CN86107944A

CN86107944A - 浮子式水位计

Info

Publication number: CN86107944A
Application number: CN86107944.2A
Authority: CN
Inventors: 王良玮
Original assignee: LANZHOU INST OF GLACIOLOGY AND
Current assignee: LANZHOU INST OF GLACIOLOGY AND
Priority date: 1986-11-18
Filing date: 1986-11-18
Publication date: 1988-06-01
Also published as: CN1010428B

Abstract

本发明是一个用于测量大范围水位变化的计量仪器。水位传感器是一个浮子式传动系统，浮子通过筒线带动一可回转的转盘。浮筒线一端连接一重锤，转盘上同轴连一电位器，浮子随水位升降，转盘随之转动，带动电位器动臂在电位器上滑动，使电位器的分压电阻发生变化，在电位器两端施加一定的电压，水位的变化就被转换成一变化的电压信号，从而进行水位的测量。并利用了微型计算机的软件，实现自动测量、记录、报警以及人机对话等功能。

Description

本发明是一种微型计算机化的浮子式的水位计量仪器。

利用浮子在水位（液位）上下的浮动获得水位或容器中液位变化的信号，进而制成各种液位，水位计量仪器是目前普遍采用的方法。

已有技术中利用设置在水位（液位）上浮子随水平面上升、下降来带动差动变压器的铁芯在线圈中移动（V.S patent 4，345.466，批准日期 Aug，24，1982）或者是带动滑动触头在电位器上滑动（V.S patent 4，114，130.批准日期Sep，12，1978）从而将水位变化的信息转换成电讯号进行测量。这些方法虽然都将机械记录（记录笔在记录纸上绘出水位的变化轨迹）改革直接运用电子测量技术进行测量，但由于上述方法的电讯号变化范围窄小，只能运用于油箱、容器中液位变化的测量，很难适用于大范围的水位变化测量要求，用这种方法制做的水位计，量程小，仪器分辨率低，不能进行精确测量。

本发明的目的是要克服已有技术中的这些不足，来实现水位变化范围大，能够精确测量的要求。

本发明提供的自动水位计的水位变化传感器是一套机械与电气相结合的浮子式传动系统，浮子（1）放置在水面上浮筒线（2）一端系在浮子上，通过可回转的转盘（3）一端连接一重锤（4），在起始水位时，调正浮子与重锤的力臂，使其静止在水面上，多圈电位器（5）与转盘同轴相连，这样浮子随水位的涨落而升降，转盘随之转动，带动电位器的动臂在电位器上滑动，使分压电阻变化，在电位器两端施加一定的电压这样水位的变化可转换成一变化的电压信号，进而进行水位的数字化自动测量。（见图1）

如果用H表示水位，这个转角-电阻变化测量水位的公式即可表示为：

H＝H_o+ωD/2

式中H_o为起始水位，ω为转角（弧度），D为转盘直径。

普通水位计的有效记录范围最大只能为一圈，这就大大限制了水位的测量范围，本发明区别于已有技术的是多圈电位器在转盘的带动下可以转多圈，这样在A/D变换精度允许的范围内，测量范围可以成倍乃至几十倍增加，同时可使仪器具有较高的分辨率，达到精确测量之目的，由于采用上述方法就弥补了已有技术中的不足之处。

本仪器在自动测量中测量的时间间隔可以从每2分钟一次到24小时一次自行设置，为了准确地掌握记录时间，仪器内装有电子时钟，走时准确。以每30分钟自动记录一次的间隔计算，可采集和记录90天以上的数据。

本仪器设置有非线性校正程序，自动完成测量数据的校正后再存入RAM中，这是因为电位器本身具有的非线性以及使用中由于机械磨损给测量系统带的大约0.2-0.5%的误差。当希望消除这些非线性误差时，只要做线性校正输入，可以自动进行非线性校正。由于采用软件非线性校正，测量的最大误差不超过0.5%，实现了精确测量。

