CN108759975A - 一种气体导压式液位检测结构及液位计 - Google Patents

Abstract

本发明属于液位传感技术领域，公开了一种气体导压式液位计，包括：气源、第一气流支管、第二气流支管、电磁换向阀、高位短导压管、低位长导压管以及压差变送器；所述气源分别与所述第一气流支路以及所述第二气流支路相连，输出导压气流；所述电磁换向阀的第一输入端连接所述第一气流支管，第二输入端作为外界空气连接端口，所述电磁换向阀的输出端连接所述高位短导压管；所述低位长导压管与所述第二气流支管相连；所述压差变送器的两端分别连通所述高位短导压管以及所述低位长导压管，实时获取两个导压管的压差。本发明提供一种便捷的高效，高可靠性的液位测量装置。

Description

一种气体导压式液位检测结构及液位计

技术领域

本发明涉及液位传感技术领域，特别涉及一种气体导压式液位检测结构及液位计。

背景技术

气体导压液位计广泛的应用在液体环境的液位检测上，检测可靠性高相应速度快。但是，由于测量原理的限制，大多需要事先知道液体对象的密度而后才可以获得较为准确的液位测量数据，给液位检测造成较大不便，特别是针对液体密度并不稳定的对象，测量精度和可靠性并不高。

发明内容

本发明提供一种气体导压式液位检测结构及液位计，解决现有技术中气体导压式液位计的测量精度和可靠性低，测量效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气体导压式液位检测结构，包括：气源、第一气流支管、第二气流支管、电磁换向阀、高位短导压管、低位长导压管以及压差变送器；

所述气源分别与所述第一气流支路以及所述第二气流支路相连，输出导压气流；

所述电磁换向阀的第一输入端连接所述第一气流支管，第二输入端作为外界空气连接端口，所述电磁换向阀的输出端连接所述高位短导压管；

所述低位长导压管与所述第二气流支管相连；

所述压差变送器的两端分别连通所述高位短导压管以及所述低位长导压管，实时获取两个导压管的压差；

其中，导通第一气流支管和第二气流支管，压差变送器获取设定高度差Δh的高位短导压管和低位长导压管之间的压差Δp₁，而后基于液体压强公式Δp₁＝ρgΔh计算得到待测液体密度ρ；

而后，通过电磁换向阀关断第一气流支管，导通高位短导压管与外界大气，从而测到低位长导压管处对被测液体以及大气压的压差，依据公式h＝Δp₂/ρg求得被测容器内液体的液位h。。

进一步地，所述液位检测结构还包括：第一稳压稳流结构以及第二稳压稳流结构；

所述第一稳压稳流结构设置在所述第一气流支管上，稳定第一气流支管上的导压气体流速和气压；

所述第二稳压稳流结构设置在所述第二气流支管上，稳定第二气流支管上的导压气体流速和气压。

进一步地，所述第一稳压稳流结构设置在所述电磁换向阀与所述气源之间。

进一步地，所述第一稳压稳流结构包括：第一减压阀以及第一节流阀；

所述第一减压阀以及所述第一节流阀设置在所述第一气流支管上，位于所述电磁换向阀与所述气源之间。

进一步地，所述第二稳压稳流结构包括：第二减压阀以及第二节流阀；

所述第二减压阀以及所述第二节流阀设置在所述第二气流支管上。

进一步地，所述电磁换向阀为二位四通电磁阀。

进一步地，所述气源为空气压缩机。

进一步地，所述气源、所述第一气流支管、所述第二气流支管、所述电磁换向阀、所述高位短导压管、所述低位长导压管以及所述压差变送器的连接端口采用快速接头。

进一步地，所述低位长导压管采用伸缩管，用于调整底端的高度。

一种气体导压式液位计，包括：所述的检测结构以及PLC可编程控制器；

所述PLC可编程控制器与所述压差变送器相连，获取压差数据，并基于压出数据计算得到待测液体的密度和液位值；

所述PLC可编程控制器与所述气源所述电磁换向阀相连，切换第一气流支管的气流通断，实现密度测量和液位测量控制。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的气体导压式液位检测结构及液位计，分别通过两个支气流支管形成气体导压结构，并将压差变送器连接在伸入到设定高度差Δh的待测液体深度不同的高位短导压管和低位长导压管之间，获取两侧压差而后基于液体压强公式Δp₁＝ρgΔh计算得到待测液体密度ρ；而后，通过电磁换向阀关断第一气流支管，导通高位短导压管与外界大气，从而测到低位长导压管处对被测液体以及大气压的压差，依据公式h＝Δp₂/ρg求得被测容器内液体的液位h。从而通过两步的切换操作能够高效的针对未知待测液体高效的得到密度，进而得到液位，整个操作过程高效简便；更重要的是，密度测量和液位测量能够高效随时切换，从而针对任何不稳定的液体状态都可以得到更为可靠的测量数据，使得测量精度和可靠性较高。

