CN110793596A - 水位测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水位测量装置，包括：测距装置，用于发射超声波或电磁波以用来测量水位；以及，传输壳体结构，包括相互连通、且具有夹角的入射管道和反射管道结构，所述测距装置安设于所述入射管道上，且所述测距装置发射的超声波或电磁波在所述入射管道和所述反射管道结构中的传输距离大于所述测距装置的盲区距离。本发明提供的水位测量装置，旨在解决传统技术中，超声波水位计和雷达水位计都存在盲区，在安装空间或者安装条件有限制的情况下，缺少适用性的问题。

Description

水位测量装置

技术领域

本发明涉及水位监测领域，特别是涉及一种水位测量装置。

背景技术

目前水位测量主要有压力水位计、电子水尺、浮球式水位传感器等接触式设备以及超声波水位计、雷达水位计、激光水位计等非接触式设备。浮球式水位传感器为机械式检测，重复精度较差，不适合粘稠性或含杂质的液体，容易造成浮球堵塞。电子水尺受水质、水温影响并且测量精度差。压力水位计接触式测量，会受到水质、水里垃圾、淤泥的影响。激光水位计虽是非接触测量但是使用需要配备浮靶和管子等结构件，长期使用浮靶容易堵塞造成测量错误。而超声波水位计、雷达水位计非接触测量，不受水体污染，不破坏水流结构，然而目前存在的问题是超声波水位计和雷达水位计都存在盲区。

超声波水位计和雷达水位计在发射信号的同时会产生震动，在震动的这段时间内，无法接收返回的信号，所以在一定的距离内视为超声波水位计或者雷达水位计的盲区，无法进行正常的测量。例如超声波水位计，超声波水位计的盲区，根据量程的不同，盲区也不同。量程小，则盲区小，量程大，则盲区大。超声波水位计3m量程盲区一般是30cm左右，雷达水位计的盲区一般是25cm左右。在很多水位测量的领域，因为空间的限制，安装条件的限制，需要盲区很小的超声波或者雷达水位计。

发明内容

基于此，本发明提供一种水位测量装置，旨在解决传统技术中，超声波水位计和雷达水位计都存在盲区，在安装空间或者安装条件有限制的情况下，缺少适用性的问题。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种水位测量装置，其特征在于，包括：

测距装置，用于发射超声波或电磁波以用来测量水位；以及，

传输壳体结构，包括相互连通、且具有夹角的入射管道和反射管道结构，所述测距装置安设于所述入射管道上，且所述测距装置发射的超声波或电磁波在所述入射管道和所述反射管道结构中的传输距离大于所述测距装置的盲区距离。

可选地，所述反射管道结构包括与直线设置的所述入射管道弯曲连通的反射管道，以及设于所述反射管道中的至少一个反射板，所述测距装置发射的超声波或电磁波经过所述入射管道投射到所述反射管道的反射板上、并从所述反射管道的出口射出。

可选地，所述反射管道包括一个直线传输管道，所述直线传输管道与所述入射管道连通，且所述直线传输管道与所述入射管道连通处形成有拐角结构，一个所述反射板所设于所述拐角结构处；

所述测距装置发射的超声波或电磁波经过所述入射管道结构投射到所述反射板上、并反射到所述直线传输管道中、并从所述直线传输管道的出口射出。

可选地，所述反射管道包括多个依次连通的直线传输管道，第一个所述直线传输管道与所述入射管道连通、并在连通处形成有第一拐角结构，一个所述反射板设于所述第一拐角结构处；

相邻连通的两个所述直线传输管道之间形成有第二拐角结构，每个所述第二拐角结构处均设有一个所述反射板。

可选地，所述拐角结构处设有开口，所述反射板安设于所述开口处，且所述反射板与所述开口的四周壁面之间安装有密封圈。

可选地，所述开口处向内延伸设有安装台，所述反射板固定安装于所述安装台。

可选地，所述测距装置包括安设于所述入射管道上的雷达测距装置；

所述雷达测距装置包括安装于所述入射管道上的多个连接杆、固定连接于多个所述连接杆端部的安装板以及设于所述安装板上的雷达测距仪。

可选地，所述雷达测距仪包括设于所述安装板上的扩口筒、安设于所述扩口筒内的雷达测距模块以及电连接所述雷达测距模块的测距天线，所述测距天线安装于所述连接杆内，用以向所述反射板投射电磁波。