本发明提供的水位计具有较全面的自动记录功能。

（1）仪器在首次通电使用时具有自检功能，即首次通电时在仪器面板的码盘上置数，显示器立即显示，表示整机工作正确，可以开始使用。

（2）仪器通过码盘将时间数据输入，输入的顺序是年、月、日、时、分，若输入数据不正确，仪器将要求重新输入。

（3）仪器在工作之前要求有量程输入以及时间间隔的输入指令。

（4）具有保密字（PASS）功能，这是为了避免非操作人员的误动作而改变机内设置而采用的加密技术，仪器上只有在输入保密字后才进入自动的间隔测量状态。

（5）仪器具有存储扩展功能，当数据区存满之后，仪器自动启动联在机外的录音机，将已存数据外存在录音机磁带中。

（6）在自动测量之前，按需要预先设置一个警界水位值（由面板码盘置数），仪器在测得水位超过报警水位后，面板上的ALM遥控开关关闭20秒钟，借此开动报警装置（警报器或警报灯）。

报警水位计算方法：

A＝（B-C）/CF×2

其中：A-为报警水位，单位cm。

B-为报警水位标高，单位cm。

C-为水位计零值标高，单位cm。

CF-为水位计量程，单位m。

仪器是否报警是根据要求设置的，警界水位是先送高位，再送低位。

（7）本仪器考虑到一般水位的计算是使用标高，而不用绝对水深，为防止水位高程记录数据差错，在原始数据中有保存水位标高的功能。

（8）水位数据的提取可用录音机，也可用PC-1500计算机，为了保存原始记录数据，一般用录音机的磁带提取数据为好。

（9）为了一些特殊需要（例如补测、重新测量等）仪器具有重新启动和强制测量的功能，重新启动是不改变原先输入的数据日期和测量间隔，仅记录数据从头开始。

在做强制测量时，为了使原时间间隔不变，仪器内部的时钟也作与自动测量一样的调整，例如测量间隔为5分钟，强制测量一次之后，机内时钟便加5分钟。

图2是本仪器的电路方框图。

本发明提供的水位计电路全部采用CMOS器件，耗电省，在非测量时间只有RAM器件通电（200μA），即使测量时间LET显示器在内，总电流不超过150mA，在无市电的野外用电池供电也可较长时间使用，尤其适用于河流，水库的长期对比观测。

本系统的A/D转换器采用集成器件Me14433，微机系统用8位CPU80c85、ROM4K、RAM10k，可扩展为64k，ROM中装有程序，RAM主要作为数据记录存储，此外还有并行、串行接口，计数、计时等外围芯片。

仪器面板上的两位码盘和一个按键（SET）是输入工具，LED（发光二极管显示器）是应答工具，当在非测量时刻揿动SET键时仪器将根据码盘数值作为相应动作，并将其状态显示出来，实现了人机对话。

Claims

1、浮子式水位计是利用浮子在水面上随水位上下移动来进行测量的水位测量仪，其特征在于水位计的有效记录范围可满足8米水位的变化测量要求，测量误差小于0.1%，并具有自动记录功能。

2、如权利要求（1）所说的水位计其特征在于水位的测量原理满足：H＝H_o+WD/2的公式。

3、如权利要求（2）所说的测量原理，水位传感系统是浮子带动一转盘，转盘带动电位器旋转的传动系统。

4、如权利要求（3）所说的传动系统，电位器与转盘是同轴连接的。

5、如权利要求（4）所说的，其特征在于电位器是一个精密多圈电位器。

6、如权利要求（1）所说的水位计，其特征在于水位的测量是运用电子测量技术进行数子化测量的。

7、如权利要求（6）所说的水位计，其特征在于数子化测量是通过A/D变换和微型计算机来完成的。

8、如权利要求（7）所说的，其特征在于用显示器做为微型计算机应答工具。

9、如权利要求（8）所说，其特征在于这种显示器用LED显示器。

10、如权利要求（7）所说的水位计，其特征在于该仪器具有人机对话攻能，根据需要设置自动测量所必需的测量时间、测量间隔。

11、如权利要求（1）和（7）所说的水位计其特征在于该仪器具有自动报警装置，并加保密字技术。

12、如权利要求（1）所说的水位计，其特征在于仪器全部采用CMOS器件。

13、如权利要求（1）所说的水位计，其特征在于该水位计可用于测量液位。