CN105300477B - 一种水位测量方法和水位测量尺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水位测量方法和水位测量尺，所述水位测量尺，包括竖直固定尺、数据处理器和电源，竖直固定尺的内部设有测量电路固定槽，所述测量电路固定槽内沿竖直方向均匀设有多个测量电路；所述测量电路包括信号源模块、谐振模块、电极、处理电路模块、比较模块和判定输出模块；所述水位测量方法根据竖直固定尺上竖直方向固定的多个测量电路分别检测每一高度的传播介质种类，进而判断水位高度。本发明所述的水位测量方法和水位测量尺，利用高频电磁波信号的传播损耗，计算水位高度，避免了浮球等滑动部件由于杂物的影响而带来的测量误差，环境适应性更强。

Description

一种水位测量方法和水位测量尺

技术领域

本发明创造属于水位测量领域，尤其是涉及一种水位测量方法和水位测量尺。

背景技术

在向水池、水箱等容器中注水时，现有的水位测量尺均为根据信号衰减程度计算所得，若水中悬浮有杂物时，测量结果会有一定的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种水位测量方法和测量水尺，通过利用高频电磁波在不同介质中的不同程度的衰减来计算水位高度，避免了水中杂物对测量结果带来的影响，提高了水位测量的精确程度和水位测量尺的环境适应性。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种水位测量尺，包括竖直固定尺、数据处理器和电源；

所述竖直固定尺的内部设有测量电路固定槽，该测量电路固定槽内沿竖直方向均匀固设有多个测量电路；

所述测量电路包括信号源模块、谐振模块、电极、处理电路模块、比较模块和判定输出模块；

所述信号源模块的输出端与所述谐振模块的一端连接，该谐振模块的另一端与所述电极连接；

所述谐振模块的中部输出端与所述处理电路模块的输入端连接；

所述处理电路模块为整流滤波模块，该处理电路模块的输出端与所述比较模块的同相输入端连接，所述比较模块的反相输入端接入参考设定电压，所述比较模块的电平信号输出端与所述判定输出模块的电平信号输入端连接；

所述电源为所述测量电路和数据处理器提供电能；

所述数据处理器包括显示屏和主板电路，所述主板电路与所述判定输出模块信号连接。

进一步的，所述信号源模块包括高频正弦波信号产生芯片及其外围电路，所述信号产生芯片产生80MHZ的正弦波信号波段。

进一步的，所述判定输出模块为连接在所述电源与比较模块的电平信号输出端之间的发光二极管，该发光二极管的电压输入端通过整流滤波电路和调压电阻与电源连接，该发光二极管的电压输出端与所述比较模块的电平信号输出端连接。

进一步的，所述发光二极管通过光感应传感器与所述数据处理器信号连接。

进一步的，所述竖直固定尺包括竖直放置的V型前壳、测量电路板和后挡板，该V型前壳外侧面的上下两端分别固设有一连接基座，所述连接基座上固设有螺栓连接孔，所述螺栓连接孔的中心轴线与所述竖直固定尺的中心轴线平行，所述测量电路均匀固设在所述测量电路板上，该测量电路的电极密封镶嵌在所述后挡板上，该电极与外界接触，所述测量电路板卡位放置在所述V型前壳内的测量电路固定槽内，所述V型前壳与后挡板通过位于该V型前壳侧边沿上的固定通孔和螺栓固定连接。

进一步的，所述竖直固定尺有多个，该竖直固定尺通过其两端的连接基座首尾固定连接。

进一步的，所述电源与所述竖直固定尺一一对应，所述电源固定在对应竖直固定尺内的测量电路板上，所述数据处理器有一个，固定在最上方的竖直固定尺的顶端。

一种水位测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

(Ⅰ)在同一竖直固定尺上沿竖直方向均匀安装多个测量电路，同时根据水位的大致高度首尾连接至少一个竖直固定尺，将该竖直固定尺竖直固定在水位测量点上，并使得最上方的竖直固定尺的顶端露出水面一定距离；

