一種氣壓傳感液位計的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種氣壓傳感液位計，包括：測壓空氣管，測壓空氣管的上端連接引壓管；測壓模塊，測壓模塊測量測壓空氣管的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)及管內(nèi)氣體壓強(qiáng)與該測壓空氣管在被測液體中的沒入深度的對應(yīng)關(guān)系；計算模塊，該計算模塊計算出被測液體的液位高度數(shù)值；第一標(biāo)定模塊和第二標(biāo)定模塊，第一標(biāo)定模塊用于標(biāo)定測壓空氣管處于已知高液位點時的沒入深度及所對應(yīng)的測壓空氣管的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)，第二標(biāo)定模塊用于標(biāo)定測壓空氣管處于已知低液位點時的沒入深度及所對應(yīng)的測壓空氣管的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)；與計算模塊連接的用于顯示數(shù)值的顯示模塊。本實用新型能夠大大降低對環(huán)境的敏感性，測量時受環(huán)境的影響小，提高測量精度。
【專利說明】
-種氣壓傳感液位計
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于液體測量領(lǐng)域，設(shè)及一種液位測量裝置，特別是設(shè)及一種氣壓傳 感液位計。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的對容器內(nèi)的液位高度的測量裝置主要有壓差式液位計，壓差式液位計在使 用時先測量容器底部的壓強(qiáng)，利用壓強(qiáng)和被測液體的比重反算出液位高度，相當(dāng)于通過對 容器底部的壓力信號進(jìn)行再處理再得到液位信號，甚至直接就是一臺壓力表現(xiàn)場指示，壓 差式液位計所使用的壓力感知部分主要形式有W下幾種：
[0003] a)膜片式:用一個充滿液體的膜腔測壓，使測壓室和被測液體分開，測壓測的是膜 腔的壓強(qiáng)，運就要求膜腔內(nèi)的液體熱膨脹系數(shù)很小，膜自身不能產(chǎn)生張力或張力可知，而且 測壓室必須和膜腔在同一高度，如果測壓室高于或低于膜腔，充填液體會產(chǎn)生靜壓，造成測 量偏差，因此運類傳感器必須和測壓室做成一體，其引出部分為信號電纜，在復(fù)雜的工作環(huán) 境下，傳感器的穩(wěn)定性不高，影響測量的精度；
[0004] b)等壓皮膜式：包括傳感器和其上的引出線及與傳感器相連接的通氣管和法蘭 盤，傳感器結(jié)構(gòu)是一長方形腔體，有相互連接的傳感器外殼、主夾板、副夾板，傳感器兩側(cè)感 壓面通過主夾板、副夾板分別感受被測液面上方氣壓和液態(tài)介質(zhì)內(nèi)被測液位點處的壓力， 當(dāng)被測介質(zhì)的壓力分別通入傳感器高低壓室的感壓面時，兩側(cè)的感壓面產(chǎn)生不相等的位 移，其位移和壓差成正比，通過傳感器上引出線輸出測量的壓力信號，該方式對密封性能提 出了很高的要求，受溫度變化的影響也很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種氣壓傳感液位計 及其測量方法，該氣壓傳感液位計及其測量方法能夠大大降低對環(huán)境的敏感性，測量時受 環(huán)境的影響小，提局測量精度。
[0006] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本實用新型是一種氣 壓傳感液位計，其特點在于，包括：
[0007] 用于豎直地插入容器內(nèi)的被測液體中的測壓空氣管，所述的測壓空氣管的上端連 接引壓管；
[000引與所述的引壓管的上端連接的測壓模塊，當(dāng)測壓空氣管下端插入被測液體內(nèi)時， 所述的測壓模塊測量所述的測壓空氣管的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)及管內(nèi)氣體壓強(qiáng)與該測壓空氣管 在被測液體中的沒入深度的對應(yīng)關(guān)系；
[0009] 信號輸入端與所述的測壓模塊的信號輸出端連接的計算模塊，該計算模塊根據(jù)測 壓模塊采集到的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)數(shù)據(jù)及測壓空氣管的特性參數(shù)計算出被測液體的液位高度 數(shù)值；
