CN116295711B - 具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统，通过主测装置至少解析出待测介质的直接位置信息；当待测介质的表面与固定点持平时，校准装置会生成对应固定点的变化信号；主测装置接收并自动基于变化信号，根据固定点相对容器的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。由于固定点相对于容器的垂直高度已知、固定且不受物位检测系统工作环境的影响，因而利用固定点相对于容器的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准是可靠及精确的，本申请能够有效克服物位检测设备受环境因素影响而产生的测量误差偏大，测量精度较差的问题，实现了物位检测系统的固定点自校准。

Description

具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统

技术领域

本发明实施例涉及工业测量技术领域，尤其涉及一种具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统。

背景技术

在工业制造领域中，很多工艺会涉及到物位检测，但是在检测的过程中，现有物位检测设备所发检测信号的传输速度与其工作的环境参数紧密相关；当设备处于标准环境(例如常温常压环境)时，检测信号会以标准速度(譬如声速、光速等)进行传输，而在某些特定工况(比如高温高压工况)下，检测信号受工作环境影响会与标准速度存在差别，而实际速度也不便直接获得或不便通过实际工况(实际工作环境)换算得到，若还是以标准速度进行运算，会导致测量结果偏差大。由此，在一些特定工况下，需引入手段对实际工况引起的参数变化进行补偿、校准，来克服物位检测设备的物位检测精度低、偏差大的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统，以降低物位检测设备的测量误差，提高物位检测设备的测量精度。

本发明实施例提供了一种具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统，所述物位检测系统用于获取容器内待测介质的精密位置信息；

所述物位检测系统至少包括主测装置和校准装置；

所述主测装置为连续物位测量装置，所述主测装置至少用于解析出所述待测介质的直接位置信息；

所述校准装置，与所述主测装置进行连接，安装在所述容器垂直高度的至少一个固定点处，且每个所述固定点相对所述容器的垂直高度已知，用于当所述待测介质的表面与每个所述固定点持平时，均生成对应所述固定点的变化信号；

所述主测装置接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，且结合所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息。

可选地，所述主测装置具体用于发射测量信号，所述测量信号在所述待测介质的表面处产生反射信号后被所述主测装置所接收，以根据所述测量信号及所述反射信号，解析形成所述直接位置信息。

可选地，所述主测装置接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，且结合所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述主测装置解析出的所述待测介质的直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息，包括：

所述主测装置接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，且结合所述固定点相对于所述容器的垂直高度对所述主测装置的至少一个补偿参数进行校准，以实现对所述直接位置信息的参数补偿及校准，进而获得所述精密位置信息；

其中，所述补偿参数至少包括蒸汽参数、所述容器的压力参数、所述待测介质的类型、所述待测介质的含水量或所述待测介质的介电常数。

可选地，所述校准装置包括至少一个校准探头，所述校准探头至少包含一个连通外壳、一个测量模块以及一个测量电极；

所述连通外壳，与所述容器连接，在所述容器的垂直高度上开孔，将所述连通外壳插入孔内，所述连通外壳与孔之间填充绝缘件；

所述测量电极贯穿所述连通外壳，且所述测量电极的两端穿过所述连通外壳，所述测量电极的第一端露出在所述容器的内部，所述测量电极第二端露出在所述容器的外部并于所述测量模块相连，当所述容器内的所述待测介质到达并与所述测量电极的第一端接触时，所述测量模块产生所述变化信号。

可选地，所述主测装置包括表头部和引导部；

所述表头部，分别与所述校准装置和所述引导部连接，至少用于接收所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号；以及，生成并发射测量信号，接收所述测量信号在所述待测介质的表面处产生的反射信号；

所述引导部，至少用于将所述测量信号引导至所述待测介质的表面处，以及，将所述反射信号引导回所述表头部；

其中，所述表头部根据所述测量信号及所述反射信号，解析形成所述待测介质的所述直接位置信息，以及，接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，根据所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息。

可选地，所述表头部至少包括信号收发单元、处理单元和通讯单元；

所述信号收发单元，与所述处理单元连接，至少用于生成并发射所述测量信号，以及，将接收到的所述反射信号上传至所述处理单元；

所述处理单元，根据所述测量信号及所述反射信号，解析形成所述待测介质的所述直接位置信息，以及，接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，根据所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息；

