CN103487107B - 气泡式液位计 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气泡式液位计，包括智能控制单元和扩散硅差压传感器，还包括：与智能控制单元电连接的驱动装置；与驱动装置相连的曲柄连杆；与曲柄连杆相连的活塞式气缸；与活塞式气缸相通的测压室；一端与测压室底部连通的吹气管，该吹气管的另一端插入液体中，与位于液体中的气体容器相连通；所述扩散硅差压传感器一端与测压室连通，另一端与大气连通；所述驱动装置通过曲柄连杆驱动活塞式气缸作往复运动，将空气压缩后注入测压室，并从吹气管和气体容器排出。本发明能有效延长气泡式液位计的使用寿命，并提高测量精度，实现高精度的液位测量。

Description

气泡式液位计

技术领域

本发明涉及液位测量设备技术领域，具体涉及一种气泡式液位计。

背景技术

液位传感器是一种用于液位高度测量的装置。气泡式液位计是一种技术先进的压力式液位传感器，它借助密封容器内静止空气压力相等的物理学原理，将液体底部的压力转换成压缩空气的压力，并通过压缩空气的无损压力传递作用，将液体底部的压力通过吹气管传导至液面以上，采用精密的扩散硅压力传感器，可测得压缩空气的压力，然后，通过微处理器的换算，可获得精确的液位数据。

气泡液位计采用的是一种非接触测量方法，压力传感器只需与洁净的压缩空气接触，而无需深入液体底部并与液体接触，因此，测量精度和稳定性较高，并具有维护方便的特点。

根据压缩气源的产生方法不同，气泡式液位计可分为两种：一种是采用高压气瓶通过预存高压氮气作为气源装置，另一种是采用活塞式气泵作为产生压缩气源装置。由于前一种方案需要定期更换氮气瓶，给使用带来极大不便，已逐渐被淘汰。目前主要流行使用的是采用活塞式气泵作为压缩气源产生装置的气泡式产品。

目前国内自主研发和生产的气泡式液位计产品，尚存在以下三方面的不足：

1、采用“摇摆活塞式气泵”作为压缩空气产生装置，这种气泵的特点是活塞运动行程短、运转速度高，通常约50周/秒。活塞的这种高速往复运动导致活塞密封圈与气缸壁产生剧烈摩擦，特别在低温环境下，所使用的橡胶密封圈磨损迅速，影响装置的使用寿命。

2、扩散硅差压传感器作为精密压力测量元件，仍然存在较大的温度漂移和时间漂移，特别是在长期承载压力的使用环境下，压力传感器的零点漂移十分显著，无法满足在户外温度环境下和长时间使用时的高精度（≥0.1%）要求。

3、被测液体的比重是与温度紧密相关的，当将压力值换算成液位值时，如果采用液体的标称比重进行计算，将产生很大的误差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种气泡式液位计，旨在解决现有技术中橡胶密封圈磨损迅速，影响装置的使用寿命的技术问题。

为了实现发明目的，本发明提供一种气泡式液位计，包括智能控制单元和扩散硅差压传感器，其还包括：

与智能控制单元电连接的驱动装置；

与驱动装置相连的曲柄连杆；

与曲柄连杆相连的活塞式气缸；

与活塞式气缸相通的测压室；

一端与测压室底部连通的吹气管，该吹气管的另一端插入液体中，与位于液体中的气体容器相连通；所述扩散硅差压传感器一端与测压室连通，另一端与大气连通；所述驱动装置通过曲柄连杆驱动活塞式气缸作往复运动，将空气压缩后注入测压室，并从吹气管和气体容器排出。

