一種稻田液位傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種稻田液位傳感器，屬于液位自動測量技術領域。
【背景技術】
[0002]水稻是我國主要的糧食作物，由于降雨的時空分布不均和水資源的短缺，水稻在不同生育階段都有可能受到干旱脅迫，稻田液位對水稻產量有著直接的影響。稻田液位測量技術是節水抗旱實施的重要技術保障，對保證農業生產具有重大意義。
[0003]目前國內外液位自動測量的方法有很多種，傳統的電容式液位傳感器是采用一根金屬棒插入盛液容器內，金屬棒作為電容的一個極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的液體及其上面的氣體作為介質。通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。但這種測量方式的主要缺點在于:這類傳感器在使用過程中必須長期暴露在空氣中，其金屬棒易腐蝕，必然導致測量精度下降，并且要求盛液容器必須是金屬制成，導致其成本高，大面積推廣難度較大。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種稻田液位傳感器，以解決現有電容式液位傳感器需采用金屬制的盛液容器所導致的成本高以及不易推廣的問題。
[0005]本實用新型為解決上述技術問題而提供一種稻田液位傳感器，該液位傳感器包括管體，管體內表面軸向貼設有至少一組導電條，每組導電條由兩根等間隔的導電條構成，管體內部上方設置有與每組導電條對應連接的電容采集電路，以及與各電容采集電路連接的處理單元。
[0006]所述管體的底部安裝有防水堵頭。
[0007]所述管體的頂部安裝有防水雨帽。
[0008]所述的導電條為銅條。
[0009]所述的每組電容采集電路包括LC震蕩電路、信號源電路和增益放大電路，所述LC震蕩電路與對應的導電條連接，信號源電路輸入端與LC震蕩電路連接，用于采集LC震蕩電路中的電壓信號，信號源電路的輸出端與增益放大電路的輸入端連接，增益放大電路的輸出端與處理單元連接。
[0010]所述處理單元包括CPU處理器、AD轉換電路和電源轉換模塊。
[0011]所述的各組電容采集電路通過多路電子開關和多芯排線與CPU處理器的1 口連接，所述多芯排線包括電源端子、開關控制信號端子以及電壓信號端子，多路電子開關中的選擇輸入端與多芯排線中的電源端子連接，多路電子開關輸出端與多芯排線中的開關信號端子連接，實現多路電子開關輸出端的分時輸出，為各組電容米集電路提供分時供電和米集。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型的稻田液位傳感器采用電容式液位傳感器，該傳感器包括管體，管體內表面軸向貼設有至少一組導電條，每組導電條兩根等間隔的導電條構成，管體內部上方設置有與每組導電條對應連接的電容采集電路，以及與各電容采集單元電路連接的處理單元。通過貼設在管體內表面導電條的面積隨被測液體液位的變化而變化，引起對應電容量變化，利用電容檢測單元對電容變化的測量來進行液位測量。本實用新型的傳感器結構簡單、成本低廉，性能穩定。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型稻田液位傳感器的內部結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型稻田液位傳感器的外部結構示意圖；
[0015]圖3是本實用新型稻田液位傳感器的測量原理示意圖；
[0016]圖4是本實用新型稻田液位傳感器的電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0018]如圖1和圖2所示，本實用新型的稻田液位傳感器包括液位傳感器包括管體6，管體的內表面軸向貼設有至少一組導電條1，每組導電條由兩根等間隔的導電條構成，管體內部上方設置有與每組導電條對應連接的電容采集單元2，以及與各電容采集單元連接的控制處理單元3。本實施例中的管體6采用PVC套管，套管6頂部安裝有防雨水帽7和提環4，管體內底部安裝有防水堵頭5，導電條采用銅條。
[0019]其中控制處理單元如圖4所示，包括微處理器CPU、插座、多芯排線端子和電源轉換單元；所述微處理器CPU具有多個1接口連接多芯排線端子；所述插座為多芯插座連接采集器的電源及通訊線；所述多芯排線端子包括多個電源端子、開關控制信號端子以及電壓信號端子，該多芯排線端子通過排線連接電容采集單元；所述電源轉換單元將通過插座輸入的電源電壓轉換成系統需要的電壓，為電容采集單元供電；所述開關控制信號端子控制多路電子開關，實現對電容采集電路的分時供電；所述電壓信號端子將多組電容采集單元采集到的電壓信號分別匯聚到一根電容信號線，傳送至控制處理單元進行處理計算。
