CN102928047A

CN102928047A - 电阻式柔性电子水尺

Info

Publication number: CN102928047A
Application number: CN2012104803946A
Authority: CN
Inventors: 金玉虹; 唐跃平
Original assignee: Nanjing Water Conservancy and Hydrology Automatization Institute Ministry of Water Resources
Current assignee: Jiangsu Nanshui Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明公开了一种电阻式柔性电子水尺，包括作为传感元件的柔性电阻条、处理电路；所述柔性电阻条内嵌水尺支撑体，所述柔性电阻条和处理电路通过电路连接，用于实现水位测量的功能；还包括分割导体，所述柔性电阻条被分割导体分割为多个电阻段。本发明提供的电阻式柔性电子水尺，结构简单，使用方便，分辨力高、累计误差小、水位量程大、电子水尺可以弯卷，通过内置分割导体将柔性电阻条分为不同的电阻段，电阻段既用于模拟测量又用于数字测量，电阻段的模拟测量得到高分辨力，电阻段的数字测量减小累计误差，采用柔性材料作为尺体。

Description

电阻式柔性电子水尺

技术领域

本发明涉及一种电阻式柔性电子水尺。

背景技术

目前，现有技术的液位测量工具有电阻式液位计、电子水尺或电极式液位计；存在以下缺陷：

1、电阻式液位计的累计误差无法消除，电阻式液位计的量程都很小，不能满足大量程的需要。

2、电子水尺依靠电极与水面的接触进行测量，分辨力越高或量程越大，电极的数量就越多，增大量程困难。电子水尺的尺体都由刚性材料制成，受运输条件的限制，电子水尺的单体长度都很短。

3，在许多应用场合，水位测量通道既弯曲且水位量程大，使得电阻式液位计和电子水尺无法使用。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电阻式柔性电子水尺，结构简单，使用方便，分辨力高、累计误差小、水位量程大、电子水尺可以弯卷，通过内置分割导体将柔性电阻条分为不同的电阻段，电阻段既用于模拟测量又用于数字测量，电阻段的模拟测量得到高分辨力，电阻段的数字测量减小累计误差，采用柔性材料作为尺体。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电阻式柔性电子水尺，其特征在于：包括作为传感元件的柔性电阻条和处理电路；所述柔性电阻条包括多个成排设置的电阻段和嵌入在电阻段内的水尺支撑体，用于提高尺体的强度和防止电子水尺长度方向尺寸伸缩产生误差；所述柔性电阻条和处理电路通过电路连接，用于实现水位测量的功能。

还包括分割导体，所述柔性电阻条被分割导体分割为多个电阻段。

所述水尺支撑体为加强芯结构，所述加强芯为经绝缘处理的金属材料、或者高强度非金属材料。

所述柔性电阻条由导电聚合物、或柔性非金属材料覆电阻膜、或柔性导电栅条与电阻网络制成。

所述处理电路由低功耗微处理器组成。

所述柔性电阻条兼具作为模拟参数的测量电阻和作为数字参数的测量电极的功能。

有益效果：本发明提供的电阻式柔性电子水尺，具有如下优点：1、具有分辨力高、累计误差小、量程大、可卷弯便于运输和便于在弯曲环境使用的明显优点，它既具备了模拟测量高分辨力的优点，又具有数字测量累计误差小的优点，同时能够弯卷具有方便运输和能够在弯曲通道使用的优点，解决了大量程、高分辨力、低测量误差、弯曲通道液位测量的问题。2、柔性电阻材料制成的大量程高分辨力柔性电子水尺，属于模拟测量与数字测量的有机结合，它将长的柔性电阻分为若干个电阻段，对水面电阻段进行模拟测量，对浸没于水中的电阻段个数进行计数，使得电阻段既是数字电极，又是模拟传感元件。不仅减少了电极的数量，同时又提高了测量分辨力。3、柔性电子水尺电阻条由柔性材料制成，尺体内嵌入加强芯用于提高尺体的强度，防止柔性电阻条长度尺寸的伸缩。电子水尺可以弯卷，不仅方便运输，又可以在弯曲通道使用。4、运用范围广。尤其适用于水利、地质、海洋等领域的水位检测。高分辨力大量程柔性电子水尺几乎可以替代现有的任何水位计。5、由于其结构简单，制造成本低、可靠性高，使用价值和经济价值都非常明显。

附图说明

图1为本发明中电阻条式测量示意图；

图2为本发明中导电栅条与电阻网络测量示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明为一种电阻式柔性电子水尺，包括作为传感元件的柔性电阻条10和处理电路；所述柔性电阻条10包括多个成排设置的电阻段和嵌入在电阻段内的水尺支撑体，用于提高尺体的强度和防止电子水尺长度方向尺寸伸缩产生误差；所述柔性电阻条10和处理电路通过电路连接，用于实现水位测量的功能；还包括分割导体，所述柔性电阻条被分割导体分割为多个电阻段；所述水尺支撑体为加强芯结构，所述加强芯为经绝缘处理的金属材料、或者高强度非金属材料；所述柔性电阻条10由导电聚合物、或柔性非金属材料覆电阻膜、或柔性导电栅条与电阻网络制成；所述处理电路由低功耗微处理器组成。所述柔性电阻条10兼具作为模拟参数测量电阻和作为数字参数的测量电极的功能。