(Ⅱ)测量电路同时开始测量水位高度；该测量过程包括以下步骤：

a.将每一个测量电路中的信号源模块接入电源，使得该信号源模块输出高频信号波段；

b.高频信号波段通过谐振模块输入电极；

c.根据电极所处环境介质的不同，输入电极的高频信号波段有不同程度的衰减；

d.衰减后的高频信号波段由电极经处理电路模块整流滤波后输入比较模块的同相输入端，再在比较模块的反相输入端输入参考电压，该比较模块的电平信号输出端根据衰减后的高频信号波段功率的大小确定电平信号；

e.在比较模块的电源输入端和电平信号输出端之间串联判定输出模块，并将判定结果信号输入数据处理器中；

(Ⅲ)数据处理器根据竖直固定尺上的多个测量电路中的判定输出模块的判定结果计算水位高度。

进一步的，所述步骤e中的判定输出模块为一发光二极管，电源输入端电压与电平信号输出端电压共同确定发光二极管的亮灭。

进一步的，所述步骤d中的参考电压由高频信号波段在水中衰减后的信号以及在空气中衰减后的信号确定，所述参考电压位于在水中衰减后经处理电路模块处理的高频信号波段的电压与在空气中衰减后经处理电路模块处理的高频信号波段的电压之间。

相对于现有技术，本发明创造所述的水位测量方法和水位测量尺具有以下优势：

(1)本发明创造所述的水位测量方法和水位测量尺，利用高频电磁波信号在不同介质中传输的损耗大小，来控制发光二极管的亮灭，进而计算水位高度，避免了浮球等滑动机构受水中杂物影响而造成的测量不准确问题，成本低，环境适应性较强，且竖直固定尺的可拼接特性，扩展了该水位测量尺的测量范围。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的水位测量尺侧面结构示意图；

图2为本发明创造实施例所述的水位测量尺端面结构示意图

图3为本发明创造实施例所述的水位测量尺剖面结构示意图；

图4为本发明创造实施例所述的测量电路的原理框图。

附图标记说明：

1-竖直固定尺，11-测量电路，111-信号源模块，112-谐振模块，113-电极，114-处理电路模块，115-比较模块，116-判定输出模块，12-连接基座，2-数据处理器，3-电源。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1至4所示，本发明创造中的水位测量尺包括竖直固定尺1、数据处理器2和电源3；

竖直固定尺1的内部设有测量电路固定槽，该测量电路固定槽内沿竖直方向均匀固设有多个测量电路11；

测量电路11包括信号源模块111、谐振模块112、电极113、处理电路模块114、比较模块115和判定输出模块116；

信号源模块111的输出端与谐振模块112的一端连接，该谐振模块112的另一端与电极113连接；

谐振模块112的中部输出端与处理电路模块114的输入端连接；

处理电路模块114为整流滤波模块，该处理电路模块114的输出端与比较模块115的同相输入端连接，比较模块115的反相输入端接入参考设定电压，比较模块115的电平信号输出端与判定输出模块116的电平信号输入端连接；

电源3为测量电路11和数据处理器2提供电能；

数据处理器2包括显示屏和主板电路，主板电路与判定输出模块116信号连接。

信号源模块111包括高频正弦波信号产生芯片及其外围电路，信号产生芯片产生80MHZ的正弦波信号波段。

判定输出模块116为连接在电源3与比较模块115的电平信号输出端之间的发光二极管，该发光二极管的电压输入端通过整流滤波电路和调压电阻与电源3连接，该发光二极管的电压输出端与比较模块115的电平信号输出端连接。

发光二极管通过光感应传感器与数据处理器2信号连接。

竖直固定尺1包括竖直放置的V型前壳、测量电路板和后挡板，该V型前壳外侧面的上下两端分别固设有一连接基座12，连接基座12上固设有螺栓连接孔，螺栓连接孔的中心轴线与竖直固定尺1的中心轴线平行，测量电路11均匀固设在测量电路板上，测量电路的电极113密封镶嵌在后挡板上，该电极113与外界接触，测量电路板卡位放置在V型前壳内的测量电路固定槽内，V型前壳与后挡板通过位于该V型前壳侧边沿上的固定通孔和螺栓固定连接。

