原理是：通过进入传感器内部的液体和传感器内的弹性敏感元件相接触而导致系统的等效质量发生变化，造成系统的固有频率发生改变，通过测量系统的固定频率的变化就可以知道待测液体的密度。其测量原理公式如下：ρx＝ρ[(d1/d2)2-1][(Tx/T)2-1]，其中，ρx为被测液体密度，ρ为标准液体密度，d1谐振式液体密度传感器的谐振管外径，d2谐振管内径，Tx被测液体振动周期，T标准液体振动周期，d1和d2为已知常量，而ρ和T通过已知密度的流体水、空气来决定，也是已知常量，设K0＝ρ[(d1/d2)2-1]、K2＝K0/T2，于是得到：ρx＝-K0+2K2Tx，即根据被测液体的振动周期Tx就可获得被测液体的密度ρ。
密度传感器1实时的获取被测液体的密度值，并实时的将该密度值数据通过其发送端发送给与其连接的控制器3，由于在密度传感器1上进行的是对被测液体的多点密度测量，所以被测液体的多点密度值数据都被发送给控制器3。
控制器3用于根据密度传感器1获取的液体密度值，获得在控制器3上预设时间段内的液体密度平均值，并将液体密度平均值发送给压力传感器2。
控制器3将密度传感器1获取的被测液体密度值数据进行处理，获得预设时间段内的被测液体密度平均值，其中，预设时间段的时长和时间段的间隔可根据实际的应用场景和测量需求预先设定在控制器3上，通过在预设时间段内求密度平均值，可以获得较为合理的被测液体密度值，比较精确。
进一步的，在本发明实施例中，控制器3包括：寄存器4，与寄存器4连接的计算单元5，以及与计算单元5连接的控制单元6。
寄存器4用于暂时存储密度传感器1获取的液体密度值数据；寄存器4将每个时刻的密度值数据，进一步的说是每个时刻被测液体的多点密度值数据，都进行暂时的存储，等待计算单元5的调用。
控制单元6用于根据预设时间段的时长和间隔时间控制计算单元5的计算时间时长和计算时间间隔。预设时间段的时长和间隔时间是预先设定在控制单元上的，控制单元根据该时间设置控制计算单元工作过程的开始和结束。
计算单元5用于在控制单元6的控制下读取寄存器4内的液体密度值数据，并计算计算时间时长内读取的液体密度值数据的平均值，即每个时刻被测液体的多点密度值的平均值，获得预设时间段内的液体密度平均值。即当控制单元6控制计算单元5开始计算处理时，计算单元5开始读取寄存器4内此时刻接收的数据并同时运用统计学方法求均值，直至控制单元6控制计算单元结束计算处理，计算单元5得出从其开始到结束这段时间，也就是预设时间段的被测液体密度平均值，并将该平均值数据发送给压力传感器2。
压力传感器2用于在获取液体内的压力值的同时接收控制器3获得的液体密度平均值，并根据压力值与液体密度平均值获得液体的液位高度值，在本发明实施例中，压力传感器的迎液面受到的压力公式为：ΔP＝ρx.g.H，H为传感器投入被测液体的深度(即液位高度)，ΔP为迎液面压强，ρx为被测液体密度平均值，g为当地重力加速度，因此，压力传感器2根据接收到的被测液体密度平均值ρx，和测量获得传感器迎液面受到的压力ΔP，计算出被测液体液位高度H＝ΔP/ρx.g。
进一步的，在本发明实施例提供的压力液位传感器还包括：客户信号采集单元7，压力传感器2将液体的液位高度值发送给控制单元6，控制单元6对所述液位高度值进行检测，若所述液位高度值符合所述控制单元6上预设检测标准，则所述控制单元6将经过检测的液位高度值发送给客户信号采集单元7，客户信号采集单元7用于将液位高度值显示出来。
下面对本发明实施例提供的压力液位传感器的工作过程进行进一步的介绍：例如，在本发明实施例提供的压力液位传感器被用于测量油箱8内油液9的液位高度时，如图2所示，密度传感器1实时的根据被测油液的振动周期Tx获得被测油液的密度ρ，并将密度值数据不断传送给控制器3内的寄存器，寄存器将该数据进行暂时的存储。在控制单元上设置预设时间段的时长为3分钟，时间间隔为30分钟，若此时，间隔时间结束，此时控制单元控制计算单元开始读取数据并进行计算，3分钟后控制单元控制计算单元结束计算处理，计算单元将经过计算得出的3分钟内的油液密度的平均值数据发送给压力传感器2，待间隔时间结束，即30分钟后，控制单元和计算单元重复上述过程。压力传感器2根据接收到的油液密度平均值，和其自身测量得到的当前压力值，获得被测油液的油位。压力传感器2将油液的液位高度值发送给控制单元，控制单元对油液高度值进行检测，若油液高度值符合预设标准，则将经过检测的液位高度值数据转化为所需要的数据传输形式，发送出去。
本发明实施例提供的压力液位传感器，针对现有技术中的液位传感器的内部设定液体密度与实际液体密度存在误差导致所测量的液位不准确的缺点，将密度传感器与压力传感器通过控制器相连接，密度传感器通过控制器不断将实时测量并经过均值计算的液体密度值发送给压力传感器，压力传感器根据该密度值和实时测量的被测液体内的压力值，计算得出被测液体的液位高度，相对于现有技术极大的提高了液位高度的测量精度，能够应用于短时间内液位变化的测量。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种压力液位传感器，其特征在于，包括：密度传感器、压力传感器及控制器；
所述密度传感器用于获取液体密度值，并将所述液体密度值发送给所述控制器；
所述控制器用于根据所述密度传感器获取的液体密度值，获得在所述控制器上预设时间段内的液体密度平均值，并将所述液体密度平均值发送给所述压力传感器；
所述控制器包括：寄存器，与所述寄存器连接的计算单元，以及与所述计算单元连接的控制单元；
所述寄存器用于暂时存储所述密度传感器获取的液体密度值数据；
所述控制单元用于根据所述预设时间段的时长和间隔时间控制所述计算单元的计算时间时长和计算时间间隔；
所述计算单元用于在所述控制单元的控制下读取所述寄存器内的液体密度值数据，并计算所述计算时间时长内读取的液体密度值数据的平均值，获得所述预设时间段内的液体密度平均值；
所述压力传感器用于在获取所述液体内的压力值的同时接收所述控制器获得的所述液体密度平均值，并根据所述压力值与所述液体密度平均值获得所述液体的液位高度值；
所述密度传感器和所述压力传感器分别与所述控制器连接。
2.根据权利要求1所述的压力液位传感器，其特征在于，还包括：客户信号采集单元，所述压力传感器将所述液体的液位高度值发送给所述控制单元，所述控制单元对所述液位高度值进行检测，若所述液位高度值符合所述控制单元上预设检测标准，则所述控制单元将经过检测的所述液位高度值发送给所述客户信号采集单元，所述客户信号采集单元用于将所述液位高度值显示出来。
3.根据权利要求1所述的压力液位传感器，其特征在于，所述密度传感器为谐振式液体密度传感器。
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