CN111060181A - 一种基于电容式传感器的液位测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电容式传感器的液位测量装置，电容检测单元，在贮罐中设置有用来检测贮罐中液位的多个电容式传感器，在垂直不同高度设置有对液位检测点进行实时电容数据检测的液位电容式传感器；初始化单元，初始化空载时的电容量和满载时的电容值；控制芯片单元，制所述的多个电容式传感器对罐内环境电容数据周期性测量，由此得出当前定点液位的状态，是否液体已经到达定点处的液位高度判断；同时在罐顶设置检测气体的电容式传感器，统计出气体中电容量随传感器中液化天然气液位变化的变化曲线，通过所述检测气体的电容式传感器测量的电容值，辅助计算出当前液面的高度。本发明结构简单，引线少，提高了装置可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及液面检测技术领域，尤其涉及一种基于电容式传感器的液位测量装置。
背景技术
定点液位检测是对几个固定位置的液位进行测量，如上、下限指示，分段液位指示等。液位测量方法很多，有电容法、电阻法、磁致伸缩法、磁翻板法、振动法、浮子液位计法、激光液位法、光纤液位法、压差法等、液位开关法、安全阀法、伺服液位计法等。
差压法是目前最常用的测量储罐内液位的方法之一,该方法只有在液体密度恒定不变的条件下才能保证测量的准确性，实际情况液体密度是液体组份和温度的多元函数，当液体组份和温度变化会导致密度改变。
超声波测量液位的方法比较多，其中应用比较广泛的是脉冲回波法。超声波的传播速度受介质的密度、压力、温度、浓度等因素影响。超声波法液位测量结构简单，方便安装及维护，属于非接触式测量，可用于有毒、腐蚀性气体、高粘性液体的液位测量，但不宜用于含气泡或固体颗粒的液体。
光纤液位测量具有灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰、耐腐蚀，尤其适用于易燃易爆的恶劣环境，适用于多种液体的液位测量。其缺点是不能探测污浊液体以及会粘附在测头表面的粘稠物质的液位。激光脉冲法液位测量是将检测信号施加于安全功率的激光上，适用在油罐液位测量等易燃易爆的环境，具有很好的安全性，同时无活动部件，维护方便，系统抗干扰性强，价格相对较低。不足之处，光学镜头易受污染，影响测量结果。雷达波法测量液位可用于腐蚀性、高黏度和有毒液体的液位以及固体料位的测量，测量装置没有可动部件，无测量盲区，雷达波传播速度取决于介质的相对介电常数和磁导率，因此不受温度、压力等影响，属于非接触测量，实时性好。不足之处，价格较高。
液位检测仪的上述检测方法存在如下缺点：液化天然气的品质会因产地等因素的不同而有差异，其中，不同品质的液化天然气的介电常数的差异对电容式传感器电容量的影响最大。对于某个确定的贮罐而言，其所配置的液位检测仪在正式投入使用前就已调试好，在调试过程中通常只能选用一种确定的液化天然气——假设为液化天然气D，也就是说，在实际投入使用前，液位检测仪中所存储的满载电容量CA是根据液化天然气D的介电常数计算出来的，满载电容量CA是固定不变的。那么，在实际使用中，贮罐中所灌装的液化天然气的介电常数与液化天然气D的介电常数越接近，液位检测仪所显示出的液位就越接近于贮罐中的实际液位，即其检测结果就越准确；当贮罐中所灌装的液化天然气的介电常数与液化天然气D的介电常数偏离过多时，由于满载电容量CA是固定不变的，而实时电容量CS却会随LNG介电常数的变化而发生较大的变化，造成上述的检测方法无法准确地检测出贮罐中液化天然气的液位，就会给贮罐的正常灌装、运输和使用带来诸多不便。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开了一种基于电容式传感器的液位测量装置，电容检测单元，在贮罐中设置有用来检测贮罐中液位的多个电容式传感器，在垂直不同高度设置有对液位检测点进行实时电容数据检测的液位电容式传感器；初始化单元，初始化空载时的电容量和满载时的电容值；控制芯片单元，控制所述的多个电容式传感器对罐内环境电容数据周期性测量，由此得出当前定点液位的状态，是否液体已经到达定点处的液位高度判断；同时在罐顶设置检测气体的电容式传感器，统计出气体中电容量随传感器中液化天然气液位变化的变化曲线，通过所述检测气体的电容式传感器测量的电容值，辅助计算出当前液面的高度。
更进一步地，所述电容式传感器中设置有用于调整检测灵敏度的调整灵敏度电容。
更进一步地，对电容式传感器采用的供电单元为整流稳压电路，供电采用全桥块和稳压块集成电路，并带有滤波电路，经整流稳压输出12V直流电压接通电容电压转换电路、电压电流转换电路和控制电路，经整流稳压输出5V直流电压接通所述控制芯片单元。
更进一步地，所述电容式传感器包括绝缘材料，所述绝缘材料为环氧树脂胶、橡胶或塑料中的一种或多种。
更进一步地，所述液位检测装置可应用于加油罐或者LNG天然气储罐中。