竖直固定尺1有多个，该竖直固定尺1通过其两端的连接基座12首尾固定连接。

电源3与竖直固定尺1一一对应，电源3固定在对应竖直固定尺1内的测量电路板上，数据处理器2有一个，固定在最上方的竖直固定尺1的顶端。

一种水位测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

(Ⅰ)在同一竖直固定尺1上沿竖直方向均匀安装多个测量电路11，同时根据水位的大致高度首尾连接至少一个竖直固定尺1，将该竖直固定尺1竖直固定在水位测量点上，并使得最上方的竖直固定尺1的顶端露出水面一定距离；

(Ⅱ)测量电路11同时开始测量水位高度；该测量过程包括以下步骤：

a.将每一个测量电路11中的信号源模块111接入电源，使得该信号源模块111输出高频信号波段；

b.高频信号波段通过谐振模块112输入电极113；

c.根据电极113所处环境介质的不同，输入电极113的高频信号波段有不同程度的衰减，竖直固定尺1在水中的部分，电极113与水接触，输入电极113的高频信号波段衰减程度较大，竖直固定尺1位于水面上方的部分，电极113与空气接触，输入电极113的高频信号波段衰减程度较小；

d.衰减后的高频信号波段由电极113经处理电路模块114整流滤波后输入比较模块115的同相输入端，再在比较模块115的反相输入端输入参考电压，该比较模块115的电平信号输出端根据衰减后的高频信号波段功率的大小确定电平信号；

e.在比较模块115的电源输入端和电平信号输出端之间串联判定输出模块116，并将判定结果信号输入数据处理器2中；

(Ⅲ)数据处理器2根据竖直固定尺1上的多个测量电路11中的判定输出模块116的判定结果计算水位高度。

判定输出模块116为一发光二极管，电源输入端电压与电平信号输出端电压共同确定发光二极管的亮灭。

参考电压由高频信号波段在水中衰减后的信号以及在空气中衰减后的信号确定，参考电压位于在水中衰减后经处理电路模块114处理的高频信号波段的电压与在空气中衰减后经处理电路模块114处理的高频信号波段的电压之间。

本发明创造中水位测量尺的工作过程为：竖直固定尺1上的多个测量电路中的信号源模块111通过谐振模块向电极输入高频信号波段；

由于电极113所处外界环境的不同，该高频信号波段发生不同程度的衰减，衰减后的高频信号波段经处理电路模块114的整流滤波输入比较模块115；

当电极113处于水中时，高频信号波段的耗损功率较大，比较模块115同相输入端的电压小于参考电压，电平信号输出端输出低电平，使得比较模块115的电源输入端与电平信号输出端之间电压差较大，发光二极管亮，发光二极管通过光敏传感器向数据处理器2输送亮的信号；

当电极113处于空气中时，高频信号波段的耗损功率较小，比较模块115同相输入端的电压大于参考电压，电平信号输出端输出高电平，使得比较模块115的电源输入端与电平信号输出端之间电压差较小，发光二极管灭，发光二极管通过光敏电阻向数据处理器2输送灭的信号；

数据处理器2接收各测量电路11并行输入的测量信号，数据处理器2对测量信号进行转换处理，且亮信号表明测量点位于水面下，灭信号表明测量点位于水面上，数据处理器2根据测量信号计算水位高度并向显示屏输出水位高度数据，完成水位的测量。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水位测量尺，其特征在于：包括竖直固定尺（1）、数据处理器（2）和电源（3）；

所述竖直固定尺（1）的内部设有测量电路固定槽，该测量电路固定槽内沿竖直方向均匀固设有多个测量电路（11）；

所述测量电路（11）包括信号源模块（111）、谐振模块（112）、电极（113）、处理电路模块（114）、比较模块（115）和判定输出模块（116）；

所述信号源模块（111）的输出端与所述谐振模块（112）的一端连接，该谐振模块（112）的另一端与所述电极（113）连接；

所述谐振模块（112）的中部输出端与所述处理电路模块（114）的输入端连接；

所述处理电路模块（114）为整流滤波模块，该处理电路模块（114）的输出端与所述比较模块（115）的同相输入端连接，所述比较模块（115）的反相输入端接入参考设定电压，所述比较模块（115）的电平信号输出端与所述判定输出模块（116）的电平信号输入端连接；

