CN105352563A - 一种防腐蚀液位检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防腐蚀液位检测装置及方法，主要由空气过滤器、气管、气泵、气压调节器、智能单元、出去接头、连接管、进气接头、开关阀、压力传感器、导管、防反流浮子和可调喷嘴组成。经空气过滤器过滤后的空气由气泵输出，再经过开关阀后流入导管，导管内设置有压力传感器，当导管内空气压力大于防反流浮子所受浮力时，空气从可调喷嘴排出，随后导管内空气压力出现一个下降波，而下降波之前的压力值则对应液位实际值，智能单元采集压力信号，按照一定的算法可计算出此液位值。

Description

一种防腐蚀液位检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种液位检测装置，具体而言涉及一种防腐蚀液位检测装置及方法。

背景技术

液位检测就是测量容器中液体的高度，现有用于测量液位的装置主要有：浮球式液位计、压力式液位计、超声波液位计和雷达液位计等。浮球式液位计的两个主要部件是浮球和插杆，在测量具有腐蚀性液体液位时，浮球表面和插杆内壁一般要加装防腐涂层，这导致液位计的成本大幅增加，而且，防腐涂层相对来说容易损坏。压力式液位计的基本原理是根据液体静压和液体高度成正比的原理，通过在液体底部安装压力传感器，然后将所测压力值转换为液位值。传统压力式液位计的测量部件直接和被测液体接触，所以实际使用时要根据所测液体的腐蚀度选择不同的压力传感器膜片，这会造成选型比较复杂，而且膜片价格不菲。超声波液位计和雷达液位计都属于非接触测量式液位计，所以不受被测液位的限制，可广泛用于测量各种液体，但其主要不足是测量精度容易受环境影响且价格是上述几种液位计中最贵的。

发明内容

本发明提供一种防腐蚀液位检测装置及方法，其基本原理是：将一端封闭的导管放置在被测液体中，导管封闭一侧设置有敏感压力传感器、开关阀和进气接头，导管开口一侧设置有可调喷嘴和防反流浮子，气泵将过滤后的压缩空气从开关阀和进气接头泵入导管，由于导管一端的可调喷嘴和防反流浮子伸入在液体中，所以液体对防反流浮子产生向上的浮力，阻断导管使空气不能从可调喷嘴排出，当进入导管的空气压力增加到大于这个浮力后，防反流浮子下移，空气才能从可调喷嘴喷出，刚才压力传感器所测得的最大压力就对应实际液体的高度值，根据压力值和被测液位高度的比例关系，经微控制器运算处理后可得到液体液位值。

本发明所提供的一种防腐蚀液位检测装置，主要包括表头部分和导管部分。表头部分包括一级空气过滤器、气管、气泵、气压调节器、二级空气过滤器、出气接头和智能单元。一级空气过滤器的作用是对进入气泵的空气进行初次过滤；气管是连接一级空气过滤器、气泵、气压调节器、二级空气过滤器和出气接头之间的通道；气泵将空气泵入气压调节器，气压调节器将空气增压或降压后把稳定的空气输入到二级空气过滤器，经再次过滤后从出气接头输出；智能单元接收和输出各种电信号，对相关部件的工作进行控制。导管部分包括开关阀、进气接头，导管、压力传感器、防反流浮子和可调喷嘴。开关阀一端和表头上的出气接头通过连接管连接，另一端连接进气接头；导管一端封闭，一端开口，压力传感器设置在导管封闭一端的底部，导管开口一端设置有可调喷嘴，用于调节空气排出量；本装置初次使用时要调节可调喷嘴开度，使其不对导管内空气压力产生贡献量；靠近可调喷嘴还设置有防反流浮子，其所受浮力大于导管内空气压力时上浮，阻断液体进入导管，小于时落下，空气从可调喷嘴排出。

本发明所提供的一种防腐蚀液位检测装置，其表头部分的智能单元以微控制器为核心，包括键盘电路、压力信号处理电路、显示电路、泵阀控制电路和信号远传端口。键盘电路连接有键盘，用于对装置工作参数进行设置；压力信号处理电路连接压力导管内部的压力传感器，对压力信号进行变送处理后输入到微控制器，根据压力值和被测液位高度成正比的原理，微控制器经算法处理后得到液位值，液位值再通过显示电路显示，还可通过信号远传端口输出到其他设备，泵阀控制电路用于控制泵的启停和阀的开闭。

本发明所提供的一种防腐蚀液位检测装置，测量元件不和腐蚀液体直接接触，因而降低了压力传感器膜片的选型要求。而且，本装置伸入液体中的部件结构简单，制作方便且不易损坏。另外，本发明所提供的一种防腐蚀液位检测装置的导管可以是软性材料，这使得安装方式可以是顶装或侧装，增加了使用便利性。

附图说明

图1是本发明主体结构示意图。

图2是本发明智能单元的结构图。

图3是本发明液位检测程序流程图。

【附图符号说明】1.表头；2.一级空气过滤器；3.气管；4.气泵；5.气压调节器；6.二级空气过滤器；7.智能单元；8.出气接头；9.连接管；10.进气接头；11.压力传感器；12.开关阀；13.容器；14.导管；15.防反流浮子；16.可调喷嘴。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和应用方法有更加清楚的理解，现结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本发明所提供的一种防腐蚀液位检测装置包括容器13外部的表头部分和容器13内部的导管部分。表头部分包括一级空气过滤器2、气管3、气泵4、气压调节器5、二级空气过滤器6、智能单元7和出气接头8；一级空气过滤器2通过气管3连接气泵4的输入，气泵4的输出通过气管3连接到气压调节器5，气压调节器5再通过气管3连接二级空气过滤器6，二级空气过滤器6的输出连接出气接头8；导管部分包括连接管9、开关阀12、进气接头10、压力传感器11、导管14、防反流浮子15和可调喷嘴16；连接管9连接出气接头8和开关阀12的进口，开关阀12的出口连接进气接头10，开关阀12的开启和关闭受智能单元7控制；导管14一端封闭，一端开口，压力传感器11设置在导管14封闭一端的底部，导管14开口一端连接可调喷嘴16，靠近可调喷嘴16的上面还设置有防反流浮子15，防反流浮子15在所受液体浮力大于导管14内空气压力时上浮，阻止液体反流，在所受浮力小于空气压力时下移，从而使导管14中的空气从可调喷嘴16排出。