所述通讯单元，至少用于连接所述处理单元和所述校准装置，以将所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号传递至所述处理单元。

可选地，所述主测装置至少包括表头部、引导部和参考点模块；

所述参考点模块，设置在所述引导部的预设参考位置，具体用于在所述预设参考位置对测量信号进行反射，并对应形成参考信号；

所述表头部，分别与所述校准装置和所述引导部连接，至少用于接收所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号；以及，生成并发射所述测量信号，接收所述测量信号在所述待测介质表面处产生的反射信号，并接收所述测量信号在所述参考点模块处产生的所述参考信号；

所述引导部，与所述表头部连接，具体用于将所述测量信号引导至所述预设参考位置和所述待测介质的表面处，以及，将所述参考信号和所述反射信号引导回所述表头部。

可选地，所述表头部包括信号收发单元、处理单元和通讯单元；

所述信号收发单元，与所述处理单元连接，至少用于生成及发射所述测量信号，以及，将接收到的所述反射信号和所述参考信号上传至所述处理单元；

所述处理单元，根据所述测量信号及所述反射信号，解析获得所述待测介质的所述直接位置信息，并结合所述参考信号对应的所述直接位置信息及所述参考点模块的所述预设安装位置对所述直接位置信息进行一次参数补偿及校准，以及，接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，根据所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息再次进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息；

所述通讯单元，至少用于连接所述处理单元和所述校准装置，以将所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号传递至所述处理单元。

可选地，所述表头部包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述通讯单元连接，所述通讯单元至少用于将所述处理单元计算获得的所述精密位置信息传递至所述人机交互模块进行显示呈现。

可选地，所述人机交互模块还用于至少将用户输入的所述容器的尺寸参数、所述校准装置安装的固定点相对所述容器的垂直高度上传至所述主测装置。

本发明实施例所提供的技术方案，通过主测装置解析出待测介质的直接位置信息；当待测介质表面与每个固定点持平时，校准装置均会生成对应固定点的变化信号，与此同时，主测装置接收并自动基于校准装置传递的对应固定点的变化信号，根据固定点相对容器的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

由此可见，当待测介质的表面与固定点持平时，待测介质的实际物位与安装在固定点的校准装置处于同一水平位置，校准装置会产生变化信号，本发明实施例通过与待测介质的实际物位持平的校准装置所对应固定点相对于容器的垂直高度，对主测装置解析获得的直接位置信息进行参数补偿及校准，进而获得待测介质的精密位置信息，由于固定点相对于容器的垂直高度已知、固定且不受物位检测系统所处工作环境(实际工况)的影响，因此，通过固定点相对于容器的垂直高度对主测装置解析出的直接位置信息进行参数补偿及校准，是可靠及精确的，本发明实施例克服了物位检测设备受环境因素影响而产生的测量误差偏大，测量精度较差的问题，实现了物位检测系统的固定点自校准，降低了物位检测设备的测量误差，提升了物位检测设备的测量精度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种导波雷达物位计的安装示意图及其理想测量曲线和实际测量曲线的对比图；

图2是本发明实施例提供的一种具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种校准装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种主测装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种主测装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种参考信号的波形对比示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中提到的物位检测设备易受工作环境影响，存在测量误差大，测量精度低的技术问题，发明人经过仔细研究发现，产生上述技术问题的原因如下：

下面以高温、高压工况下导波雷达物位计对液态介质进行测量的工况为例进行说明，可以理解的是，常规的导波雷达物位计是基于时间行程原理的电磁波测距仪表，电磁波的发射与接收的时间间隔与仪表到液态介质的距离成正比，利用电磁波的发射与接收的时间间隔乘以电磁波的传播速度计算出仪表到液态介质表面的距离，时间间隔可根据导波雷达物位计的硬件电路器件直接采集获得，而电磁波在高温、高压工况下的传播速度不便直接获得或不便通过实际工况(实际工作环境)换算得到，因此高温、高压工况下常规的导波雷达物位计的测量精度会受影响。