[0010] 信號輸出端與所述的計算模塊的信號輸入端連接的第一標(biāo)定模塊和第二標(biāo)定模 塊，所述的第一標(biāo)定模塊用于標(biāo)定測壓空氣管處于已知高液位點時的沒入深度及所對應(yīng)的 測壓空氣管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，所述的第二標(biāo)定模塊用于標(biāo)定測壓空氣管處于已知低液位點時 的沒入深度及所對應(yīng)的測壓空氣管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)；
[0011] 與所述的計算模塊連接的用于顯示數(shù)值的顯示模塊。
[0012] 本實用新型一種氣壓傳感液位計技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：
[0013] 所述的測壓空氣管外面套設(shè)有套管，所述的套管的下端靠近所述的測壓空氣管的 下端，所述的套管的上端伸出被測液體的液面。
[0014] 本實用新型一種氣壓傳感液位計技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是:所 述的測壓空氣管的底部設(shè)有氣囊，所述的氣囊的氣口與所述的測壓空氣管的下端口連接。
[0015] 本實用新型一種氣壓傳感液位計技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：
[0016] 所述的容器的底部側(cè)面外接有與容器組成連通器的封閉容器，所述的氣囊設(shè)在所 述的封閉容器內(nèi)。
[0017] 本實用新型還公開了一種上述的氣壓傳感液位計的測量方法，其特點在于，包括 如下的步驟：
[0018] (a)設(shè)置氣壓傳感液位計的系統(tǒng)參數(shù):將測壓空氣管的截面積S和測壓空氣管容積 Vo的數(shù)值輸入數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)存儲；
[0019] (b)標(biāo)定步驟:將所述的測壓空氣管的下端先后對準(zhǔn)已知的沒入深度分別為化和出 的高液位點和低液位點，然后通過測壓模塊測量測壓空氣管處于該兩個位置時所對應(yīng)的管 內(nèi)氣體壓強(qiáng)Pi和P2,然后通過第一標(biāo)定模塊和第二標(biāo)定模塊將化、Pi和出、P2的數(shù)值輸入數(shù)據(jù) 存儲模塊內(nèi)存儲；
[0020] (C)通過計算模塊建立液位求取方程:根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程
及測壓空氣管的參數(shù)特性，得到測壓空氣管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)和液位深度的方程式：
[0021] P〇.Vo = Pi.Vi=(Po+pi).Vi (1)
[0022] 其中，Po為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，隊urn出0計；
[0023] Vo為測壓空氣管原始容積，Wmm出0計，
[0024] Pi為測壓狀態(tài)時測壓空氣管內(nèi)的氣壓絕對壓強(qiáng)變量，Wmm出0計，
[0025] Pi為測壓狀態(tài)時測壓空氣管內(nèi)的氣壓相對壓強(qiáng)變量，Wmm出0計，
[0026] Vi為測壓狀態(tài)時測壓管內(nèi)氣體體積變量，Wmm3計；
[0027] 根據(jù)測壓空氣管的特性，有Vi = V〇-AH.S = V〇-Wrpi).S (2)，
[002引其中，ΔΗ為進(jìn)入測壓管內(nèi)的水深變量，Wmm出的十，
[0029] S為測壓空氣管的截面積，隊nm2計，
[0030] 出為測壓空氣管的沒入深度變量，隊nm計；
[0031] 將（2)式帶入（1)式，得?日.￥日=?1.￥1 =。日+口1).[￥日-化1可1).5)]，化簡得關(guān)于測壓 空氣管的沒入深度變量出的方程式：
[003^
(3)
[0033]計算模塊將步驟(b)中的高液位點和低液位點所對應(yīng)的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)Pi和P2的數(shù) 值及沒入深度化和出的數(shù)值帶入公式(3)，求得Vo和Po的值Vc和Pc;