附图说明

图1为本发明提供的气体导压式液位检测结构的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种气体导压式液位检测结构及液位计，解决现有技术中气体导压式液位计的测量精度和可靠性低，测量效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：

通过形成两支伸入到待测液体深度设定不同的气流导压支路，而后通过压差变送器获取气体导压条件下的压差，而后基于液体压强公式得到液体密度，而后通过电磁换向阀切换一支气流导压支路，将压差变送器一端导通大气，维持另一端的液体压强，从而得到气体打压条件下的对大气和待测液体的压差，即可基于上述液体压强公式得到液体液位深度。

通过上述内容可以看出，整个操作过程可以实时高效切换实现两个稳定的测量过程，即密度测量和液位测量从而高效的针对位置液体进行可靠的测量，使得测量效率、测量精度和可靠性大幅提升。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1，一种气体导压式液位检测结构，包括：气源1、第一气流支管2、第二气流支管3、电磁换向阀6、高位短导压管8、低位长导压管9以及压差变送器7。

下面具体上结构及其工作关系。

所述气源1分别与所述第一气流支路2以及所述第二气流支路3相连，输出导压气流；即通过气源形成两支导压气流。

所述电磁换向阀6的第一输入端连接所述第一气流支管2，第二输入端作为外界空气连接端口，所述电磁换向阀6的输出端连接所述高位短导压管8；所述低位长导压管9与所述第二气流支管3相连；所述压差变送器7的两端分别连通所述高位短导压管8以及所述低位长导压管9，实时获取两个导压管的压差。

在执行检测时，电磁换向阀6保持第一气流支管2与高位短导压管8的连通状态，从而导压气流沿管道通入到待测溶液10中，通过压差变送器得到由于高位短导压管8和低位长导管9的深入深度不同导致的压差，从而可以通过液体压强公式p＝ρgh得到密度ρ。

具体来说，在装置组装完成后或者调整后，高位短导压管8和低位长导管9的管口间距Δh已知，那么压差ΔP₁＝P_低-P_高，在密度和常数g不变的相同的情况下，ρ＝Δp₁/gΔh，从而得到位置液体的密度。

完成密度测量后，电磁换向阀6动作，关断第一气流支管2，导通高位短导压管8与大气压，也就是压差变送器7一侧为大气压。另一端，保持气流导压结构，即压差变送器的另一端为液体压强以及大气压强的加和，通过压差变送器得到两者的压差，即液体的压强，可基于上述液体压强公式h＝Δp₂/ρg得到液位深度h。

上述计算过程，可由PLC可编程控制器执行，即PLC可编程控制器与压差变送器7相连，获取事实压差基于上述公式计算，依次得到密度和液位。一般来说，密度测量和液位测量过程的切换，也可由PLC可编程控制器自动控制，实现高效的自动测量，操作高效可靠，测量精度和数据可靠性。

当然，也可以通过其他的控制设备实现独立的控制切换，如单片机。

进一步地，所述液位检测结构还包括：第一稳压稳流结构以及第二稳压稳流结构。

所述第一稳压稳流结构设置在所述第一气流支管上，稳定第一气流支管上的导压气体流速和气压；所述第二稳压稳流结构设置在所述第二气流支管上，稳定第二气流支管上的导压气体流速和气压。从而实现高压的气流的流速调整，整定气流流速，实现高压稳流，大幅降低气流波动对检测的不利影响。

一般来说，所述第一稳压稳流结构设置在所述电磁换向阀6与所述气源1之间。

通常，所述第一稳压稳流结构包括：第一减压阀41以及第一节流阀51；所述第一减压阀41以及所述第一节流阀51设置在所述第一气流支管2上，位于所述电磁换向阀6与所述气源1之间，实现密度测量时，第一气流支管内的高压气流的稳压稳流。

相类似的，所述第二稳压稳流结构包括：第二减压阀42以及第二节流阀52；所述第二减压阀42以及所述第二节流阀52设置在所述第二气流支管3上，实现密度测量和液位测量时，第二气流支管内的高压气流的稳压稳流。

一般来说，第一气流支管2和第二气流支管3上的稳压稳流结构的具体结构采用相同的结构，保证控制的统一性。采用的电子器件可统一到所述PLC可编程控制器实现稳压和稳流操作的统一控制保证测量的可靠性和效率。当然也可以，采用手动操作针对上述器件手动控制

进一步地，所述电磁换向阀6为二位四通电磁阀，即输入端分别连接大气和第一气流支管2，输出端连接高位短导压管8。当然也可以采用二位三通阀。

一般来说，所述气源1采用空气压缩机，实现可控的高压空气输出；当然也可以是其他空气压缩装置。

为了便于装配操作，所述气源1、所述第一气流支管2、所述第二气流支管3、所述电磁换向阀6、所述高位短导压管8、所述低位长导压管9以及所述压差变送器7的连接端口采用快速接头，保证连接密封性的同时拆装效率也较高。

