CN205664908U

CN205664908U - 阵列式高精度液位测量装置

Info

Publication number: CN205664908U
Application number: CN201620378454.7U
Authority: CN
Inventors: 杨绍荃; 张勇
Original assignee: SICHUAN JINMA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN JINMA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2026-04-29

Abstract

本实用新型公开了一种阵列式高精度液位测量装置，纵向上，每个液位测量列（1）上相邻的液位检测点（2）之间保持第一大间隔L，使得液位升降过程中纵向相邻液位检测点（2）之间不残留水珠；横向上，相邻液位检测点（2）之间在纵向刻度上保持小间隔ΔL，保证实现高精度，相邻液位检测点（2）之间在横向间距上保持第二大间隔W，使得横向相邻液位检测点（2）之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。本实用新型利用导电液体的导电性能，响应速度非常快，可实现动态快测。通过阵列式结构实现高精度测量，横向相邻检测点及纵向相邻检测点之间均保持大间隔，使得液位升降过程中相邻点之间不残留水珠，避免短路而造成测量误差。

Description

阵列式高精度液位测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种液位测量装置，特别是涉及一种阵列式高精度液位测量装置。

背景技术

液位测量在各行业中应用广泛，主要应用在明渠、水库、水电站、船闸、泵站等水利、水电、水文室外场合。

目前，液位传感方式主要有四种：浮球式编码传感器、投入式液位变送器、超声波式液位变送器、雷达式液位变送器。

浮球式编码传感器利用挂在转轮上的浮球和重锤间的转动来将液位的变化映射到与挂轮同轴的编码器的码值上，从而测量出对应的液位。这种测量方式安全可靠、寿命长；缺点是需要建造专用的测井，通常测井需直径400mm以上，个别场合可以安装直径100mm的测井，但需加装导向轮等改装附件，测井的施工会花费较大的人力、物力，因此施工较麻烦。

投入式液位变送器则是在钢体变送器内部安置压力应变片，应变片一侧通过带有中空管的电缆与外界大气相通，另一侧则与待测液体接触，利用二侧的压差使应变片变形，从而形成液位对应的mV 级电压信号。此种方式施工方便，基本是投入液体即可；缺点是中空管易随电缆弯曲而堵塞，同时，由于应变片长期直接与受侧介质接触，时间长了，会产生表面结垢、模拟单元温漂零漂等现象，从而使测量严重失真。

超声波式液位变送器安装在液位上方固定位置，通过超声波换能器打出超声波，遇液面折回后，再通过换能器采集到回波，从而确认液位位置。这种方式安装较简单，精度也较好，但受天气影响较大，在恶劣天气中，几乎无法正常使用。

雷达式液位变送器与超声波式液位变送器工作原理类似，只不过不使用超声波，而是使用雷达波方式。其受天气的影响比超声波方式要小，精度更高。但目前此类设备受限于很高的成本而应用范围较小。

为了解决上述传统液位测量装置的不足，本申请实用新型人提出了一种利用液体的导电性能，在每个液位刻度处设置电检测探头，通过电检测探头检测测点电位变化，从而判断液位位置的液位测量装置。然而，要想实现高精度的液位测量，相邻的电检测探头间距非常小，因此在液位升降过程中，相邻电检测探头之间极易残留水珠，导致相邻电检测探头之间的短路，因此无法实现高精度的液位测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阵列式高精度液位测量装置，通过横向扩展的多个液位测量列实现阵列式定位测量，液位测量精度高。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：阵列式高精度液位测量装置，包括至少两个横向并排设置的液位测量列，每个液位测量列上均设有多个能够体现液位高度的液位检测点，纵向上，每个液位测量列上相邻的液位检测点之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻液位检测点之间不残留水珠；横向上，相邻液位测量列上的相邻液位检测点之间在纵向刻度上保持小间隔ΔL，该小间隔ΔL保证实现高精度，相邻液位测量列上的相邻液位检测点之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻液位检测点之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。

所述的液位检测点在横向上规则降序排列，设液位测量列的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的液位检测点的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的液位检测点的位置刻度分别为L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML-L/n；第三液位测量列上设置的液位检测点的位置刻度分别为L-2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML-2L/n；……；第n液位测量列上设置的液位检测点的位置刻度分别为L-(n-1)L/n、2L-(n-1)L/n、3L-(n-1)L/n、4L-(n-1)L/n、……、ML-(n-1)L/n。

所述的液位检测点在横向上规则升序排列，设液位测量列的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的液位检测点的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的液位检测点的位置刻度分别为L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n；第三液位测量列上设置的液位检测点的位置刻度分别为L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n；……；第n液位测量列上设置的液位检测点的位置刻度分别为L+ (n-1)L/n、2L+ (n-1)L/n、3L+ (n-1)L/n、4L+ (n-1)L/n、……、ML+ (n-1)L/n。

