CN203587176U - 激光水位传感器 - Google Patents

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黄斌
谢崇宝
王云辉
高东波
刘洪玲
徐建辉
赵建坡
王逸凡
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China Institute of Water Resources and Hydropower Research
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BINZHOU BOJILI YELLOW RIVER IRRIGATION ADMINISTRATION
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Abstract

一种激光水位传感器，属于水位计量装置，它包括一个垂直于水面放置的圆柱形外壳，圆柱形外壳顶部置有激光发射、接受窗口，与其相连的是控制电路板，中心轴向位置处为控制激光发射方向的导轨，与该导轨相垂直的浮子激光反射体置于水面位置处，该激光反射体表面敷有激光反射涂层。激光水位传感器的优点是：测量距离范围0-60米；全程精度误差1毫米；激光头连续使用寿命超过5万个小时；具备标准的RS232、RS485的通讯串口；简洁实用的通讯软件保证了现场工作的准确方便；整机等待功耗小于1毫安；适合温度梯度较大的环境；响应时间短，正常响应时间300毫秒。

Description

激光水位传感器
技术领域
本实用新型属于水位计量装置，特别涉及一种依靠激光应感而知水位变化的激光水位传感器。 
背景技术
在灌区量水技术研究方面，国际上研发了多种精度较高，高临界淹没比的新型量水设备和自动化、集成化量水仪表。但从总体上看，国外的量水仪表结构较为复杂、成本较高、保护困难，因此，目前在国内推广应用很少。国内学者也结合我国国情对量水技术进行大量研究，先后研制了几十种渠道量水堰槽、配水器及自动化测流设备，但由于我国灌区差异很大，需要量水点多面广，而灌区经济条件较差及许多灌区泥沙含量大等原因，现有的量水技术还远不能满足灌区量水的需要。如现有特设量水建筑物高淹没度下精度较差，不适宜在大型平原灌区大多较缓的渠系应用；研究的各种新型量水槽标准化程度不高，实际应用困难；缺少对灌区点多面广的小型渠道中分控水的适应程度；自动化量水设备价格通用化程度不高，功耗较大，不便于在野外渠道上长期工作，不便于与通用的通讯存储设备直接配套等问题。 
目前，常规计量渠道水位的方法有如下几种：浮子水位计、压力水位计、气介超声波水位计。 
浮子式水位计——传统的计量方法，在清水中计量准确、性能稳定可靠，但自动化程度低，一般必须放在建造的静水井中使用。而且依靠钢丝绳传递水位变化，当钢丝绳变形或打滑脱落时，水位监测出现误差甚至错误； 
压力式水位计——是因不同的水位高度而感应出相应的水压来测量水位的，压力传感部分沉入水底工作，一旦有淤泥附着或被淤泥掩埋，致使无法使用。而且易受环境温度等的影响。 
气介式超声波水位计——是以空气作为声脉冲传播的水位测量仪器，其应用方式是固定高悬于水面之上，向水面发射声脉冲并接收 自水面反射回的声信号，通过声波运行时间与声速计算出水位高度，易受环境干扰。同前述二种方法一样，一般成本较高。 
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是，针对目前经常使用的几种计量渠道水位的装置所存在的问题，诸如结构复杂，成本较高，计量中易受环境干扰，或是检测值出现误差，或是装置难以正常调试。为了克服这些不足之处，就需要提出新型激光水位传感器，它的测量距离范围广、精度高。 
本实用新型的目的，是提供一种激光水位传感器，以满足测量范围与测量精度的需求。本实用新型的目的是依靠下述技术方案来实现的，一种激光水位传感器，它包括一个垂直于水面放置的圆柱形外壳，其特征在于，圆柱形外壳顶部置有激光发射、接收窗口，与其相连的是控制电路板，中心轴向位置处为控制激光发射方向的导轨，与该导轨相垂直的浮子激光反射体置于水面位置处，该激光反射体表面敷有激光反射涂层。 
激光水位传感器采用非接触方式，浮子激光反射体放置于水平面上，可沿着垂直方向测量圆柱外壳上下滑动，激光发射、接收窗安装在顶部，不接触水体，依靠反射体测量水位，水位数据以数字方式输出。控制电路板芯片上布有的电路包含控制器部分、转换器部分、数据存储器、通讯模块；激光水位传感器采用一体化设计，同时具备水位传感，数据采集、数据存储、数据传输功能。 
激光水位传感器采用微功耗设计，在激光控制器，转换器，数据存储器以及通讯模块上均采用休眠技术，在非工作状态相关模块进入休眠状态，功耗极小，当需要进行数据采集时由采集控制器唤醒相关模块进入工作状态。 
激光发射、接收窗口测量精度为1mm，其测量精度满足水位测量的精度要求。激光水位传感器配备1G存储模块，可内置GPRS或CDMA数传模块，为更好的实现微功耗。 
激光水位传感器的优点是：1、测量距离范围0-60米；2、全 程精度误差1毫米；3、激光头连续使用寿命超过5万个小时；4、具备标准的RS232、RS485的通讯串口；5、简洁实用的通讯软件保证了现场工作的准确方便；6、整机等待功耗小于1毫安；7、适合温度梯度较大的环境；8、响应时间短，正常响应时间300毫秒。 
附图说明
图1为激光水位传感器组成结构示意图； 
具体实施方式
参照图1，表示激光水位传感器组成结构示意图。图中激光水位传感器圆柱状外壳为1，顶部置有激光发射、接收窗口2，与其相连的是控制电路板3，中心轴向位置处是控制激光发射方向导轨4，与该导轨相垂直并置于水面位置处设有浮子激光反射体5，激光反射体表面敷有激光反射涂层6。 

Claims (4)

1.一种激光水位传感器，它包括一个垂直于水面放置的圆柱形外壳，其特征在于，圆柱形外壳顶部置有激光发射、接收窗口，与其相连的是控制电路板，中心轴向位置处为控制激光发射方向的导轨，与该导轨相垂直的浮子激光反射体置于水面位置处，该激光反射体表面敷有激光反射涂层。 
2.根据权利要求1所述的激光水位传感器,其特征在于，所述浮子激光反射体放置于水平面上，不接触水体，沿着圆柱形外壳上下滑动，安装在顶部的激光发射、接收窗，依靠反射体测量水位，水位数据以数字方式输出。 
3.根据权利要求1所述的激光水位传感器,其特征在于，所述控制电路路板芯片上布有的电路包含控制器部分、转换器部分、数据存储器、通讯模块；激光水位传感器采用一体化设计，同时具备水位传感，数据采集、数据存储、数据传输功能。 
4.根据权利要求1或2所述的激光水位传感器,其特征在于，所述激光发射、接收窗口测量精度为1mm，满足水位测量的精度要求;激光水位传感器配备1G存储模块，内置GPRS或CDMA数传模块。 
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