优选地，上述气泡式液位计还可包括：

位于所述测压室的顶部、且与智能控制单元相连的三通电磁阀；所述三通电磁阀在智能控制单元的控制下动作时，扩散硅差压传感器的两个测量端都与大气连通。

优选地，上述气泡式液位计还可包括与智能控制单元相连、用于测量液体温度的温度传感器，所述智能控制单元按以下公式测算液位值：

h=P/ρg；

其中：h指液位深度；

P指液下压力；

ρ指液体比重；

g指重力加速度。

优选地，所述智能控制单元设有键盘和显示器。

优选地，上述气泡式液位计还包括与活塞式气缸相通的空气过滤器，该空气过滤器与所述活塞式气缸之间设有进气单向阀，所述活塞式气缸与测压室之间设有排气单向阀。

所述驱动装置为行星轮减速电机。

由上可知，本发明气泡式液位计采用活塞式气缸作为压缩空气的产生装置，通过曲柄连杆驱动活塞往复运动，该活塞式气缸运转一周所产生的压缩空气流量相当于约50倍“摇摆活塞式气泵”所产生的压缩空气流量，因此，活塞的往复运行速度大大降低，可有效克服因剧烈摩擦所导致的活塞密封圈磨损，大大降低了活塞密封圈的摩擦损耗，能有效延长气泡式液位计的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一实施例中气泡式液位计的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种气泡式液位计，参照图1，本发明实施例中，气泡式液位计至少包括：智能控制单元11、扩散硅差压传感器9，还包括：

与智能控制单元11电连接的驱动装置1；

与驱动装置1相连的曲柄连杆2；

与曲柄连杆2相连的活塞式气缸3；

与活塞式气缸3相通的测压室7；

一端与测压室3底部连通的吹气管15，该吹气管15的另一端插入液体中，与位于液体中的气体容器14相连通；所述扩散硅差压传感器9一端与测压室7连通，另一端与大气连通；所述驱动装置1通过曲柄连杆2驱动活塞式气缸3作往复运动，将空气压缩后注入测压室7，并从吹气管15和气体容器14排出。

本发明气泡式液位计采用活塞式气缸3作为压缩空气的产生装置，通过曲柄连杆2驱动活塞往复运动，该活塞式气缸3运转一周所产生的压缩空气流量相当于约50倍“摇摆活塞式气泵”所产生的压缩空气流量，因此，活塞的往复运行速度大大降低，可有效克服因剧烈摩擦所导致的活塞密封圈磨损，大大降低了活塞密封圈的摩擦损耗，能有效延长气泡式液位计的使用寿命。

为了克服扩散硅差压传感器9的零点漂移误差，本发明实施例中，上述气泡式液位计还可包括：位于测压室7的顶部、且与智能控制单元11相连的三通电磁阀8；所述三通电磁阀8在智能控制单元11的控制下动作时，扩散硅差压传感器9的两个测量端都与大气连通。本发明实施例中，为了克服扩散硅差压传感器9的温度漂移和时间漂移，智能控制单元11按照一定的时间间隔驱动三通电磁阀8的切换动作，将扩散硅差压传感器9的两个测量端短接到空气中，与大气连通，并将此时扩散硅差压传感器9的测量值作为零点保存智能控制单元11的本地存储器中。在此后的压缩空气压力测量中，在每一次测量液下压力时，自动将该零点漂移值从测量结果中减去，从而消除扩散硅差压传感器9的零点漂移，获得稳定而精确的液下压力值。

本发明实施例中，上述智能控制单元包括微处理器和存储器，可用于保存扩散硅差压传感器的测量值。上述气泡式液位计还可包括与智能控制单元11相连、用于测量液体温度的温度传感器10。本发明实施例中，采用温度传感器10实时检测液体温度，智能控制单元11根据实测温度值，通过预存在存储器中的液体比重与温度的对应表，对液体比重随温度的变化进行补偿，可有效消除因液体温度变化导致的液位换算误差。

