CN108775856A - 液体探测装置、液体探测方法及液体探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种液体探测装置，包括：电容探测器，其包括探测端和接收端，探测端与接收端之间形成电容，电容探测器能够相对于液体发生位移，且当探测端接触到液体时能够形成电流；电流探测器，配置为与电容探测器电性连接，能够检测电容探测器所在回路的电流；处理器，配置为与电流探测器电性连接，能够分析电流探测器在预定时间内检测到的电流的变化趋势，并判断液体探测装置相对于液体的运动状态。本发明利用电容的储电特性，在电容一极的电荷发生变化时，电容回路中产生电流的特性，来判断液体或者其他具有导电特性物体的位置。
Description
技术领域
本发明属于自动化设备技术领域，具体涉及一种液体探测装置、液体探测方法及液体探测系统。
背景技术
液体探测技术一直以来作为自动化设备核心的技术，近些年得到了快速的发展。其中使用最为广泛的为压力式探测技术和电容式探测技术。电容式探测技术相对于压力式探测技术来说，具有设备体积小，容易实现远距离传输和调节的优点，可适用于具有腐蚀性和高压特性的介质的液体测量。
目前常见的电容式液体探测器采用测量电容的变化的方式，来测量液体的位置。其使用一根金属棒插入盛液体的容器内，此时金属棒作为电容的一个极，而容器壁则作为电容的另一极。两电极间的介质，即为待测量的液体及液体上方的气体。
由于液体的介电常数ε1和液体上方的气体的介电常数ε2不同，当ε1>ε2时，如果液面升高，则两电极间总的介电常数值则会随之加大，导致电容量随之增大。反之，如果液面下降，则两电极间的介电常数值则会随之减小，导致电容量也减小。从而，能够通过两电极间的电容量数值的变化来测量液体的位置。
但是，现有的电容式液体探测器限制较多。首先，其灵敏度较难控制，现有的电容式液体探测器的灵敏度主要取决于液体及液体上方气体的介电常数的差值，且只有介电常数ε1和ε2恒定时才能保证液体位置测量的准确。其次，因被测介质多具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖，所以其对导电性弱的物体也不具备很好的探知能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液体探测装置。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：一种液体探测装置，所述液体探测装置，包括：电容探测器，其包括探测端和接收端，探测端与接收端之间形成电容，电容探测器能够相对于液体发生位移，且当探测端接触到液体时能够形成电流；电流探测器，配置为与电容探测器电性连接，能够检测电容探测器所在回路的电流；处理器，配置为与电流探测器电性连接，能够分析电流探测器在预定时间内检测到的电流的变化趋势，并判断液体探测装置相对于液体的运动状态。
作为本发明的进一步改进，电容探测器还包括机械手臂，其配置为能够驱动电容探测器相对于液体发生位移。
作为本发明的进一步改进，液体探测装置还包括充电装置，为电容探测器充电。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：一种液体探测方法，所述方法包括：为电容探测器充电；实时检测所述电容探测器所在回路的电流；根据检测到的所述电流，判断液体探测装置与液体的位置关系。
作为本发明的进一步改进，根据所述电流，判断液体探测装置与液体的位置关系具体包括：当检测到电流时，判断所述液体探测装置接触到液体。
作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态。
作为本发明的进一步改进，根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态具体包括：当检测电流值在一定时间内为一个定值时，判断所述液体探测装置的位置无变化。
作为本发明的进一步改进，根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态具体包括：当检测电流值在一定时间内先逐步增大，到达最高点之后逐步减小时，判断所述液体探测装置逐步接触到液体。