具体而言，图1是本发明实施例提供的一种导波雷达物位计的安装示意图及其理想测量曲线和实际测量曲线的对比图。参见图1，理想测量曲线X是当空腔A中充满空气且处于标准大气压及常温环境条件时导波雷达物位计的理想测量结果，实际测量曲线Y是导波雷达物位计在高温、高压工况下的实际测量结果；当空腔A中充满空气且处于标准大气压及常温环境条件时，导波雷达物位计所发电磁波在探测元件(比如探测杆或探测缆绳等)中的传输速度等于光速；然而，在高温、高压环境下，导波雷达物位计所发电磁波在空腔A中的探测元件中的传输速度远偏离光速，这就导致实际测量曲线Y中液态介质B表面处的反射点波形与理想测量曲线X中液态介质B表面处的反射点波形不在同一位置，若还是以光速作为电磁波的传播速度，会导致计算结果出现偏差，比如在高温高压工况下，导波雷达物位计所发电磁波在空腔A中的探测元件中的传输速度低于光速，这就使得实际测量曲线Y中液态介质B表面处的反射点波形N远远滞后于理想测量曲线X中液态介质B表面处的反射点波形M(即背景技术中所提，在特定工况下，会出现物位检测设备解析计算的介质物位值偏差大、精度低的问题)。

针对上述技术问题，本发明提出如下解决方案：

图2是本发明实施例提供的一种具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统的结构示意图，参见图2，物位检测系统用于获取容器10内待测介质的精密位置信息；

物位检测系统至少包括主测装置120和校准装置110；

主测装置120为连续物位测量装置，所述主测装置120至少用于解析出待测介质的直接位置信息；

校准装置110，与主测装置120进行连接，安装在容器10垂直高度的至少一个固定点O处(图2示例性示出了固定点O的数量为1个)，且每个固定点O相对容器10的垂直高度H已知，用于当待测介质表面20处与每个固定点O持平时，均生成对应固定点O的变化信号；

主测装置120接收并自动基于校准装置110传递的对应固定点O的变化信号，根据固定点O相对容器10的垂直高度H对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

其中，容器10可以是能承载介质的罐体及仓体，或者其他类似的仪器或部件；以工业领域的生产设备为例，本发明实施例中的容器10可以但不限于是生产设备中的反应罐、储料仓等组件。

一般情况下，当待测介质的类型数量为P(P为大于等于1的正整数)时，可形成P个待测介质表面20处的物位、P-1个分界面，可以理解的是，物位检测系统可以用于检测各个待测介质表面20处的物位、P-1个分界面的物位。

在一个具体的例子中，容器10可以是锅炉设备中的汽包，在汽包的垂直方向上，汽包中的待测介质自上而下可以是蒸汽和水，下端水会形成一个物位、上端蒸汽也会形成1个物位，以及水和蒸汽会形成一个水汽分界面。

在另一个具体的例子中，容器10可以是化工行业中的水解釜，在水解釜的垂直方向上，水解釜中的待测介质自上而下包括蒸汽、油膜和水溶液，其中下端水溶液会形成1个物位、中间的油膜会形成1个物位、上端蒸汽也会形成一个物位；以及，蒸汽和油膜形成第一分界面，油膜和水溶液形成第二分界面。

可知地，主测装置120可以是超声波物位计、导波雷达物位计等连续物位测量装置。可以理解的是，固定点O相对容器10的垂直高度H是指，固定点O在垂直方向上相对于容器10内待测介质物位最低点的高度差。另外，变化信号可以有多种，例如阻抗变化信号、电流信号、开关量信号或本身即包含多种信号类型的复合信号等。在一个实施例中，变化信号可以是电压信号，举例说明，当待测介质表面20处与固定点O未持平时，校准装置110可以处于低电平状态，而当待测介质表面20处与固定点O持平时，校准装置110可以处于高电平状态，这样安装在与待测介质表面20处持平的固定点O处的校准装置110所生成的变化信号即为高低电平变化信号。

示例性地，具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统的具体工作原理可以如下：

主测装置120解析出待测介质表面20处的直接位置信息；当待测介质表面20处与各个固定点O持平时，校准装置110均会生成对应固定点O的变化信号，与此同时，主测装置120接收并自动基于校准装置110传递的对应固定点O的变化信号，根据固定点O相对容器10的垂直高度H对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