进一步地，本发明实施例中，智能控制单元11还可设有键盘13和显示器12。键盘13可用于输入重力、液体比重等参数，显示器12可用于显示各种测算结果。

本发明实施例中，智能控制单元11可按以下公式测算液位值：

h=P/ρg；

其中：h指液位深度；

P指液下压力；

ρ指液体比重；

g指重力加速度。

液体比重ρ是与实际温度相关的参数，因此，本发明采用温度传感器10测量液体温度，并根据智能控制单元11中预存的液体比重与温度的对应表，可查得液体比重的实际值。

重力加速g主要与使用地点的纬度相关，地点确定，重力加速度就是一个恒定值。重力加速g可根据各地区的重力加速度分布表查得，并通过智能控制单元11的键盘13输入和存储。

参照图1，本发明实施例中，上述气泡式液位计还包括与活塞式气缸3相通的空气过滤器4，该空气过滤器4与所述活塞式气缸3之间设有进气单向阀5，所述活塞式气缸3与测压室7之间设有排气单向阀6。

本发明实施例中，驱动装置1优选为行星轮减速电机。在其他的实施例中，也可为任一可实现驱动曲柄连杆2的动力机构。

本发明实施例中，气泡式液位计的工作过程如下：智能控制单元11根据设定的控制程序，启动驱动装置1运转，驱动装置1通过曲柄连杆2驱动活塞式气缸3作往复运动，经空气过滤器4和进气单向阀5吸入空气，将空气压缩后经排气单向阀6注入测压室7和吹气管15，压缩空气将吹气管15中的液体从气体容器14排出。当吹气管15中的液体被完全排尽后，压缩空气经气体容器14，以气泡的形式进入液体并最终排入大气中。智能控制单元11测量和推算出有气泡排出后，停止驱动装置1运转，并通过扩散硅差压传感器9测量出测压室7中的压缩空气与大气之间的压力差，获得液下压力值。智能控制单元11再根据测得的液下压力值，按照上述公式测算液位值并输出至显示器12显示。

综上所述，本发明所涉及的气泡液位计，能自动消除扩散硅差压传感器9的零点漂移误差和由液体温度变化引起的误差，提高测量精度，实现高精度的液位测量。同时，本发明所采用的长行程的活塞式气缸3，能使气缸活塞在很低的速度下运行，大大降低了活塞密封圈的摩擦损耗，能有效延长装置的使用寿命。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种气泡式液位计，包括智能控制单元和扩散硅差压传感器，其特征在于，还包括：

与智能控制单元电连接的驱动装置；

与驱动装置相连的曲柄连杆；

与曲柄连杆相连的活塞式气缸；

与活塞式气缸相通的测压室；

一端与测压室底部连通的吹气管，该吹气管的另一端插入液体中，与位于液体中的气体容器相连通；所述扩散硅差压传感器一端与测压室连通，另一端与大气连通；所述驱动装置通过曲柄连杆驱动活塞式气缸作往复运动，将空气压缩后注入测压室，并从吹气管和气体容器排出；还包括：

位于所述测压室的顶部、且与智能控制单元相连的三通电磁阀；所述三通电磁阀在智能控制单元的控制下动作时，扩散硅差压传感器的两个测量端都与大气连通，此时扩散硅差压传感器的测量值作为零点保存智能控制单元的本地存储器中；还包括与智能控制单元相连、用于测量液体温度的温度传感器，所述智能控制单元根据实测温度值，通过预存在存储器中的液体比重与温度的对应表，对液体比重随温度的变化进行补偿。

2.如权利要求1所述的气泡式液位计，其特征在于，所述智能控制单元按以下公式测算液位值：

h＝P/ρg；

其中：h指液位深度；

P指液下压力；

ρ指液体比重；

g指重力加速度。

3.如权利要求2所述的气泡式液位计，其特征在于，所述智能控制单元设有键盘和显示器。

4.如权利要求1至3中任一项所述的气泡式液位计，其特征在于，还包括与活塞式气缸相通的空气过滤器，该空气过滤器与所述活塞式气缸之间设有进气单向阀，所述活塞式气缸与测压室之间设有排气单向阀。

5.如权利要求4所述的气泡式液位计，其特征在于，所述驱动装置为行星轮减速电机。