可选地，所述入射管道与所述反射管道结构内壁面均涂布有防干涉涂层。

可选地，所述水位测量装置还包括设于所述传输壳体结构外且和所述测距装置电连接的压力水位计。

本发明提出的技术方案中，测距装置发射的超声波或电磁波在所述传输壳体结构中传输，用来测量水位；所述测距装置发射的超声波或电磁波在所述入射管道和所述反射管道结构中的传输距离大于所述测距装置的盲区距离，由此一来，所述测距装置的盲区便位于设备内部，即设备以外均为有效测量区域，对于安装环境或者安装空间有限制的情况，具有更强的适用性。较传统结构进一步实现了结构优化和体积重量降低，对提高水位测量装置的精密性具有重要意义。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述水位测量装置的立体结构示意简图；

图2为本发明实施例所述水位测量装置的局部剖视图结构示意简图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1000	水位测量装置	100	测距装置
110	雷达测距装置	111	连接杆
				112	安装板	113	雷达测距仪
114	测距天线	115	扩口筒
				116	雷达测距模块	200	传输壳体结构
210	入射管道	220	反射管道结构
				221	反射管道	222	反射板
223	直线传输管道	224	拐角结构
				225	密封圈	226	开口
227	安装台	300	压力水位计

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前水位测量主要有压力水位计、电子水尺、浮球式水位传感器等接触式设备以及超声波水位计、雷达水位计、激光水位计等非接触式设备。浮球式水位传感器为机械式检测，重复精度较差，不适合粘稠性或含杂质的液体，容易造成浮球堵塞。电子水尺受水质、水温影响并且测量精度差。压力水位计接触式测量，会受到水质、水里垃圾、淤泥的影响。激光水位计虽是非接触测量但是使用需要配备浮靶和管子等结构件，长期使用浮靶容易堵塞造成测量错误。而超声波水位计、雷达水位计非接触测量，不受水体污染，不破坏水流结构，然而目前存在的问题是超声波水位计和雷达水位计都存在盲区。

超声波水位计和雷达水位计在发射信号的同时会产生震动，在震动的这段时间内，无法接收返回的信号，所以在一定的距离内视为超声波水位计或者雷达水位计的盲区，无法进行正常的测量。例如超声波水位计，超声波水位计的盲区，根据量程的不同，盲区也不同。量程小，则盲区小，量程大，则盲区大。超声波水位计3m量程盲区一般是30cm左右，雷达水位计的盲区一般是25cm左右。在很多水位测量的领域，因为空间的限制，安装条件的限制，需要盲区很小的超声波或者雷达水位计。

鉴于此，本发明提供了一种水位测量装置，图1为本发明实施例所述水位测量装置的立体结构示意简图；图2为本发明实施例所述水位测量装置的局部剖视图结构示意简图；

请参阅图1，本发明提供了一种水位测量装置1000，包括测距装置100，用于发射超声波或电磁波以用来测量水位；以及，传输壳体结构200，包括相互连通、且具有夹角的入射管道210和反射管道结构220，测距装置100安设于入射管道210上，且测距装置100发射的超声波或电磁波在入射管道210和反射管道结构220中的传输距离大于测距装置100的盲区距离。传统技术中，超声波或者电磁波水位计发射波时，探头会产生强烈震动，若水位距离水位计很短，反射波很快便会返回，此时探头却因为震动而无法正常接收反射波，因而无法有效的进行水位测量，于是水位计以下的这段距离便称为盲区，在这段距离内水位计无法进行有效测量。而在本实施例中，进行测量时，测距装置100发射的超声波或者电磁波会在传输壳体结构200传播一段距离，再投射入水中；由于入射管道210与反射管道结构220的总传输距离大于测距装置100的盲区距离，此时测距装置100的盲区便位于水位测量装置1000之内，即水位测量装置1000以外均为有效测量区域，解决了传统技术中水位测量装置由于盲区所带来的的诸多适应性问题，使得水位测量装置1000的安装能适应更多的环境以及条件。