一、传感电阻：其传感元件为柔性电阻条，柔性电阻条由导电聚合物或其它柔性非金属材料覆电阻膜制成，也可以用柔性导电栅条配合电阻网络（以下用电阻条表示）制成，保证了电子水尺的柔性。

二、模拟测量：在模拟测量中，柔性电阻条的一个电阻段作为传感元件，水面位于电阻段不同位置时，水面与电阻段形成的电阻值就不同，通过测量该电阻段的电阻值换算水面高度。模拟测量保证了测量的高分辨力。

三、数字测量：在数字测量中，电阻段是一个电极，水面浸没一个电阻段，水位值就归整，消除了模拟测量的累计误差。由于电阻段尺寸的长度精度是由加工的机械精度确定的，不存在间接转换的转换误差，从而保证了低累计误差。

四、参考电阻：利用电阻段可以测量水位的模拟值，但电阻段的电导率会随着时间、环境温度、环境湿度、光照等条件变化而改变。通过比较水面之上相邻电阻段的电导率就可以获得与水面接触电阻段的电导率。也就是说水面之上相邻的电阻段可以作为与水面接触电阻段的参考电阻，保证了测量段电阻的测量精度。

五、内嵌加强芯：

柔性电子水尺由柔性电阻条内嵌柔性加强芯制成，既可以保证电子水尺的柔性，又可防止电子水尺长度方向尺寸误差。柔性尺体可以卷弯，便于运输，水位测量现场直接展开使用，无需二次拼接。同时柔性的尺体也可在弯曲通道场合使用。

本发明的工作原理如下：

1、柔性电阻条：

柔性电阻条由导电聚合物或其它柔性非金属材料覆电阻膜制成，也可以由柔性导电栅条与电阻网络（以下用电阻条表示）组成。柔性电阻条分为若干段或电阻网络分为若干组（以下用电阻段表示），每一段用于精密的模拟测量，段与段用于数字测量。为了提高柔性电阻条的强度，防止柔性电阻条长度方向尺寸的伸缩，柔性电阻条内嵌入加强芯，加强芯可以是经绝缘处理的金属材料也可以是高强度非金属材料。

2、水位模拟数值的测量：

如图1或图2所示，当水面位于电阻段2时，KA选择引线2，KB选择引线1，此时测得的是电阻段2未被水淹没部分的电阻值，由该电阻值可以换算出对应淹没部分电阻的长度，从而得到被淹没部分的水位值。

3、水位数字值的测量：

如图1或图2所示，通过比较电阻段1和电阻段2的电阻值就可以判断出电阻段1处于完全浸没状态，因此可以知道水位处于导体1的数字高度值。由于电阻段的尺寸由机械加工确定，不存在转换误差，累计误差小。

4、参考电阻：

如图1或图2所示，当测量电阻段2电阻值时需要知道电阻段2的电导率，而电阻段3（处于电阻段2的上方，图中未标示出）的电导率与电阻段2的电导率最为接近。测量前首先通过KA、KB选择测量电阻段3的电阻值，得到电阻段3的电导率，利用电阻段3的电导率计算电阻段2水面之上的剩余电阻值。此时电阻段3就是电阻段2的参考电阻。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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.电阻式柔性电子水尺，其特征在于：包括作为传感元件的柔性电阻条和处理电路；所述柔性电阻条包括多个成排设置的电阻段和嵌入在电阻段内的水尺支撑体，用于提高尺体的强度和防止电子水尺长度方向尺寸伸缩产生误差；所述柔性电阻条和处理电路通过电路连接，用于实现水位测量的功能。

2.根据权利要求1所述的电阻式柔性电子水尺，其特征在于：还包括分割导体，所述柔性电阻条被分割导体分割为多个电阻段。

3.根据权利要求1所述的电阻式柔性电子水尺，其特征在于：所述水尺支撑体为加强芯结构，所述加强芯为经绝缘处理的金属材料、或者高强度非金属材料。

4.根据权利要求1所述的电阻式柔性电子水尺，其特征在于：所述柔性电阻条由导电聚合物、或柔性非金属材料覆电阻膜、或柔性导电栅条与电阻网络制成。

5.根据权利要求1所述的电阻式柔性电子水尺，其特征在于：所述处理电路由低功耗微处理器组成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电阻式柔性电子水尺，其特征在于：所述柔性电阻条兼具作为模拟参数的测量电阻和作为数字参数的测量电极的功能。