[0034] 將Vo和po的代入(3)式，可得：
[0035]
[0036] (d)液位測量步驟:將所述的測壓空氣管的底端接觸所述的容器的底面，通過測壓 模塊測量測壓空氣管內(nèi)的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)Pi數(shù)值，再通過計算模塊將Pi數(shù)值輸入公式(4)計算 出出值，該出值就是容器內(nèi)被巧搬體的液位高度。
[0037] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下的技術(shù)效果:本實用新型通過測壓空氣管、 引壓管、測壓模塊、計算模塊、第一標(biāo)定模塊、第二標(biāo)定模塊和顯示模塊有機(jī)地組合在一起 構(gòu)成了一種氣壓傳感液位計，由于采用了上述的結(jié)構(gòu)，本實用新型裝置的電子模塊如測壓 模塊和計算模塊均與被測液體相隔離，作為液體浮力傳感器的液位探測部件對環(huán)境和被測 液體的性質(zhì)不敏感，受環(huán)境的影響小，保證測量精度，而且還具有造價低廉，適應(yīng)性強(qiáng)，維護(hù) 方便等優(yōu)點，特別適合污水、酸堿鹽強(qiáng)氧化性等腐蝕性液體、高溫液體、液體化學(xué)原料儲罐 等的液位檢測。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本實用新型的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2為本實用新型的實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖3為本實用新型的實施例4結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0041] W下參照附圖，進(jìn)一步描述本實用新型的具體技術(shù)方案，W便于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員進(jìn)一步地理解本實用新型，而不構(gòu)成其權(quán)利的限制。
[0042] 實施例1，參照圖1-3，一種氣壓傳感液位計，包括：
[0043] 用于豎直地插入容器1內(nèi)的被測液體2中的測壓空氣管3,測壓管的形狀最好規(guī)則， 液體進(jìn)入的部分截面積不能變化，否則會產(chǎn)生測量偏差，所述的測壓空氣管的上端連接引 壓管31;
[0044] 與所述的引壓管31的上端連接的測壓模塊57,當(dāng)測壓空氣管下端插入被測液體2 內(nèi)時，所述的測壓模塊57測量所述的測壓空氣管的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)及管內(nèi)氣體壓強(qiáng)與該測壓 空氣管在被測液體中的沒入深度的對應(yīng)關(guān)系，測壓模塊57采用型號為XGZP6847的氣體壓力 變送器板塊；
[0045] 信號輸入端與所述的測壓模塊的信號輸出端連接的計算模塊54,該計算模塊54根 據(jù)測壓模塊57采集到的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)數(shù)據(jù)及測壓空氣管的特性參數(shù)計算出被測液體的液 位高度數(shù)值，計算模塊54采用型號為CC2530忍片；
[0046] 信號輸出端與所述的計算模塊54的信號輸入端連接的第一標(biāo)定模塊51和第二標(biāo) 定模塊52,所述的第一標(biāo)定模塊54用于標(biāo)定測壓空氣管處于已知高液位點時的沒入深度及 所對應(yīng)的測壓空氣管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，所述的第二標(biāo)定模塊52用于標(biāo)定測壓空氣管處于已知 低液位點時的沒入深度及所對應(yīng)的測壓空氣管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，計算模塊54可W與無線傳輸 模塊56連接，計算模塊54計算得出的結(jié)果通過無線傳輸?shù)娇蛻艚K端；
[0047] 與所述的計算模塊54連接的用于顯示數(shù)值的顯示模塊5。顯示模塊可W用顯示屏 5。