所述电源（3）为所述测量电路（11）和数据处理器（2）提供电能；

所述数据处理器（2）包括显示屏和主板电路，所述主板电路与所述判定输出模块（116）信号连接；

所述信号源模块（111）包括高频正弦波信号产生芯片及其外围电路，所述信号产生芯片产生80MHZ的正弦波信号波段；

所述判定输出模块（116）为连接在所述电源（3）与比较模块（115）的电平信号输出端之间的发光二极管，该发光二极管的电压输入端通过整流滤波电路和调压电阻与电源（3）连接，该发光二极管的电压输出端与所述比较模块（115）的电平信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的水位测量尺，其特征在于：所述发光二极管通过光感应传感器与所述数据处理器（2）信号连接。

3.根据权利要求1所述的水位测量尺，其特征在于：所述竖直固定尺（1）包括竖直放置的V型前壳、测量电路板和后挡板，该V型前壳外侧面的上下两端分别固设有一连接基座（12），所述连接基座（12）上固设有螺栓连接孔，所述螺栓连接孔的中心轴线与所述竖直固定尺（1）的中心轴线平行，所述测量电路（11）均匀固设在所述测量电路板上，且所述电极密封镶嵌在所述后挡板上，该电极（113）与外界接触，所述测量电路板卡位放置在所述V型前壳内的测量电路固定槽内，所述V型前壳与后挡板通过位于该V型前壳侧边沿上的固定通孔和螺栓固定连接。

4.根据权利要求3所述的水位测量尺，其特征在于：所述竖直固定尺（1）有多个，该竖直固定尺（1）通过其两端的连接基座（12）首尾固定连接。

5.根据权利要求3所述的水位测量尺，其特征在于：所述电源（3）与所述竖直固定尺（1）一一对应，所述电源（3）固定在对应竖直固定尺（1）内的测量电路板上，所述数据处理器（2）有一个，固定在最上方的竖直固定尺（1）的顶端。

6.一种水位测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

（Ⅰ）在同一竖直固定尺（1）上沿竖直方向均匀安装多个测量电路（11），同时根据水位的大致高度首尾连接至少一个竖直固定尺（1），将该竖直固定尺（1）竖直固定在水位测量点上，并使得最上方的竖直固定尺（1）的顶端露出水面一定距离；

（Ⅱ）测量电路（11）同时开始测量水位高度；该测量过程包括以下步骤：

a.将每一个测量电路（11）中的信号源模块（111）接入电源（3），使得该信号源模块（111）输出高频信号波段；

b.高频信号波段通过谐振模块（112）输入电极（113）；

c.根据电极（113）所处环境介质的不同，输入电极（113）的高频信号波段有不同程度的衰减；

d.衰减后的高频信号波段由电极（113）经处理电路模块（114）整流滤波后输入比较模块（115）的同相输入端，再在比较模块（115）的反相输入端输入参考电压，该比较模块（115）的电平信号输出端根据衰减后的高频信号波段功率的大小确定电平信号；

e.在比较模块（115）的电源输入端和电平信号输出端之间串联判定输出模块（116），并将判定结果信号输入数据处理器（2）中；

（Ⅲ）数据处理器（2）根据竖直固定尺（1）上的多个测量电路（11）中的判定输出模块（116）的判定结果计算水位高度。

7.根据权利要求6所述的水位测量方法，其特征在于：所述步骤e中的判定输出模块（116）为一发光二极管，电源输入端电压与电平信号输出端电压共同确定发光二极管的亮灭。

8.根据权利要求6所述的水位测量方法，其特征在于：所述步骤d中的参考电压由高频信号波段在水中衰减后的信号以及在空气中衰减后的信号确定，所述参考电压位在水中衰减后经处理电路模块（114）处理的高频信号波段的电压与在空气中衰减后经处理电路模块（114）处理的高频信号波段的电压之间。