如图2所示，本发明所提供的一种防腐蚀液位检测装置的智能单元7以微控制器101为核心，包括键盘电路102、压力信号处理电路103、显示电路104、泵阀控制电路105和信号远传端口105。键盘电路102连接有键盘，用于对装置工作参数进行设置；压力信号处理电路103连接导管14内部的压力传感器11，对压力信号进行变送处理后输入到微控制器101，再根据压力值和被测液位高度的比例关系，微控制器101经算法处理后得到液位值，液位值再通过显示电路104显示，显示电路104还作为人机交互界面显示本装置的操作状态，泵阀控制电路105用于控制气泵4的启停和开关阀12的开闭，信号远传端口106作为测量仪表的信号输出接口，可将测量值以有线或无线的方式输出到其他设备。

结合图1、图2和图3所示，本发明检测液位的步骤和方法如下：

S1、连接本发明所述装置的供电电路，使用键盘电路102上的键盘启动气泵4，打开开关阀12，调节可调喷嘴16的开度，直到显示电路104的显示值有增加趋势但又没增加量时为止；

S2、断开供电电路，将本发明所述装置安装在被测液体盛放的容器13上(假设容器中有一定高度液体)，此时，由于导管14内空气压力为零(相对标准大气压)，防反流浮子15在浮力作用下上浮，阻断空气从可调喷嘴16排出通道；

S3、再次连接供电电路，本发明所述装置进入自动测量状态；

S4、微控制器101执行方框201所示初始化程序，置原测量值为0，并启动气泵，打开开关阀；

S5、微控制器101执行方框202所示压力测量值定时采样程序，此处压力值的采样周期可通过键盘电路102进行设置，程序第一次执行时，测量值＝0；

S6、微控制器101执行方框203所示判断程序，程序第一次执行时，测量值＝原测量值＝0(阈值默认为0)，所以判断条件成立，微控制器101执行方框207和208程序，启动气泵、打开开关阀并将测量值赋值给原测量值，此时导管14内的压力逐渐增加，程序返回再执行方框202和方框203；

S7、随着导管14内的压力增加到大于防反流浮子15的浮力，空气从可调喷嘴16排出，由于压缩空气突然得到释放，导管14的空气压力值向下波动，此时方框203的判断条件不成立，所以转向执行方框204，停止气泵，关闭开关阀，则原测量值就是容器13中液体所产生的对应压力值，然后重新将测量值赋值给原测量值(方框205)；

S8、微控制器101执行方框206所示程序，根据液位高度和压力的比例关系，计算得到液位高度值，程序返回到方框202进行循环。

在本发明上述的示例应用过程中，如果步骤S8后容器13中的液位下降，则防反流浮子15浮力减小，导管14中空气压力大于浮力，导致空气再次从可调喷嘴16排出，排出后空气压力压降，防反流浮子15重新封闭导管14，此时执行方框204，205和206程序，对应压力值和当前的液位值相对应；如果步骤S8后容器13中的液位不变或上升，则防反流浮子15一直保持封闭，因而方框203中测量值等于原测量值，所以程序执行方框207和208，启动气泵，打开开关阀，并将测量值赋值给原测量值，然后程序再次返回方框202和203，随后接着S7步骤执行，得到新的对应压力值，此值同样反映当前的实际液位值。

以上所述仅为本发明示例性的实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，增加或减少某些装置的使用步骤，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述装置包括一级空气过滤器、气泵、气管、气压调节器、二级空气过滤器、智能单元，出气接头、连接管、开关阀、进气接头、压力传感器、导管、防反流浮子和可调喷嘴，其中一级空气过滤器通过气管连接气泵输入，气泵输出连接到气压调节器，气压调节器连接二级空气过滤器，二级空气过滤器连接出气接头，出气接头再通过连接管和开关阀连接，开关阀连接进气接头，进气接头连接在导管上，压力传感器设置在导管封闭一端，导管另一端连接可调喷嘴，靠近可调喷嘴的位置连接有防反流浮子。

2.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述智能单元包括键盘电路、压力信号处理电路、显示电路、泵阀控制电路和信号远传端口。

3.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述导管结构为一端封闭，一端开口。

4.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述进气接头之前间接连接空气过滤器。

5.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述压力传感器连接在导管封闭一侧，可调喷嘴连接在导管开口一侧。

6.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述导管可口一侧靠近可调喷嘴位置连接有防反流浮子。

7.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述防反流浮子根据其所受空气压力和液体浮力的关系可以阻断或导通导管内空气的流出通道。

8.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述可调喷嘴的开度可调节。

9.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述气压调节器可增大或减少其输出气体的压力值。

10.如权利要求1所述的一种防腐蚀液位检测装置及方法，其特征在于：所述导管内空气压力和防反流浮子所受浮力是否达到平衡的判断依据是压力传感器测量值的增加趋势、减少趋势或波动范围。