CN106404104A - 一种高精度液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度液位检测装置，包括用于盛装液体的容器和用于实时测量液体高度的控制器，容器从上至下依次标记有上极限位置、下极限位置，在容器的下方设有进水口，进水口通过管道连接有一驱动装置；控制器包括处理器、控制开关和安装于容器底部外侧的压力传感器，压力传感器与处理器的输入端连接，控制开关的输入端与处理器的输出端连接、其输出端与驱动装置连接。本发明利用压强与液体的密度、高度的关系，并结合压力传感器的使用，能够实时测量得到液体的液面高度值，并将检测的液面高度值通过无线传输模块发送至远程监控平台上，实现数据的存储和远程监控的目的，具有结构简单、检测准确度高、系统反应灵敏、使用方便的特点。

Description

一种高精度液位检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体一种高精度液位检测装置。

背景技术

随着时代的进步和科技的发展，液位测量在科学勘测中一直是一门比较重要的研究课程。在科学的发展史中，有过很多种的水位测量法，比如说：浮标测量法、超声波反射法、电容式水位测量法、电阻应变片的压力感应法等等。其中，

1)浮标测量法是目前应用得较为广泛的一种，它是根据漂浮在液面上的浮子(也称浮标)受到水的浮力作用。随水位的变化而产生位移来进行液位测量的，水位上升时浮球向上浮；水位下降时，浮球向下浮。其缺点是安装复杂，测量精度低，不可靠，经常出现浮子卡死不动和传感器堵塞导致测不准；同时维维修工作量大，安装、调试不便。

2)电容式液位计：在容器内插入电极，当液位变化时，电极内部介质改变，电极间(或电极与容器壁之间)的电容也随之变化，该电容量的变化再转换成标准化的直流电信号，其精确度为±(0.5～1.5)％。电容式液位计具有结构简单，测量精确度高，检测端消耗电能小，动态响应快、维护方便的显著特点；其缺点是常常因被测液体的介电常数不稳定而引起测量数据的误差。

3)超声波反射法液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。发射换能器面对液面发射超声波脉冲，超声波脉冲从液面上反射回来，被接收换能器接收。根据发射至接收的时间可确定传感器与液面之间的距离，即可计算出液位的高度，其精确度为±0.5％。这种液位计安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响，多用于药池、药罐、排泥水池等的液位测量。但其存在的缺点是：有一定的盲区，且价格较贵。

4)频率计法，由于需要采用模拟电路和数字电路技术，涉及硬件较多，电路复杂，稳定性差，使得其测试的精度以及可靠性、稳定性均不能满足野外工程的需要。

上述用于测量液位高度的装置各有各的特点、同时也存在着缺陷，研究一种测量液位的高度简单、方便，测量数据精确，且成本低廉的液位测量方法是现有研究的一大热点。而目前并未出现采用压强这一原理来测量液位高度的液位测量装置的相关报道。

发明内容

针对上述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种测量精度高、智能程度高、且维修方便、成本低廉的高精度液位检测装置。

为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种高精度液位检测装置，包括用于盛装液体的容器和用于实时测量液体高度的控制器，所述容器从上至下依次标记有上极限位置、下极限位置，在容器的下方设有进水口，所述进水口通过管道连接有一驱动装置；所述控制器包括处理器、控制开关和安装于容器底部外侧的压力传感器，所述压力传感器与处理器的输入端连接、用于实时测量容器底部外侧受到的压力值，所述控制开关的输入端与处理器的输出端连接、其输出端与驱动装置连接。

上述方案中，在处理器的输入端上连接有一按键模块。

上述方案中，在处理器的输出端还有显示器和报警器，所述显示器用于显示测量到的液体高度值。

上述方案中，为实现远程监控被测液体高度的目的，所述处理器上的SPI总线接口通过无线传输模块连接有一远程监控平台。

上述方案中，所述控制开关可以为继电器。

上述方案中，进一步地，所述驱动装置可以为水泵。

上述方案中，沿容器自下而上的方向上，所述下极限位置设于容器的四分之一的高度位置处、上极限位置设于容器的四分之五的高度位置处。

本发明的有益效果为：

1)本发明利用压强与液体的密度、高度的关系，并结合压力传感器的使用，能够实时测量得到液体的液面高度值，并将检测的液面高度值通过无线传输模块发送至远程监控平台上，实现数据的存储和远程监控的目的，具有结构简单、使用方便，检测到的数据准确度高，系统反应灵敏、响应速度快的特点；