所述的液位检测点在横向上无规则排列，但每个液位检测点对应的液位高度已知。

所述的液位检测点为可读的液位刻度，通过肉眼观察或图像识别技术读取液位高度。

所述的液位为导电液体，利用导电液体的导电性能，以导电液体作为通断线路实现液位的检测。

所述的液位检测点为电位检测点，各电位检测点分别通过引线与处理芯片的检测输入引脚相连，电位检测点利用水的导电性能，当液位没过某液位检测点时该液位检测点输出第一标识信号，当液位未没过某液位检测点时该液位检测点输出第二标识信号。

所述的液位检测点为阻抗检测点，相邻刻度的阻抗检测点之间连接固定阻抗值的阻抗，各相邻刻度的阻抗检测点依次串联，最低刻度阻抗检测点与最高刻度阻抗检测点之间连接有阻抗检测电路，阻抗检测电路通过引线与处理芯片的检测输入引脚相连，通过阻抗检测电路检测到的阻抗值反算得到液位高度。

所述的引线为印刷电路线或导线，引线与被测液体绝缘，仅有各电位检测点与被测液体直接接触。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型无需借助浮子即可实现液位测量，解决了浮子带来的延时问题、浮子热胀冷缩的影响以及浮子阻力对测量精度的影响。

2）利用导电液体的导电性能实现液位检测，由液位检测点的电检测探头检测测点电位变化或阻抗变化，从而判断液位位置，由处理芯片完成数据计算和分析，响应速度非常快，可实现动态快测。

3）如果每个液位测量列上的测量精度是1cm，设置100个液位测量列，第一列上刻度依次为0cm、1cm、2cm……，第二列上刻度依次为0.01cm、1.01cm、2.01cm……，第三列上刻度依次为0.02cm、1.02cm、2.02cm……，第九十九列上刻度依次为0.98cm、1.98cm、2.98cm……，第一百列上刻度依次为0.99cm、1.99cm、2.99cm……。这样通过横向和纵向的点阵定位就可以实现精度达0.01cm的液位测量。

为了实现高精度测量，可以尽量多的设置横向排布的液位测量列，以宽度换精度。

4）横向相邻液位检测点之间、纵向相邻液位检测点之间均保持大间隔，该大间隔使得液位升降过程中相邻液位检测点之间不残留水珠，从而避免相邻液位检测点之间短路而造成测量误差。横向相邻液位检测点之间在纵向刻度上保持小间隔，保证了高精度。

附图说明

图1为单列式液位测量装置示意图；

图2为本实用新型阵列式高精度液位测量装置示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为电位检测方案结构示意图；

图5为阻抗检测方案结构示意图；

图中，1-液位测量列，2-液位检测点，3-阻抗，4-阻抗检测电路，5-水珠。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，对于单列式液位测量装置而言，要想实现高精度的液位测量，相邻的电检测探头间距必须足够小，因此在液位升降过程中，相邻电检测探头之间极易残留水珠5，导致相邻电检测探头之间的短路，因此无法实现高精度的液位测量。

如图2和图3所示，阵列式高精度液位测量装置，包括至少两个横向并排设置的液位测量列1，每个液位测量列1上均设有多个能够体现液位高度的液位检测点2，纵向上，每个液位测量列1上相邻的液位检测点2之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻液位检测点2之间不残留水珠；横向上，相邻液位测量列1上的相邻液位检测点2之间在纵向刻度上保持小间隔ΔL，该小间隔ΔL保证实现高精度，相邻液位测量列1上的相邻液位检测点2之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻液位检测点2之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。

所述的液位检测点2在横向上可以规则降序排列，设液位测量列1的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML-L/n；第三液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为L-2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML-2L/n；……；第n液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为L-(n-1)L/n、2L-(n-1)L/n、3L-(n-1)L/n、4L-(n-1)L/n、……、ML-(n-1)L/n。

例如，如图2所示，液位测量列1的数量为10列，第一液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.0cm、2.0cm、3.0cm、4.0cm……；第二液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.9cm、2.9cm、3.9cm……；第三液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.8cm、2.8cm、3.8cm……；第四液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.7cm、2.7cm、3.7cm……；第五液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.6cm、2.6cm、3.6cm……；第六液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.5cm、2.5cm、3.5cm……；第七液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.4cm、2.4cm、3.4cm……；第八液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.3cm、2.3cm、3.3cm……；第九液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.2cm、2.2cm、3.2cm……；第十液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为1.1cm、2.1cm、3.1cm……。

所述的液位检测点2在横向上也可以规则升序排列，设液位测量列1的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n；第三液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n；……；第n液位测量列上设置的液位检测点2的位置刻度分别为L+ (n-1)L/n、2L+ (n-1)L/n、3L+ (n-1)L/n、4L+(n-1)L/n、……、ML+ (n-1)L/n。