进一步地，反射管道结构220包括与直线设置的入射管道210弯曲连通的反射管道221，以及设于反射管道221中的至少一个反射板222，通过反射板222的设置，可以改变波的传播方向。前已述及，量程越大的超声波或电磁波水位计盲区越大，通过设置反射板222，可以在增大传输距离的情况下减少传输壳体结构200的体积，达到优化整个装置体积的效果。测距装置100发射的超声波或电磁波经过入射管道210投射到反射管道221的反射板222上、并从反射管道221的出口射出到达水面，以达到测量水位的效果。

具体的，请参阅图2，在本实施例中，反射管道结构220包括一个直线传输管道223，直线传输管道223与入射管道210连通，并在连通处形成有拐角结构224，在拐角结构224处设有一个反射板222，反射板222主要对测距装置100发射的测距波进行反射，改变其传播途径；测距装置100发射的超声波或电磁波经过入射管道210结构投射到反射板222上、并反射到直线传输管道223中、并从直线传输管道223的出口射出，投射进水面进行检测。需要说明的是，通过设置反射板222可以改变超声波或者电磁波的传播方向，对于严苛的安装条件具有更强的适用性，同时，倾斜设置的反射管道结构220与入射管道210使得整个装置体积占比更小，有益于水位测量装置向更精密化的方向演进。

另外，需要注意的是，对于量程较小的水位监测装置，盲区较小，此时，像上文提到的一个反射板222便能满足要求，但对于量程较大的水位监测装置来说，需要设置多个反射板222使检测波进行多次反射才能达到使盲区位于设备内部的效果，或者当安装条件苛刻需要非常精密的检测装置时，也需要进行检测波传输路线的重新设置使得装置更加轻便。所以，反射管道221也可以包括多个依次连通的直线传输管道223，具体地，第一个直线传输管道223与入射管道210连通、并在连通处形成有第一拐角结构224，一个反射板设于第一拐角结构224处；相邻连通的两个直线传输管道223之间形成有第二拐角结构，每个第二拐角结构处均设有一个反射板222。此时，检测波会在反射管道结构220中进行多次反射，传输距离增大，对于盲区较大的检测装置也具有很强的匹配性，具体如何设置需要根据实际情况判定，本发明不再加以赘述。

一般情况下，反射板222是倾斜设置的，最好的情况是，检测波能够从反射板222上垂直反射出，此时水位的检测便可直接读取不需要加以换算。在本实施例中，拐角结构224处凹设有开口226，反射板222安设于开口226处，检测装置发射的超声波或者电磁波在反射板222上进行反射再传输到各直线传输管道223中。需要注意的是，之所以使用直线传输管道223，是为了避免电磁波或者超声波在管道中发生消耗，影响测量效果。同时，在反射板222四周安装有密封圈225，保护整个装置，使其能够稳定正常工作，防止外界干扰，例如防水防潮等等。

具体地，请参阅图1，开口226向内延伸设有安装台227，反射板222固定安装于该安装台227，由图所示，反射板222四周设有多个螺栓，安装台227上对应设有多个安装孔。反射板222由此固定安装于安装台227。

在本实施例中，测距装置100包括安设于入射管道210上的雷达测距装置110，雷达测距装置110包括安装于入射管道210上的多个连接杆111、固定连接于多个所述连接杆111端部的安装板112以及设于安装板112上的雷达测距仪113。测距装置100也可以设为超声波测距装置100，具体可以根据实际情况加以设定。

具体地，雷达测距仪113包括设于安装板112上的扩口筒115、安设于扩口筒115内的雷达测距模块116以及电连接雷达测距模块116的测距天线114，测距天线114安装于连接杆111内，用以向反射板222投射电磁波。需要注意的是，测距天线形成有波束角，入射管道210的宽度或者深度需要与波束角进行匹配设置，以使测距天线发射的电磁波均能投射在反射板222上，不会发生干涉消耗；另外，反射板222与测距天线114发射的电磁波形成的入射角度设为45°，在此种情况下，雷达测距仪113发射的电磁波经由反射板222反射后垂直射入水面中，此时可以简单计算读取水位，不需再进行复杂的换算。