进一步地，所述低位长导压管9可采用伸缩管，用于调整底端的高度，也就是根据实际的测量对象实际调整深入深度，提升数据的可靠性和精度。

一般来说，可在伸缩管上设置数值刻度，便与读取和伸缩调整。

本实施例还基于上述检测装置提供一种完整的液位计装置，即一种气体导压式液位计，包括：所述的检测结构以及PLC可编程控制器。

所述PLC可编程控制器与所述压差变送器相连，获取压差数据，并基于压出数据计算得到待测液体的密度和液位值；

所述PLC可编程控制器与所述气源所述电磁换向阀相连，切换第一气流支管的气流通断，实现密度测量和液位测量控制。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的气体导压式液位检测结构及液位计，分别通过两个支气流支管形成气体导压结构，并将压差变送器连接在伸入到设定高度差Δh的待测液体深度不同的高位短导压管和低位长导压管之间，获取两侧压差而后基于液体压强公式Δp₁＝ρgΔh计算得到待测液体密度ρ；而后，通过电磁换向阀关断第一气流支管，导通高位短导压管与外界大气，从而测到低位长导压管处对被测液体以及大气压的压差，依据公式h＝Δp₂/ρg求得被测容器内液体的液位h。从而通过两步的切换操作能够高效的针对未知待测液体高效的得到密度，进而得到液位，整个操作过程高效简便；更重要的是，密度测量和液位测量能够高效随时切换，从而针对任何不稳定的液体状态都可以得到更为可靠的测量数据，使得测量精度和可靠性较高。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种气体导压式液位检测结构，其特征在于，包括：气源、第一气流支管、第二气流支管、电磁换向阀、高位短导压管、低位长导压管以及压差变送器；

所述气源分别与所述第一气流支路以及所述第二气流支路相连，输出导压气流；

所述电磁换向阀的第一输入端连接所述第一气流支管，第二输入端作为外界空气连接端口，所述电磁换向阀的输出端连接所述高位短导压管；

所述低位长导压管与所述第二气流支管相连；

所述压差变送器的两端分别连通所述高位短导压管以及所述低位长导压管，实时获取两个导压管的压差；

其中，导通第一气流支管和第二气流支管，压差变送器获取设定高度差Δh的高位短导压管和低位长导压管之间的压差Δp₁，而后基于液体压强公式Δp₁＝ρgΔh计算得到待测液体密度ρ；

而后，通过电磁换向阀关断第一气流支管，导通高位短导压管与外界大气，从而测到低位长导压管处对被测液体以及大气压的压差，依据公式h＝Δp₂/ρg求得被测容器内液体的液位h。

2.如权利要求1所述的气体导压式液位检测结构，其特征在于，所述液位检测结构还包括：第一稳压稳流结构以及第二稳压稳流结构；

所述第一稳压稳流结构设置在所述第一气流支管上，稳定第一气流支管上的导压气体流速和气压；

所述第二稳压稳流结构设置在所述第二气流支管上，稳定第二气流支管上的导压气体流速和气压。

3.如权利要求2所述的气体导压式液位检测结构，其特征在于：所述第一稳压稳流结构设置在所述电磁换向阀与所述气源之间。

4.如权利要求3所述的气体导压式液位检测结构，其特征在于，所述第一稳压稳流结构包括：第一减压阀以及第一节流阀；

所述第一减压阀以及所述第一节流阀设置在所述第一气流支管上，位于所述电磁换向阀与所述气源之间。

5.如权利要求2所述的气体导压式液位检测结构，其特征在于，所述第二稳压稳流结构包括：第二减压阀以及第二节流阀；

所述第二减压阀以及所述第二节流阀设置在所述第二气流支管上。

6.如权利要求1所述的气体导压式液位检测结构，其特征在于：所述电磁换向阀为二位四通电磁阀。

7.如权利要求1所述的气体导压式液位检测结构，其特征在于：所述气源为空气压缩机。

8.如权利要求1所述的气体导压式液位检测结构，其特征在于：所述气源、所述第一气流支管、所述第二气流支管、所述电磁换向阀、所述高位短导压管、所述低位长导压管以及所述压差变送器的连接端口采用快速接头。

9.如权利要求1～8任一项所述的气体导压式液位检测结构，其特征在于：所述低位长导压管采用伸缩管，用于调整底端的高度。

10.一种气体导压式液位计，其特征在于，包括：权利要求1～9所述的检测结构以及PLC可编程控制器；

所述PLC可编程控制器与所述压差变送器相连，获取压差数据，并基于压出数据计算得到待测液体的密度和液位值；

所述PLC可编程控制器与所述气源所述电磁换向阀相连，切换第一气流支管的气流通断，实现密度测量和液位测量控制。