与现有技术相比，有益效果是：提出的一种基于电容式传感器的液位测量装置，该装置包括电容式传感器以及与所述电容式传感器连接的电容测量仪，电容式传感器用于感应待测液体的液位并将液位信息转化为电容值，电容测量仪用于检测所述电容值，并根据所述电容值计算出待测液体的液位，该装置耐高温性好，可适用于测试高温液体；高温待测液体与空气的相对介电常数相差大，测量精度高；采用非侵入式电容传感器，大大提高了测量装置使用寿命；大大减小了测量装置体积；结构简单，引线少，大大减少了工程实际中经常出现的虚焊等现象，提高了装置可靠性，具有较好的工程实用价值。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明的基于电容式传感器的液位测量装置的结构图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示的一种基于电容式传感器的液位测量装置，电容检测单元，在贮罐中设置有用来检测贮罐中液位的多个电容式传感器，在垂直不同高度设置有对液位检测点进行实时电容数据检测的液位电容式传感器；初始化单元，初始化空载时的电容量和满载时的电容值；控制芯片单元，控制所述的多个电容式传感器对罐内环境电容数据周期性测量，由此得出当前定点液位的状态，是否液体已经到达定点处的液位高度判断；同时在罐顶设置检测气体的电容式传感器，统计出气体中电容量随传感器中液化天然气液位变化的变化曲线，通过所述检测气体的电容式传感器测量的电容值，辅助计算出当前液面的高度。
更进一步地，所述电容式传感器中设置有用于调整检测灵敏度的调整灵敏度电容。
更进一步地，对电容式传感器采用的供电单元为整流稳压电路，供电采用全桥块和稳压块集成电路，并带有滤波电路，经整流稳压输出12V直流电压接通电容电压转换电路、电压电流转换电路和控制电路，经整流稳压输出5V直流电压接通所述控制芯片单元。
更进一步地，所述电容式传感器包括绝缘材料，所述绝缘材料为环氧树脂胶、橡胶或塑料中的一种或多种。
更进一步地，所述液位检测装置可应用于加油罐或者LNG天然气储罐中。
实施例二
本实施例公开一种基于电容式传感器的液位测量装置，电容检测单元，在贮罐中设置有用来检测贮罐中液位的多个电容式传感器，在垂直不同高度设置有对液位检测点进行实时电容数据检测的液位电容式传感器；初始化单元，初始化空载时的电容量和满载时的电容值；控制芯片单元，控制所述的多个电容式传感器对罐内环境电容数据周期性测量，由此得出当前定点液位的状态，是否液体已经到达定点处的液位高度判断测量出当前液面的高度。
更进一步地，所述电容式传感器中设置有用于调整检测灵敏度的调整灵敏度电容。
更进一步地，对电容式传感器采用的供电单元为整流稳压电路，供电采用全桥块和稳压块集成电路，并带有滤波电路，经整流稳压输出12V直流电压接通电容电压转换电路、电压电流转换电路和控制电路，经整流稳压输出5V直流电压接通所述控制芯片单元。
在本实施例中，可以选择不进行气体电容值的测量。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种基于电容式传感器的液位测量装置，其特征在于，电容检测单元，在贮罐中设置有用来检测贮罐中液位的多个电容式传感器，在垂直不同高度设置有对液位检测点进行实时电容数据检测的液位电容式传感器；初始化单元，初始化空载时的电容量和满载时的电容值；控制芯片单元，控制所述的多个电容式传感器对罐内环境电容数据周期性测量，由此得出当前定点液位的状态，是否液体已经到达定点处的液位高度判断；同时在罐顶设置检测气体的电容式传感器，统计出气体中电容量随传感器中液化天然气液位变化的变化曲线，通过所述检测气体的电容式传感器测量的电容值，辅助计算出当前液面的高度。
2.如权利要求1所述的一种基于电容式传感器的液位测量装置，其特征在于，所述电容式传感器中设置有用于调整检测灵敏度的调整灵敏度电容。
3.如权利要求1所述的一种基于电容式传感器的液位测量装置，其特征在于，对电容式传感器采用的供电单元为整流稳压电路，供电采用全桥块和稳压块集成电路，并带有滤波电路，经整流稳压输出12V直流电压接通电容电压转换电路、电压电流转换电路和控制电路，经整流稳压输出5V直流电压接通所述控制芯片单元。
4.如权利要求1所述的一种基于电容式传感器的液位测量装置，其特征在于，所述电容式传感器包括绝缘材料，所述绝缘材料为环氧树脂胶、橡胶或塑料中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种基于电容式传感器的液位测量装置，其特征在于，所述液位检测装置可应用于加油罐或者LNG天然气储罐中。
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|---|---|---|---|---|
| CN112985539A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-18 | 南京航空航天大学 | 一种电容式液位传感器模拟系统及方法 |
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| CN201035414Y (zh) * | 2007-04-17 | 2008-03-12 | 姜善铭 | 液位控制器 |
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| CN106352948A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-01-25 | 深圳市阿达电子有限公司 | 新型电容式传感器液位检测系统及检测方法 |
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2019
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