[0048] 該容器1可W為如腐蝕性液體、高溫液體、液體化學(xué)原料儲罐等。
[0049] 實施例2,如圖2所示，實施例1所述的一種氣壓傳感液位計中，所述的測壓空氣管3 外面套設(shè)有套管32,所述的套管32的下端靠近所述的測壓空氣管的下端，所述的套管的上 端伸出被測液體2的液面。通過設(shè)置防護(hù)套，可W防止測壓空氣管3在液位變化過程中或水 流沖擊下發(fā)生傾覆、傾斜、漂移的情況，消除運些可能對測量結(jié)果產(chǎn)生不利影響的因素，提 高測量精度。
[0050] 實施例3,如圖2所示，實施例1所述的一種氣壓傳感液位計中，所述的測壓空氣管 的底部設(shè)有氣囊6,所述的氣囊的氣口與所述的測壓空氣管3的下端口連接。
[0051] 實施例4,如圖3所示，實施例1所述的一種氣壓傳感液位計中，所述的容器1的底部 側(cè)面外接有與容器組成連通器的封閉容器7,所述的氣囊6設(shè)在所述的封閉容器7內(nèi)。
[0052] 本實用新型還公開了上述實施例的氣壓傳感液位計的測量方法，包括如下的步 驟：
[0053] (a)設(shè)置氣壓傳感液位計的系統(tǒng)參數(shù):將測壓空氣管的截面積S和測壓空氣管容積 Vo的數(shù)值輸入數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)存儲；
[0054] (b)標(biāo)定步驟:先選定沒入深度分別為出和此的高液位點和低液位點，測量出和此 的數(shù)值，然后將所述的測壓空氣管的下端先后對準(zhǔn)該高液位點和低液位點，然后通過測壓 模塊測量測壓空氣管處于該兩個位置時所對應(yīng)的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)Pi和P2,然后通過第一標(biāo)定 模塊和第二標(biāo)定模塊將化、Pi和出、P2的數(shù)值輸入數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)存儲；
[0化5] (C)通過計算模塊建立液位求取方程:根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程：
及測壓空氣管的參數(shù)特性，得到測壓空氣管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)和液位深度的方程式：
[0056] P〇.Vo = Pi.Vi=(Po+pi).Vi (1)
[0057] 其中，Po為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，Wmm出0計；
[0化引 Vo為測壓空氣管原始容積，Wmm出0計，
[0059] Pi為測壓狀態(tài)時測壓空氣管內(nèi)的氣壓絕對壓強(qiáng)變量，Wmm出0計，
[0060] Pi為測壓狀態(tài)時測壓空氣管內(nèi)的氣壓相對壓強(qiáng)變量，Wmm出的十，
[0061 ] Vi測壓狀態(tài)時測壓管內(nèi)氣體體積變量，Wmm3計；
[0062] 根據(jù)測壓空氣管的特性，有Vi = V〇-AH.S = V〇-Wrpi).S (2)，
[006引其中，A Η為進(jìn)入測壓管內(nèi)的水深變量，隊iim出0計，
[0064] S為測壓空氣管的截面積，Wmm2計，
[0065] 出為測壓空氣管的沒入深度變量，隊nm計；
[0066] 將（2)式帶入（1)式，得P日.Vo = Pi.Vi = (P日+pi).[V日-化i-pi).S)]，化簡得關(guān)于測壓 空氣管的沒入深度變量出的方程式：
[0067]
[0068] 計算模塊將步驟(b)中的高液位點和低液位點所對應(yīng)的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)Pi和P2的數(shù) 值及沒入深度化和出的數(shù)值帶入公式(3)，求得Vo和Po的值Vc和Pc;
[0069] 將Vo和P0的代入(3)式，可得：
[0070]
[0071] (d)液位測量步驟:將所述的測壓空氣管的底端接觸所述的容器的底面，通過測壓 模塊測量測壓空氣管內(nèi)的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)P數(shù)值，再通過計算模塊將Pi數(shù)值輸入公式(4)計算 出出值，該出值就是容器內(nèi)被巧搬體的液位高度。