作为本发明的进一步改进，根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态具体包括：当检测电流值在一定时间内逐步减小，判断所述液体探测装置从液体中离开。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：一种液体探测系统，所述系统包括：充电模块，用于为电容探测器充电；获取模块，用于实时检测所述电容探测器所在回路的电流；处理模块，用于根据所述电流，判断液体探测装置与液体的相对位置关系。
本发明的有益效果是：
本发明利用电容的储电特性，在电容一极的电荷发生变化时，电容回路中产生电流的特性，来判断液体或者其他具有导电特性物体的位置，具有抗干扰性能好，检测稳定性好的特点；且对于导电性弱的物体也具有良好的探知能力，适用于所有探测性质的工作站中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的液体探测装置的原理示意图；
图2是本发明提供的液体探测方法的流程示意图；
图3是本发明提供的液体探测装置检测到的电流变化趋势图；
图4是本发明提供的液体探测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
请参见图1，本发明一实施方式提供的液体探测装置1，包括机械手臂（图中未示出），充电装置（图中未示出）；电容探测器；以及电流探测器11。
其中，机械手臂用于驱动电容探测器朝向接近液体2或者远离液体2的方向运动。充电装置用于给电容探测器充电，当电容探测器所带电压等于充电装置的输出电压时，充电完成。电容探测器设置于液体探测装置1朝向待测量液体2的一侧，包括探测端12和接收端13，探测端12与接收端13形成电容，探测端12的长度大于接收端13的长度，当液体探测装置1朝向液体2运动时，探测端12用于接触液体2，探测液体2的位置。电流探测器11与电容探测器电性连接，用于检测回路中的电流。
在探测行为发生之前，通过充电装置为电容探测器充电。当开始探测行为时，液体探测装置1朝向液体2移动，当探测端12开始接触到液体时，探测端12上的电荷被液体2导出，电容两端形成电流。电流探测器11检测回路中产生的电流。
在本发明的优选实施方式中，液体探测装置还包括处理器。处理器用于分析电流探测器11在预定时间内检测到的电流的变化趋势，基于电流的变化趋势，来判断液体探测装置1相对于液体2的运动状态，即可判断液体探测装置与液体2之间的相对位置关系。
请一并参见图3，在检测开始后，如果电流探测器11检测到的电流逐步增大，持续一定时间直至电流数值达到最高点，然后电流数值逐步下降；即电流的变化趋势符合图3曲线B的变化趋势时，处理器即判断液体探测装置1为朝向液体2的方向移动，并且探测端12在逐步插入液体2中。
在检测开始后，如果电流检测器11检测到的电流始终处于平稳状态，没有较大幅度的增大或者减少；即电流的变化趋势符合图3曲线A的变化趋势时，则处理器可以判断此时探测端12属于正常亏电状态，液体探测装置1没有位置移动。
在检测开始后，如果电流检测器11检测到的电流在检测开始的时候较大，随着时间增长电流数值逐步下降，即电流的变化趋势符合图3曲线C的变化趋势时，处理器即可判断液体探测装置1正在朝向远离液体的方向移动，探测端12开始逐步离开液体。
请参见图2，本发明提供了一种液体探测方法。所述液体探测方法包括：
S1、为电容探测器充电；电容探测器包括相互平行设置的两个导电金属极，在通电后，电容探测器的两个极上分别携带了相等数量的正负电荷，形成电压。在探测行为发生之前，通过充电装置为电容探测器充电。当电容探测器两极间的电压等于充电装置的输出电压时，电容探测器充电完毕。
S2、实时检测所述电容探测器所在回路的电流；通过电流探测器实时检测回路中的电流。
S3、根据检测到的所述电流，判断液体探测装置与液体的位置关系。在电容探测器充电完毕，且电容探测器未接触到导电液体或其他导电物体时，回路中没有电流流动。当电容探测器接触到导电液体或者其他导电物体时，电容探测器上的电荷被导出，回路中会形成电流。处理器根据是否检测到回路中存在电流，判断液体探测装置与液体的位置关系。
优选的，所述方法还包括：根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态。当电流探测器检测到的电流值在一定时间内为一个定值时，判断所述液体探测装置的位置无变化。当电流探测器检测到的电流值在一定时间内先逐步增大，到达最高点之后逐步减小时，判断所述液体探测装置逐步接触到液体。当检测电流值在一定时间内逐步减小，判断所述液体探测装置从液体中离开。