进一步地，为了防止电磁波或者超声波在传输管道结构中发生干涉现象，在入射管道210与反射管道221结构220内壁面均涂布有防干涉涂层，且传输壳体结构200的材料设置为ABS塑料。

更进一步地，由于超声波或者电磁波测距装置100均为非接触性水位测量装置1000，当其设置于管道中，而管道处于接近满管或者满管状态时，测距装置100便无法工作。在本实施例中，水位测量装置1000还包括设于传输壳体结构200外且和测距装置100电连接的压力水位计300，当管道处于接近满管或者满管状态时，即由压力水位计300工作测量水位，保证水位测量装置1000在各种情况下均为正常工作。

本发明提出的技术方案中，测距装置发射的超声波或电磁波在所述传输壳体结构中传输，用来测量水位；所述测距装置发射的超声波或电磁波在所述入射管道和所述反射管道结构中的传输距离大于所述测距装置的盲区距离，由此一来，所述测距装置的盲区便位于设备内部，即设备以外均为有效测量区域，对于安装环境或者安装空间有限制的情况，具有更强的适用性。较传统结构进一步实现了结构优化和体积重量降低，对提高水位测量装置的精密性具有重要意义。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水位测量装置，其特征在于，包括：

测距装置，用于发射超声波或电磁波以用来测量水位；以及，

传输壳体结构，包括相互连通、且具有夹角的入射管道和反射管道结构，所述测距装置安设于所述入射管道上，且所述测距装置发射的超声波或电磁波在所述入射管道和所述反射管道结构中的传输距离大于所述测距装置的盲区距离。

2.根据权利要求1所述的水位测量装置，其特征在于，所述反射管道结构包括与直线设置的所述入射管道弯曲连通的反射管道，以及设于所述反射管道中的至少一个反射板，所述测距装置发射的超声波或电磁波经过所述入射管道投射到所述反射管道的反射板上、并从所述反射管道的出口射出。

3.根据权利要求2所述的水位测量装置，其特征在于，所述反射管道包括一个直线传输管道，所述直线传输管道与所述入射管道连通，且所述直线传输管道与所述入射管道连通处形成有拐角结构，一个所述反射板所设于所述拐角结构处；

所述测距装置发射的超声波或电磁波经过所述入射管道结构投射到所述反射板上、并反射到所述直线传输管道中、并从所述直线传输管道的出口射出。

4.根据权利要求2所述的水位测量装置，其特征在于，所述反射管道包括多个依次连通的直线传输管道，第一个所述直线传输管道与所述入射管道连通、并在连通处形成有第一拐角结构，一个所述反射板设于所述第一拐角结构处；

相邻连通的两个所述直线传输管道之间形成有第二拐角结构，每个所述第二拐角结构处均设有一个所述反射板。

5.根据权利要求3所述的水位测量装置，其特征在于，所述拐角结构处设有开口，所述反射板安设于所述开口处，且所述反射板与所述开口的四周壁面之间安装有密封圈。

6.根据权利要求5所述的水位测量装置，其特征在于，所述开口处向内延伸设有安装台，所述反射板固定安装于所述安装台。

7.根据权利要求2所述的水位测量装置，其特征在于，所述测距装置包括安设于所述入射管道上的雷达测距装置；

所述雷达测距装置包括安装于所述入射管道上的多个连接杆、固定连接于多个所述连接杆端部的安装板以及设于所述安装板上的雷达测距仪。

8.根据权利要求7所述的水位测量装置，其特征在于，所述雷达测距仪包括设于所述安装板上的扩口筒、安设于所述扩口筒内的雷达测距模块以及电连接所述雷达测距模块的测距天线，所述测距天线安装于所述连接杆内用以向所述反射板投射电磁波。

9.根据权利要求2所述的水位测量装置，其特征在于，所述入射管道与所述反射管道结构内壁面均涂布有防干涉涂层。

10.根据权利要求1所述的水位测量装置，其特征在于，所述水位测量装置还包括设于所述传输壳体结构外且和所述测距装置电连接的压力水位计。

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