有鉴于此，本发明实施例通过与待测介质的表面持平的校准装置所对应固定点相对于容器的垂直高度，对主测装置解析获得的直接位置信息进行参数补偿及校准，进而获得待测介质的精密位置信息。由于固定点相对于容器的垂直高度已知、固定且不受物位检测系统所处工作环境(实际工况)的影响，因此，通过固定点的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，是可靠及精确的，本发明实施例克服了物位检测设备受环境因素影响而产生的测量误差偏大，测量精度较差的问题，实现了物位检测系统的固定点自校准，降低了物位检测设备的测量误差，提升了物位检测设备的测量精度。

需要说明的是，在一些实施例中，物位检测系统还可以包括控制装置，由控制装置接收并自动基于校准装置传递的对应固定点的变化信号，根据固定点相对容器的垂直高度对主测装置上传的直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

由此，示例性地，具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统的工作原理可以具体如下：

主测装置解析出待测介质的直接位置信息；当待测介质表面与各个固定点持平时，校准装置均会生成对应固定点的变化信号；控制装置接收并自动基于校准装置传递的对应固定点的变化信号，结合产生变化信号的固定点相对容器的垂直高度对主测装置上传的直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

在上述实施例的基础上，以下对主测装置的具体工作原理进行说明，但不对本发明实施例构成限制。继续参见图2，可选地，主测装置120具体用于发射测量信号，测量信号在待测介质的表面20处产生反射信号后被主测装置120所接收，以根据测量信号及反射信号，解析形成直接位置信息。

可选地，主测装置120接收并自动基于校准装置110传递的对应固定点O的变化信号，且结合固定点O相对容器10的垂直高度H对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息，包括：

主测装置120接收并自动基于校准装置110传递的对应固定点O的变化信号，且结合固定点O相对于容器10的垂直高度H对主测装置120的至少一个补偿参数进行校准，以实现对直接位置信息的参数补偿及校准，进而获得精密位置信息；

其中，补偿参数至少包括蒸汽参数、容器10的压力参数、待测介质的类型、待测介质的含水量或待测介质的介电常数。

可知地，测量信号和反射信号的信号类型与主测装置120有关；例如，当主测装置120为导波雷达物位计时，测量信号和反射信号的信号类型为电磁波；当主测装置120是超声波物位计时，测量信号和反射信号的信号类型是超声波。

示例性地，具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统的具体工作原理可以如下：

主测装置120发射测量信号；测量信号在待测介质表面20处产生反射信号；反射信号被主测装置120接收后，主测装置120根据测量信号及反射信号，解析形成待测介质表面20处的直接位置信息；当待测介质表面20处与各个固定点O持平时，校准装置110均会生成对应固定点O的变化信号，与此同时，主测装置120接收并自动基于校准装置110传递的对应固定点O的变化信号，根据固定点O相对于容器10的垂直高度H对主测装置120的至少一个补偿参数进行校准，以实现直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

由此可见，本发明实施例通过与待测介质的表面持平的校准装置所对应固定点相对于容器的垂直高度，对主测装置解析获得的直接位置信息进行参数补偿及校准，进而获得待测介质的精密位置信息。由于固定点相对于容器的垂直高度已知、固定且不受物位检测系统所处工作环境(实际工况)的影响，因此，通过固定点的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，是可靠及精确的，本发明实施例克服了物位检测设备受环境因素影响而产生的测量误差偏大，测量精度较差的问题，实现了物位检测系统的固定点自校准，降低了物位检测设备的测量误差，提升了物位检测设备的测量精度。

在上述实施例的基础上，图3是本发明实施例提供的一种校准装置的结构示意图。参见图3，可选地，校准装置包括至少一个校准探头，校准探头至少包含一个连通外壳111、一个测量模块112以及一个测量电极113；

连通外壳111，与容器连接，在容器的垂直高度上开孔，将连通外壳111插入孔内，连通外壳111与孔之间填充绝缘件(图3中未示出)；

测量电极113贯穿连通外壳111，且测量电极113的两端穿过连通外壳111，测量电极113的第一端露出在容器的内部，测量电极113第二端露出在容器的外部并于测量模块112相连，当容器内的待测介质到达并与测量电极113的第一端接触时，测量模块112产生变化信号。