所述的液位检测点2在横向上也可以无规则排列，因为每个液位检测点2对应的液位高度都是已知的，只要确定点位就可以确定液位高度。

所述的液位检测点2可以只是可读的液位刻度，通过肉眼观察或图像识别技术读取液位高度，这种情况下，因为相邻液位检测点2之间不残留水珠，所以观察或识别结果更清晰、更准确。

更多的应用情景下，所述的液位为导电液体（防冻液、水等），利用导电液体的导电性能，以导电液体作为通断线路实现液位的检测，具体实现方案包括下面两种：

1、如图4所示，所述的液位检测点2为电位检测点，各电位检测点分别通过引线与处理芯片的检测输入引脚相连，电位检测点利用水的导电性能，当液位没过某液位检测点时该液位检测点输出第一标识信号，当液位未没过某液位检测点时该液位检测点输出第二标识信号。当液位如图4所示时，第一液位测量列3.0cm刻度处的液位检测点2检测到水没过了3.0cm，而4.0cm刻度处检测到水未没过4.0cm，因此第一液位测量列检测到液位在3.0cm~4.0cm之间。同理，第二液位测量列检测到液位在2.9cm~3.9cm之间，综合第一液位测量列的结果得到液位在3.0cm~3.9cm之间。以此类推，第七液位测量列检测到液位在3.0cm~3.4cm之间。而第八液位测量列检测到液位在3.3cm~4.3cm之间，因此最终得到结果：液位在3.3cm~3.4cm之间。

2、如图5所示，所述的液位检测点2为阻抗检测点，相邻刻度的阻抗检测点之间连接固定阻抗值的阻抗3，各相邻刻度的阻抗检测点依次串联，最低刻度阻抗检测点与最高刻度阻抗检测点之间连接有阻抗检测电路4，阻抗检测电路4通过引线与处理芯片的检测输入引脚相连，通过阻抗检测电路4检测到的阻抗值反算得到液位高度。

上述两种实现方案中，所述的引线为印刷电路线或导线，引线与被测液体绝缘，仅有各电位检测点与被测液体直接接触。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.阵列式高精度液位测量装置，其特征在于：包括至少两个横向并排设置的液位测量列（1），每个液位测量列（1）上均设有多个能够体现液位高度的液位检测点（2），纵向上，每个液位测量列（1）上相邻的液位检测点（2）之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻液位检测点（2）之间不残留水珠；横向上，相邻液位测量列（1）上的相邻液位检测点（2）之间在纵向刻度上保持小间隔ΔL，该小间隔ΔL保证实现高精度，相邻液位测量列（1）上的相邻液位检测点（2）之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻液位检测点（2）之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量；

所述的液位为导电液体，利用导电液体的导电性能，以导电液体作为通断线路实现液位的检测；

所述的液位检测点（2）为电位检测点或阻抗检测点，所述的液位检测点（2）为电位检测点时，各电位检测点分别通过引线与处理芯片的检测输入引脚相连，电位检测点利用水的导电性能，当液位没过某液位检测点时该液位检测点输出第一标识信号，当液位未没过某液位检测点时该液位检测点输出第二标识信号；

所述的液位检测点（2）为阻抗检测点时，相邻刻度的阻抗检测点之间连接固定阻抗值的阻抗（3），各相邻刻度的阻抗检测点依次串联，最低刻度阻抗检测点与最高刻度阻抗检测点之间连接有阻抗检测电路（4），阻抗检测电路（4）通过引线与处理芯片的检测输入引脚相连，通过阻抗检测电路（4）检测到的阻抗值反算得到液位高度。

2.根据权利要求1所述的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于：所述的液位检测点（2）在横向上规则降序排列，设液位测量列（1）的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的液位检测点（2）的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的液位检测点（2）的位置刻度分别为L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML-L/n；第三液位测量列上设置的液位检测点（2）的位置刻度分别为L-2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML-2L/n；……；第n液位测量列上设置的液位检测点（2）的位置刻度分别为L-(n-1)L/n、2L-(n-1)L/n、3L-(n-1)L/n、4L-(n-1)L/n、……、ML-(n-1)L/n。

3.根据权利要求1所述的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于：所述的液位检测点（2）在横向上规则升序排列，设液位测量列（1）的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的液位检测点（2）的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的液位检测点（2）的位置刻度分别为L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n；第三液位测量列上设置的液位检测点（2）的位置刻度分别为L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n；……；第n液位测量列上设置的液位检测点（2）的位置刻度分别为L+ (n-1)L/n、2L+ (n-1)L/n、3L+ (n-1)L/n、4L+ (n-1)L/n、……、ML+(n-1)L/n。

4.根据权利要求1所述的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于：所述的液位检测点（2）在横向上无规则排列，但每个液位检测点（2）对应的液位高度已知。

5.根据权利要求1所述的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于：所述的引线为印刷电路线或导线，引线与被测液体绝缘，仅有各电位检测点与被测液体直接接触。