[0020]電容采集單元如圖4所示，包括多路電子開關、多芯排線端子和多組電容采集電路，多路電子開關由多芯排線端子中相應的電源端子為其供電，相應的電源端子連接多路電子開關中的選擇輸入端，控制處理單元通過控制其多芯排線端子的開關控制信號端子，實現多路電子開關輸出端的分時輸出，為多組電容采集電路提供分時供電和采集；多芯排線端子與控制處理單元的多芯排線端子利用排線相連；多組電容采集電路包括電源轉換模塊、信號源電路、LC震蕩電路、增益放大電路。電源轉換模塊為整個電容采集電路供電，信號源電路生成固定頻率的信號源，接入LC震蕩電路中，采集震蕩電路中的電壓信號經過增益放大電路進行放大，生成電壓信號，通過多芯排線端子的電壓信號端子，傳送至控制處理單元進行數據處理計算。所述LC震蕩電路中的電容，由兩根等間隔的導電條構成，本實施中導電條為覆銅，即為所述電容采集單元中采集液位變化對應的電容變化。
[0021]本實用新型的稻田液位傳感器采用電容傳感器采集液位的高度，其測量原理如圖3所示，利用其兩電極的覆銅面積隨被測液體液位的變化而變化，從而引起對應電容量變化，通過對電容變化的測量來進行液位測量，電容計算公式為:
[0022]C= ε S/4 π kd
[0023]其中，ε是一個常數，S為電容極板的正對面積，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。
[0024]如圖3可知，當可測量液位H = O時，兩塊覆銅之間構成電容Co。
[0025]Co = ε oL/4 π kd(I)
[0026](I)式中，Co為電容量，單位為F ; ε ο為氣體的等效介電常數，單位為F/m ;L為覆銅高度，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。
[0027]當傳感器內液位由零增加到H時，兩塊覆銅之間構成電容CH。
[0028]CH = ε ο (L-H) /4 π kd+ ε Η/4 π kd(2)
[0029](2)式中，Co為電容量，單位為F ; ε 0為氣體的等效介電常數，ε為液體的等效介電常數，單位為F/m ；L為覆銅高度，H為液體高度，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。
[0030]當傳感器內液位由零增加到H時，其電容的變化量AC可由式⑴和式⑵得:
[0031]Δ C = CH - Co = ( ε H - ε οΗ) /4 π kd(3)
[0032]由(3)式可知，參數ε0，ε，k，π，d都是定值，所以電容的變化量AC與電容器浸入液體的深度H成線性關系。由此，只要測出電容值便能計算出水位。
【主權項】
1.一種稻田液位傳感器，其特征在于，該液位傳感器包括管體，管體內表面軸向貼設有至少一組導電條，每組導電條由兩根等間隔的導電條構成，管體內部上方設置有與每組導電條對應連接的電容采集電路，以及與各電容采集電路連接的處理單元。
2.根據權利要求1所述的稻田液位傳感器，其特征在于，所述管體的底部安裝有防水堵頭O
3.根據權利要求1或2所述的稻田液位傳感器，其特征在于，所述管體的頂部安裝有防水雨帽。
4.根據權利要求3所述的稻田液位傳感器，其特征在于，所述的導電條為銅條。
5.根據權利要求4所述的稻田液位傳感器，其特征在于，所述的電容采集電路包括LC震蕩電路、信號源電路和增益放大電路，所述LC震蕩電路與對應的導電條連接，信號源電路輸入端與LC震蕩電路連接，用于采集LC震蕩電路中的電壓信號，信號源電路的輸出端與增益放大電路的輸入端連接，增益放大電路的輸出端與處理單元連接。
6.根據權利要求5所述的稻田液位傳感器，其特征在于，所述處理單元包括CPU處理器、AD轉換電路和電源轉換模塊。
7.根據權利要求6所述的稻田液位傳感器，其特征在于，所述的電容采集電路通過多路電子開關和多芯排線與CPU處理器的1 口連接，所述多芯排線包括電源端子、開關控制信號端子以及電壓信號端子，多路電子開關中的選擇輸入端與多芯排線中的電源端子連接，多路電子開關輸出端與多芯排線中的開關信號端子連接，實現多路電子開關輸出端的分時輸出，為各組電容采集電路提供分時供電和采集。
【專利摘要】本實用新型涉及一種稻田液位傳感器，屬于液位自動測量技術領域。本實用新型的稻田液位傳感器采用電容式液位傳感器，該傳感器包括管體，管體內表面軸向貼設有至少一組導電條，每組導電條兩根等間隔的導電條構成，管體內部上方設置有與每組導電條對應連接的電容采集電路，以及與各電容采集單元電路連接的處理單元。通過管體內導電條的面積隨被測液體液位的變化而變化，引起對應電容量變化，利用電容檢測單元對電容變化的測量來進行液位測量。本實用新型的傳感器結構簡單、成本低廉，性能穩定。
【IPC分類】G01F23-26
【公開號】CN204373735
【申請號】CN201420775527
【發明人】余國河, 蘇振, 劉峰磊, 王貝貝, 張振強, 韓振宇, 黃小龍, 朱東紅, 吳蘇, 闕艷紅, 李佳, 陳濤, 李鵬, 李秀紅
【申請人】河南中原光電測控技術有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月9日