其中，连通外壳111的材质可以是合金钢等金属材质，绝缘件的材质可以为高纯氧化铝或聚四氟乙烯等，测量电极113的材质可以选用不锈钢。

当校准装置的校准探头数量为多个时，校准探头可以垂直高度上共线分布的安装在容器上，相邻两个校准探头之间的间隔可以相等或不等。可以理解的是，校准装置的校准探头数量越多，物位检测系统检测连续物位值(即精密位置信息)越精准。

可知地，校准装置的数量可以是多个，多个校准装置可以共线或并列安装在容器垂直高度上，但各个校准装置的各个探头不在同一水平线上，相邻两个校准装置之间的间隔可以相等或不等，各个校准装置的相邻校准探头的间隔可以相等或不等。可以理解的是，校准装置的数量越多，物位检测系统检测连续量物位值越精准。

示例性地，当容器为锅炉设备中的汽包，校准装置仅包括一个校准探头，且校准探头仅包含一个连通外壳111、一个测量模块112和一个测量电极113时，具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统的具体工作原理可以如下：

主测装置发射测量信号；测量信号在水和汽形成的水汽分界面处产生反射信号；反射信号被主测装置接收后，主测装置根据测量信号及反射信号，解析获得水汽分界面的直接位置信息。需要说明的是，发电厂锅炉汽包中水和汽的导电性能差异极大，比如在温度低于350℃时，纯水的电阻率不大于106Ω/cm，而蒸汽的电阻率不小于108Ω/cm。基于此，当水汽分界面未与固定点持平时，测量电极113的第一端与蒸汽接触，因为蒸汽的电阻偏大，所以可以等效视为开路状态；与之相反，当水汽分界面与固定点持平时，水位浸没测量电极113的第一端，因为水的电阻较小，所以测量电极113的第一端会通过水与容器接通，此时测量模块112的状态发生改变，即产生了变化信号；与此同时，主测装置接收并自动基于校准装置传递的对应固定点的变化信号，根据固定点相对容器的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

综上所述，本发明实施例通过与待测介质表面持平的校准装置所对应固定点相对于容器的垂直高度，对主测装置解析获得的直接位置信息进行参数补偿及校准，进而获得待测介质的精密位置信息，即待测介质的物位。由于与待测介质表面持平的校准装置所对应固定点相对于容器的垂直高度不受物位检测系统所处工作环境的影响，因此根据校准装置产生变化信号的固定点相对于容器的垂直高度来对主测装置所解析获得的直接位置信息进行参数补偿以及校准是可行及可靠的，因而克服了物位检测设备受环境因素影响而产生的测量精度较差的问题，实现了物位检测系统的固定点自校准，降低了物位检测设备的测量误差，提升了物位检测设备的测量精度。

在上述实施例的基础上，图4是本发明实施例提供的一种主测装置的结构示意图。参见图4，可选地，主测装置120包括表头部121和引导部122；

表头部121，分别与校准装置和引导部122连接，至少用于接收校准装置传递的对应固定点的变化信号；以及，生成并发射测量信号，接收测量信号在待测介质的表面处产生的反射信号；

引导部122，至少用于将测量信号引导至待测介质的表面处，以及，将反射信号引导回表头部121；

其中，表头部121根据测量信号及反射信号，解析获得待测介质表面处的直接位置信息，以及，接收并自动基于校准装置传递的对应固定点的变化信号，根据固定点相对容器的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

可选地，表头部121至少包括信号收发单元121A、处理单元121B和通讯单元121C；

信号收发单元121A，与处理单元121B连接，至少用于生成并发射测量信号，以及，将接收到的反射信号上传至处理单元121B；

处理单元121B，根据测量信号及反射信号，解析获得待测介质表面的直接位置信息，以及，接收并自动基于校准装置传递的对应固定点的变化信号，根据固定点相对容器的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息；

通讯单元121C，至少用于连接处理单元121B和校准装置，以将校准装置传递的对应固定点的变化信号传递至处理单元121B。

其中，引导部122的形状可以但不限于是杆状或绳状；信号收发单元121A至少可以包括用于生成测量信号的电路板和任一种天线结构；处理单元121B可以是单片机等；通讯单元121C的通讯方式可以是无线通讯或有线通讯。