请参见图4，本发明提供了一种液体探测系统。所述系统包括前述液体探测装置，以及：充电模块100，获取模块200，处理模块300。
充电模块100用于为电容探测器充电；电容探测器包括相互平行设置的两个导电金属极，在通电后，两个极上分别携带了相等数量的正负电荷，形成电压。在探测行为发生之前，通过充电装置为电容探测器充电。当电容探测器两极间的电压等于充电装置的输出电压时，电容探测器充电完毕。
获取模块200用于实时检测所述电容探测器所在回路的电流；通过电流探测器实时检测回路中的电流。
处理模块300根据检测到的所述电流，判断液体探测装置与液体的相对位置关系。在电容探测器充电完毕，且电容探测器未接触到导电液体或其他导电物体时，回路中没有电流流动。当电容探测器接触到导电液体或者其他导电物体时，电容探测器上的电荷被导出，回路中会形成电流。电流探测器根据是否检测到回路中存在电流，判断液体探测装置与液体的位置关系。
优选的，处理模块300还用于根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态。当电流探测器检测到的电流值在一定时间内为一个定值时，判断所述液体探测装置的位置无变化。当电流探测器检测到的电流值在一定时间内先逐步增大，到达最高点之后逐步减小时，判断所述液体探测装置逐步接触到液体。当检测电流值在一定时间内逐步减小，判断所述液体探测装置从液体中离开。
综上所述，本发明利用电容的储电特性，在电容一极的电荷发生变化时，电容回路中产生电流的特性，来判断液体或者其他具有导电特性物体的位置，具有抗干扰性能好，检测稳定性好的特点；且对于导电性弱的物体也具有良好的探知能力，适用于所有探测性质的工作站中。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种液体探测装置，其特征在于，所述液体探测装置包括：
电容探测器，其包括探测端和接收端，所述探测端与接收端之间形成电容，所述电容探测器能够相对于液体发生位移，且当所述探测端接触到液体时能够形成电流；
电流探测器，配置为与所述电容探测器电性连接，能够检测电容探测器所在回路的电流；
处理器，配置为与电流探测器电性连接，能够分析所述电流探测器在预定时间内检测到的电流的变化趋势，并判断所述液体探测装置相对于液体的运动状态。
2.根据权利要求1所述的液体探测装置，其特征在于，所述电容探测器包括机械手臂，其配置为能够驱动所述电容探测器相对于液体发生位移。
3.根据权利要求1所述的液体探测装置，其特征在于，所述液体探测装置还包括：充电装置，为所述电容探测器充电。
4.一种液体探测方法，其特征在于，所述方法包括：
为电容探测器充电；
实时检测所述电容探测器所在回路的电流；
根据检测到的所述电流，判断液体探测装置与液体的位置关系。
5.根据权利要求4所述的液体探测方法，其特征在于，根据所述电流，判断液体探测装置与液体的位置关系具体包括：
当检测到电流时，判断所述液体探测装置接触到液体。
6.根据权利要求4所述的液体探测方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态。
7.根据权利要求6所述的液体探测方法，其特征在于，根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态具体包括：
当检测电流值在一定时间内为一个定值时，判断所述液体探测装置的位置无变化。
8.根据权利要求6所述的液体探测方法，其特征在于，根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态具体包括：
当检测电流值在一定时间内先逐步增大，到达最高点之后逐步减小时，判断所述液体探测装置逐步接触到液体。
9.根据权利要求6所述的液体探测方法，其特征在于，根据所述电流的变化趋势，判断液体探测装置的运动状态具体包括：
当检测电流值在一定时间内逐步减小，判断所述液体探测装置从液体中离开。
10.一种液体探测系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1所述的液体探测装置，以及：
充电模块，用于为电容探测器充电；
获取模块，用于实时检测所述电容探测器所在回路的电流；
处理模块，用于根据所述电流，判断液体探测装置与液体的相对位置关系。
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