一種高精度液位檢測裝置的制作方法

本發明涉及一種檢測裝置，具體一種高精度液位檢測裝置。

背景技術：

隨著時代的進步和科技的發展，液位測量在科學勘測中一直是一門比較重要的研究課程。在科學的發展史中，有過很多種的水位測量法，比如說：浮標測量法、超聲波反射法、電容式水位測量法、電阻應變片的壓力感應法等等。其中，

1)浮標測量法是目前應用得較為廣泛的一種，它是根據漂浮在液面上的浮子(也稱浮標)受到水的浮力作用。隨水位的變化而產生位移來進行液位測量的，水位上升時浮球向上浮；水位下降時，浮球向下浮。其缺點是安裝復雜，測量精度低，不可靠，經常出現浮子卡死不動和傳感器堵塞導致測不準；同時維維修工作量大，安裝、調試不便。

2)電容式液位計：在容器內插入電極，當液位變化時，電極內部介質改變，電極間(或電極與容器壁之間)的電容也隨之變化，該電容量的變化再轉換成標準化的直流電信號，其精確度為±(0.5～1.5)％。電容式液位計具有結構簡單，測量精確度高，檢測端消耗電能小，動態響應快、維護方便的顯著特點；其缺點是常常因被測液體的介電常數不穩定而引起測量數據的誤差。

3)超聲波反射法液位計的傳感器由一對發射、接收換能器組成。發射換能器面對液面發射超聲波脈沖，超聲波脈沖從液面上反射回來，被接收換能器接收。根據發射至接收的時間可確定傳感器與液面之間的距離，即可計算出液位的高度，其精確度為±0.5％。這種液位計安裝簡單、方便，屬于非接觸測量，且不受液體的粘度、密度等影響，多用于藥池、藥罐、排泥水池等的液位測量。但其存在的缺點是：有一定的盲區，且價格較貴。

4)頻率計法，由于需要采用模擬電路和數字電路技術，涉及硬件較多，電路復雜，穩定性差，使得其測試的精度以及可靠性、穩定性均不能滿足野外工程的需要。

上述用于測量液位高度的裝置各有各的特點、同時也存在著缺陷，研究一種測量液位的高度簡單、方便，測量數據精確，且成本低廉的液位測量方法是現有研究的一大熱點。而目前并未出現采用壓強這一原理來測量液位高度的液位測量裝置的相關報道。

技術實現要素：

針對上述的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種測量精度高、智能程度高、且維修方便、成本低廉的高精度液位檢測裝置。

為解決上述問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種高精度液位檢測裝置，包括用于盛裝液體的容器和用于實時測量液體高度的控制器，所述容器從上至下依次標記有上極限位置、下極限位置，在容器的下方設有進水口，所述進水口通過管道連接有一驅動裝置；所述控制器包括處理器、控制開關和安裝于容器底部外側的壓力傳感器，所述壓力傳感器與處理器的輸入端連接、用于實時測量容器底部外側受到的壓力值，所述控制開關的輸入端與處理器的輸出端連接、其輸出端與驅動裝置連接。

上述方案中，在處理器的輸入端上連接有一按鍵模塊。

上述方案中，在處理器的輸出端還有顯示器和報警器，所述顯示器用于顯示測量到的液體高度值。

上述方案中，為實現遠程監控被測液體高度的目的，所述處理器上的SPI總線接口通過無線傳輸模塊連接有一遠程監控平臺。

上述方案中，所述控制開關可以為繼電器。

上述方案中，進一步地，所述驅動裝置可以為水泵。

上述方案中，沿容器自下而上的方向上，所述下極限位置設于容器的四分之一的高度位置處、上極限位置設于容器的四分之五的高度位置處。

本發明的有益效果為：

1)本發明利用壓強與液體的密度、高度的關系，并結合壓力傳感器的使用，能夠實時測量得到液體的液面高度值，并將檢測的液面高度值通過無線傳輸模塊發送至遠程監控平臺上，實現數據的存儲和遠程監控的目的，具有結構簡單、使用方便，檢測到的數據準確度高，系統反應靈敏、響應速度快的特點；

2)本發明通過在容器上設置的上極限位置和下極限位置，并結合水泵和控制開關的使用，來實現是否向容器內添加液體的目的，達到了在實時監測液體的液面高度的同時，還做到了智能添加液體的功能，智能化程度高、實用性強，有益于推廣。

附圖說明

圖1為本高精度液位檢測裝置的連接結構圖。

圖中標號為：1、容器；2、管道；3、驅動裝置；4、上極限位置；5、下極限位置。

具體實施方式

如圖1所示，一種高精度液位檢測裝置，包括用于盛裝液體的容器1和用于實時測量液體高度的控制器，所述容器1從上至下依次標記有上極限位置4、下極限位置5，本實施例中，沿容器1自下而上的方向上，所述下 極限位置5設于容器1的四分之一的高度位置處、上極限位置4設于容器1的四分之五的高度位置處。在容器1的下方設有進水口，所述進水口通過管道2連接有一驅動裝置3，所述驅動裝置3具體為水泵。

所述控制器包括處理器、控制開關和安裝于容器底部外側的壓力傳感器，所述壓力傳感器與處理器的輸入端連接、用于實時測量容器底部外側受到的壓力值，所述控制開關的輸入端與處理器的輸出端連接、其輸出端與驅動裝置連接。所述控制開關具體為繼電器，用于接收處理器發來的控制指令，從而控制驅動裝置3的啟閉。

在處理器的輸入端上連接有一按鍵模塊，用以輸入液體的密度值ρ、容器1的重力值G和容器1的底部面積值S。在處理器的輸出端還有顯示器和報警器。所述處理器上的SPI總線接口通過無線傳輸模塊連接有一遠程監控平臺。

所述處理器具體可以為含有運算模塊的單片機或PLC控制器。

在壓力傳感器的輸出端上還依次連接模數轉換器、信號放大器。

本發明測量液面的高度h的過程及原理如下：

1、首先，利用壓力傳感器測得容器1的底部受到的壓力F(而所述壓力F包括容器的重力G和液體對容器底部的壓力F1)，并通過模數轉換器、放大器的處理后，發送至處理器中；

2、處理器根據壓強P＝F1*S(S為容器的底部面積，通過按鍵模塊輸入)，即得壓強P＝(F-G)*S，其中G通過按鍵模塊輸入，得到壓強值P；

3、由物理學中壓強P＝ρ*g*h(ρ為液體的密度，通過按鍵模塊輸入)，從而計算得到液體的液面高度值h，并在顯示器上顯示，且通過無線傳輸模塊發送至遠程監控平臺中。

對于得到的液體的液面高度值是在處理器中完成，具體是采用現有單片機/PLC等芯片中的常規運算處理器來實現。

在完成上述步驟3的情況下，當檢測得到的液體高度值h達到或低于下極限位置時，報警器發出報警信號，處理器向繼電器發出打開水泵的控制指令，使水泵開始工作，向容器1內注入液體；而當檢測得到的液體高度值h達到上極限位置時，報警器發出報警信號，處理器向繼電器發出關閉水泵的控制指令，使水泵關閉，停止向容器1內注入液體。

以上僅為說明本發明的實施方式，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。