示例性地，具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统的具体工作原理可以如下：

信号收发单元121A生成并发射测量信号；引导部122将测量信号引导至待测介质的表面处；测量信号在待测介质的表面处产生反射信号；反射信号被引导部122引导回表头部121，最终被信号收发单元121A所接收；反射信号被信号收发单元121A接收后，信号收发单元121A将接收到的反射信号连同测量信号一起上传至处理单元121B；处理单元121B根据测量信号及反射信号，解析获得待测介质表面的直接位置信息；当汽包中的水汽分界面未与固定点持平时，测量电极的第一端与蒸汽接触，此时测量模块处于第一种状态；与之相反，当水汽分界面与固定点持平时，水位浸没测量电极的第一端，此时测量模块由第一种状态转换至第二种状态，状态发生改变即产生了变化信号；测量模块通过通讯单元121C将变化信号传递至处理单元121B；处理单元121B接收并自动基于变化信号，根据对应固定点相对容器的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

有鉴于此，本发明实施例通过与待测介质表面持平的校准装置所对应固定点相对于容器的垂直高度，对主测装置解析获得的直接位置信息进行参数补偿及校准，进而获得待测介质的精密位置信息。由于固定点相对于容器的垂直高度已知、固定且不受物位检测系统所处工作环境的影响，因此根据校准装置产生变化信号的固定点相对于容器的垂直高度来对主测装置所解析获得的直接位置信息进行参数补偿以及校准是可行及可靠的，因而克服了物位检测设备受环境因素影响而产生的测量精度较差的问题，实现了物位检测系统的固定点自校准，降低了物位检测设备的测量误差，提升了物位检测设备的测量精度。

在上述实施例的基础上，为了进一步提升精密位置信息的精度，发明人创造性地提出在主测装置中引导部的预设参考位置处增设参考点模块(即在图4所示的主测装置120结构中增设参考点模块)，对直接位置信息形成一次参数补偿及校准后，再通过校准装置产生变化信号的固定点相对于容器的垂直高度进行二次参数补偿及校准，下面进行具体说明。图5是本发明实施例提供的另一种主测装置的结构示意图。参见图5，可选地，主测装置120至少包括表头部121、引导部122和参考点模块123；

参考点模块123，设置在引导部122的预设参考位置，具体用于在预设参考位置对测量信号进行反射，并对应形成参考信号；

表头部121，分别与校准装置和引导部122连接，至少用于接收校准装置传递的对应固定点的变化信号；以及，生成并发射测量信号，接收测量信号在待测介质表面处产生的反射信号，并接收测量信号在参考点模块123处产生的参考信号；

引导部122，与表头部121连接，具体用于将测量信号引导至预设参考位置和待测介质的表面处，以及，将参考信号和反射信号引导回表头部121。

可选地，表头部121包括信号收发单元121A、处理单元121B和通讯单元121C；

信号收发单元121A，与处理单元121B连接，至少用于生成及发射测量信号，以及，将接收到的反射信号和参考信号上传至处理单元121B；

处理单元121B，根据测量信号及反射信号，解析形成待测介质的直接位置信息，并结合参考信号对应的直接位置信息及参考点模块123的预设参考位置对直接位置信息进行一次参数补偿及校准，以及，接收并自动基于校准装置传递的对应固定点的变化信号，根据固定点相对容器的垂直高度对直接位置信息再次进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息；

通讯单元121C，至少用于连接处理单元121B和校准装置，以将校准装置传递的对应固定点的变化信号传递至处理单元121B。

其中，参考点模块123的数量可以是一个或多个；参考点模块123的数量可以等于预设参考位置的数量；预设参考位置可以根据物位检测系统的实际工况进行适应性调整，本发明实施例对此不进行限制。