2)本发明通过在容器上设置的上极限位置和下极限位置，并结合水泵和控制开关的使用，来实现是否向容器内添加液体的目的，达到了在实时监测液体的液面高度的同时，还做到了智能添加液体的功能，智能化程度高、实用性强，有益于推广。

附图说明

图1为本高精度液位检测装置的连接结构图。

图中标号为：1、容器；2、管道；3、驱动装置；4、上极限位置；5、下极限位置。

具体实施方式

如图1所示，一种高精度液位检测装置，包括用于盛装液体的容器1和用于实时测量液体高度的控制器，所述容器1从上至下依次标记有上极限位置4、下极限位置5，本实施例中，沿容器1自下而上的方向上，所述下极限位置5设于容器1的四分之一的高度位置处、上极限位置4设于容器1的四分之五的高度位置处。在容器1的下方设有进水口，所述进水口通过管道2连接有一驱动装置3，所述驱动装置3具体为水泵。

所述控制器包括处理器、控制开关和安装于容器底部外侧的压力传感器，所述压力传感器与处理器的输入端连接、用于实时测量容器底部外侧受到的压力值，所述控制开关的输入端与处理器的输出端连接、其输出端与驱动装置连接。所述控制开关具体为继电器，用于接收处理器发来的控制指令，从而控制驱动装置3的启闭。

在处理器的输入端上连接有一按键模块，用以输入液体的密度值ρ、容器1的重力值G和容器1的底部面积值S。在处理器的输出端还有显示器和报警器。所述处理器上的SPI总线接口通过无线传输模块连接有一远程监控平台。

所述处理器具体可以为含有运算模块的单片机或PLC控制器。

在压力传感器的输出端上还依次连接模数转换器、信号放大器。

本发明测量液面的高度h的过程及原理如下：

1、首先，利用压力传感器测得容器1的底部受到的压力F(而所述压力F包括容器的重力G和液体对容器底部的压力F1)，并通过模数转换器、放大器的处理后，发送至处理器中；

2、处理器根据压强P＝F1*S(S为容器的底部面积，通过按键模块输入)，即得压强P＝(F-G)*S，其中G通过按键模块输入，得到压强值P；

3、由物理学中压强P＝ρ*g*h(ρ为液体的密度，通过按键模块输入)，从而计算得到液体的液面高度值h，并在显示器上显示，且通过无线传输模块发送至远程监控平台中。

对于得到的液体的液面高度值是在处理器中完成，具体是采用现有单片机/PLC等芯片中的常规运算处理器来实现。

在完成上述步骤3的情况下，当检测得到的液体高度值h达到或低于下极限位置时，报警器发出报警信号，处理器向继电器发出打开水泵的控制指令，使水泵开始工作，向容器1内注入液体；而当检测得到的液体高度值h达到上极限位置时，报警器发出报警信号，处理器向继电器发出关闭水泵的控制指令，使水泵关闭，停止向容器1内注入液体。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度液位检测装置，其特征在于：包括用于盛装液体的容器(1)和用于实时测量液体高度的控制器，所述容器(1)从上至下依次标记有上极限位置(4)、下极限位置(5)，在容器(1)的下方设有进水口，所述进水口通过管道(2)连接有一驱动装置(3)；所述控制器包括处理器、控制开关和安装于容器(1)底部外侧的压力传感器，所述压力传感器与处理器的输入端连接、用于实时测量容器(1)底部外侧受到的压力值，所述控制开关的输入端与处理器的输出端连接、其输出端与驱动装置(3)连接。

2.根据权利要求1所述的高精度液位检测装置，其特征在于：在处理器的输入端上连接有一按键模块。

3.根据权利要求2所述的高精度液位检测装置，其特征在于：在处理器的输出端还有显示器和报警器。

4.根据权利要求1所述的高精度液位检测装置，其特征在于：所述处理器上的SPI总线接口通过无线传输模块连接有一远程监控平台。

5.根据权利要求1所述的高精度液位检测装置，其特征在于：所述控制开关为继电器。

6.根据权利要求5所述的高精度液位检测装置，其特征在于：所述驱动装置(3)为水泵。

7.根据权利要求1所述的高精度液位检测装置，其特征在于：沿容器自下而上的方向上，所述下极限位置(5)设于容器(1)的四分之一的高度位置处、上极限位置(4)设于容器(1)的四分之五的高度位置处。