[0072] 標(biāo)定步驟中可W選擇任意液位進(jìn)行標(biāo)定，但是為了方便標(biāo)定操作，規(guī)定標(biāo)定液位 化=1000mm此0，此=500mm此0，（當(dāng)然也可W用其它的值。標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)水深選取較大的值是可 W擴(kuò)大測量范圍的，不過在標(biāo)定操作上會遇到許多困難，一般地最小的測壓元件為lOkPa， 選用h = 1000mm可W很好地細(xì)足通用條件）。
[0073] 上述的實施例中液位探測棒的長度和直徑可W根據(jù)實際需要選擇，本實用新型的 氣壓傳感液位計還包括標(biāo)定模塊如標(biāo)定按鈕;輸出模塊:包括用于發(fā)送數(shù)字液位信號的無 線傳輸模塊56、液位開關(guān)量輸出端55;供電模塊53、保護(hù)外殼、安裝固定件和標(biāo)識：CCC、 LOGO、型號及二維碼。
[0074] 液位計測量的是數(shù)值，液位開關(guān)提供的只是一個開關(guān)量信號，幾乎所有情況下，液 位計都能代替液位開關(guān)工作。但是用液位計代替液位開關(guān)是不經(jīng)濟(jì)的，它需要將數(shù)值轉(zhuǎn)換 為開關(guān)量。如果將智能型氣壓傳感液位計直接加液位開關(guān)量輸出端55,則可W增加許多場 合的應(yīng)用。一般地，液位開關(guān)有HH、H、M、L、化五個，使用其它液位開關(guān)一般地只能有2個位H、 L，如果需要更多位就需要安裝更多的液位開關(guān)。多位輸出的液位開關(guān)也有，但一般會較貴。 如果將智能型氣壓傳感液位計直接加液位開關(guān)量輸出，一般來說是比較簡單的，不增加多 少造價。
【主權(quán)項】
1. 一種氣壓傳感液位計，其特征在于，包括： 用于豎直地插入容器內(nèi)的被測液體中的測壓空氣管，所述的測壓空氣管的上端連接引 壓管； 與所述的引壓管的上端連接的測壓模塊，當(dāng)測壓空氣管下端插入被測液體內(nèi)時，所述 的測壓模塊測量所述的測壓空氣管的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)及管內(nèi)氣體壓強(qiáng)與該測壓空氣管在被 測液體中的沒入深度的對應(yīng)關(guān)系； 信號輸入端與所述的測壓模塊的信號輸出端連接的計算模塊，該計算模塊根據(jù)測壓模 塊采集到的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)數(shù)據(jù)及測壓空氣管的特性參數(shù)計算出被測液體的液位高度數(shù)值； 信號輸出端與所述的計算模塊的信號輸入端連接的第一標(biāo)定模塊和第二標(biāo)定模塊，所 述的第一標(biāo)定模塊用于標(biāo)定測壓空氣管處于已知高液位點時的沒入深度及所對應(yīng)的測壓 空氣管的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)，所述的第二標(biāo)定模塊用于標(biāo)定測壓空氣管處于已知低液位點時的 沒入深度及所對應(yīng)的測壓空氣管的管內(nèi)氣體壓強(qiáng)； 與所述的計算模塊連接的用于顯示數(shù)值的顯示模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壓傳感液位計，其特征在于:所述的測壓空氣管外面套設(shè)有 套管，所述的套管的下端靠近所述的測壓空氣管的下端，所述的套管的上端伸出被測液體 的液面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣壓傳感液位計，其特征在于:所述的測壓空氣管的底部 設(shè)有氣囊，所述的氣囊的氣口與所述的測壓空氣管的下端口連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣壓傳感液位計，其特征在于:所述的容器的底部側(cè)面外接有 與容器組成連通器的封閉容器，所述的氣囊設(shè)在所述的封閉容器內(nèi)。
【文檔編號】G01F23/14GK205483166SQ201620255661
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】丁武斌
【申請人】連云港大發(fā)環(huán)?？萍加邢薰?br>