示例性地，具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统的具体工作原理可以如下：

信号收发单元121A生成并发射测量信号；引导部122将测量信号引导至预设参考位置和待测介质表面处；测量信号在预设参考位置处对应形成参考信号，并在待测介质表面处产生反射信号；参考信号和反射信号被引导部122引导回表头部121，最终被信号收发单元121A所接收；参考信号和反射信号被信号收发单元121A接收后，信号收发单元121A将接收到的参考信号、反射信号连同测量信号一起上传至处理单元121B；处理单元121B根据测量信号、反射信号、参考信号，解析获得待测介质表面处、参考点模块123的直接位置信息，并结合参考点模块123的预设参考位置以及参考信号对应的直接位置信息对待测介质表面处的直接位置信息进行一次参数补偿及校准，提升检测精度；当汽包中的水汽分界面未与固定点持平时，测量电极的第一端与蒸汽接触，此时测量模块处于第一种状态；与之相反，当水汽分界面与固定点持平时，水位浸没测量电极的第一端，此时测量模块转换至第二种状态，即状态发生了改变，产生了变化信号；测量模块通过通讯单元121C将变化信号传递至处理单元121B；处理单元121B接收并自动基于变化信号，根据对应固定点相对容器的垂直高度对待测介质表面处的直接位置信息进行二次参数补偿及校准，以获得精密位置信息。

综上，本发明实施例通过与待测介质表面持平的校准装置所对应固定点相对于容器的垂直高度、参考点模块的预设参考位置、参考信号和反射信号，对主测装置解析获得的直接位置信息进行双重参数补偿及校准，进而获得待测介质的精密位置信息，其中，固定点相对于容器的垂直高度已知、固定且不受物位检测系统所处工作环境的影响，因此根据校准装置产生变化信号的固定点相对于容器的垂直高度来对主测装置所解析获得的直接位置信息进行参数补偿以及校准是可行及可靠的，此外，参考点模块与待测介质处于同一工作环境中，二者测量结果的偏差方向较一致，通过参考点模块的预设参考位置以及参考信号的直接位置信息对主测装置所解析获得的直接位置信息进行参数补偿以及校准能减小测量误差。因此，本发明实施例可降低物位检测设备的测量误差，提升物位检测设备的测量精度。

需要说明的是，图6是本发明实施例提供的一种参考信号的波形对比示意图，参见图6，在某些异常情况下，处于容器中的参考点模块产生的参考信号的强度会比较弱，甚至淹没在噪声信号中，无法精准的识别出来，不利于对直接位置信息的进行一次参数补偿及校准。

有鉴于此，本发明实施例可以设置一强度阈值；当参考信号的强度低于该强度阈值时，处理单元仅则放弃利用参考点模块的预设参考位置以及参考信号的直接位置信息对主测装置所解析获得的直接位置信息进行一次参数补偿以及校准，而仅利用接收的变化信号，根据变化信号对应固定点相对容器的垂直高度对直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得精密位置信息，保证了物位检测设备的测量精度。

还需要说明的是，在一些实施例中，可选地，表头部包括人机交互模块，人机交互模块与通讯单元连接，通讯单元至少用于将处理单元计算获得的精密位置信息传递至人机交互模块进行显示呈现；人机交互模块还用于至少将用户输入的容器的尺寸参数、校准装置安装的固定点相对容器的垂直高度上传至主测装置。

其中，容器的尺寸参数可以包括容器高度、容器壁厚、容器内部尺寸等。

示例性地，人机交互模块可以包括显示屏和按键，通讯单元可以将处理单元计算获得的精密位置信息传递至显示屏进行显示呈现，用户通过按键输入的容器的尺寸参数、校准装置安装的固定点相对容器的垂直高度等数据后，由通讯单元将上述数据上传至主测装置。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统，其特征在于，所述物位检测系统用于获取容器内待测介质的精密位置信息；

所述物位检测系统至少包括主测装置和校准装置；

所述主测装置为连续物位测量装置，所述主测装置至少用于解析出所述待测介质的直接位置信息；

所述校准装置，与所述主测装置进行连接，安装在所述容器垂直高度的至少一个固定点处，且每个所述固定点相对所述容器的垂直高度已知，用于当所述待测介质的表面与每个所述固定点持平时，均生成对应所述固定点的变化信号；

所述主测装置接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，且结合所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息；

其中，所述主测装置接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，且结合所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息，包括：

所述主测装置接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，且结合所述固定点相对于所述容器的垂直高度对所述主测装置的至少一个补偿参数进行校准，以实现对所述直接位置信息的参数补偿及校准，进而获得所述精密位置信息；

其中，所述补偿参数至少包括蒸汽参数、所述容器的压力参数、所述待测介质的类型、所述待测介质的含水量或所述待测介质的介电常数；

其中，所述校准装置包括至少一个校准探头，所述校准探头至少包含一个连通外壳、一个测量模块以及一个测量电极；

所述连通外壳，与所述容器连接，在所述容器的垂直高度上开孔，将所述连通外壳插入孔内，所述连通外壳与孔之间填充绝缘件；

所述测量电极贯穿所述连通外壳，且所述测量电极的两端穿过所述连通外壳，所述测量电极的第一端露出在所述容器的内部，所述测量电极第二端露出在所述容器的外部并与所述测量模块相连，当所述容器内的所述待测介质到达并与所述测量电极的第一端接触时，所述测量模块产生所述变化信号。

2.根据权利要求1所述的物位检测系统，其特征在于，所述主测装置具体用于发射测量信号，所述测量信号在所述待测介质的表面处产生反射信号后被所述主测装置所接收，以根据所述测量信号及所述反射信号，解析形成所述直接位置信息。

3.根据权利要求1所述的物位检测系统，其特征在于，所述主测装置包括表头部和引导部；

所述表头部，分别与所述校准装置和所述引导部连接，至少用于接收所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号；以及，生成并发射测量信号，接收所述测量信号在所述待测介质的表面处产生的反射信号；

所述引导部，至少用于将所述测量信号引导至所述待测介质的表面处，以及，将所述反射信号引导回所述表头部；

其中，所述表头部根据所述测量信号及所述反射信号，解析获得所述待测介质的所述直接位置信息，以及，接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，根据所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息。

4.根据权利要求3所述的物位检测系统，其特征在于，所述表头部至少包括信号收发单元、处理单元和通讯单元；

所述信号收发单元，与所述处理单元连接，至少用于生成并发射所述测量信号，以及，将接收到的所述反射信号上传至所述处理单元；

所述处理单元，根据所述测量信号及所述反射信号，解析获得所述待测介质的所述直接位置信息，以及，接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，根据所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息；

所述通讯单元，至少用于连接所述处理单元和所述校准装置，以将所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号传递至所述处理单元。

5.根据权利要求1所述的物位检测系统，其特征在于，所述主测装置至少包括表头部、引导部和参考点模块；

所述参考点模块，设置在所述引导部的预设参考位置，具体用于在所述预设参考位置对测量信号进行反射，并对应形成参考信号；

所述表头部，分别与所述校准装置和所述引导部连接，至少用于接收所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号；以及，生成并发射所述测量信号，接收所述测量信号在所述待测介质表面处产生的反射信号，并接收所述测量信号在所述参考点模块处产生的所述参考信号；

所述引导部，与所述表头部连接，具体用于将所述测量信号引导至所述预设参考位置和所述待测介质的表面处，以及，将所述参考信号和所述反射信号引导回所述表头部。

6.根据权利要求5所述的物位检测系统，其特征在于，所述表头部包括信号收发单元、处理单元和通讯单元；

所述信号收发单元，与所述处理单元连接，至少用于生成及发射所述测量信号，以及，将接收到的所述反射信号和所述参考信号上传至所述处理单元；

所述处理单元，根据所述测量信号及所述反射信号，解析形成所述待测介质的所述直接位置信息，并结合所述参考信号对应的所述直接位置信息及所述参考点模块的所述预设参考位置对所述直接位置信息进行一次参数补偿及校准，以及，接收并自动基于所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号，根据所述固定点相对所述容器的垂直高度对所述直接位置信息再次进行参数补偿及校准，以获得所述精密位置信息；

所述通讯单元，至少用于连接所述处理单元和所述校准装置，以将所述校准装置传递的对应所述固定点的所述变化信号传递至所述处理单元。

7.根据权利要求4或6所述的物位检测系统，其特征在于，所述表头部包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述通讯单元连接，所述通讯单元至少用于将所述处理单元计算获得的所述精密位置信息传递至所述人机交互模块进行显示呈现。

8.根据权利要求7所述的物位检测系统，其特征在于，所述人机交互模块还用于至少将用户输入的所述容器的尺寸参数、所述校准装置安装的固定点相对所述容器的垂直高度上传至所述主测装置。