一種灌區水渠液位測量裝置的製作方法
2023-09-19 19:32:25 2
專利名稱：一種灌區水渠液位測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種灌區水渠液位測量裝置，屬測量儀器技術領域。
上述列舉的各種測量方法，或者是受容器及安裝條件的限制，測量精度比較低；或者因需要傳感器與液體直接接觸，而在許多情況下將無法採用；或者是因結構過於複雜，可靠性有問題。這些方法在下述這些情況下將根本無法採用當汽液界面是模糊的情形；液體中有氣泡的情形；溫度和壓力比較高而介質的物理性質和化學性質都比較複雜的情形；工況比較不穩定而又要求實時捕捉液面位置的情形，等等。
本實用新型設計的灌區水渠液位的測量裝置，由機械部分和測試部分組成，其中的機械部分包括內管、磁鋼和線卷，所述的磁鋼置於內管外，所述的線圈繞於磁鋼外，內管與被測水渠相連通；其中的測量部分包括一個激振器，用於產生振蕩並激勵所述的線圈自激振蕩；一個正弦波信號產生器，用於形成上述線圈自激振蕩的正弦波形；一個正反饋放大器，用於使上述正弦波形放大，並正向激勵自激振蕩；一個負反饋放大器，用於抑制正向激勵，使自激振蕩維持在一定振幅和一定頻率；一個分波產生器，用於將上述正弦自激振蕩轉換為方波振蕩；一個分頻器，用於將方波頻率轉化為計數頻率；一個處理器，用於對測量部分的控制，數據採集和計算；一個顯示器，用於輸出測試結果。
本實用新型的提出的灌區水渠液位測量裝置，與現有的測量裝置或儀表相比，在原理上是利用電磁激勵振蕩過程，性能上可完全克服當前液位測量技術中的缺陷和局限性。同時結構相對比較簡單，動態響應好，可確保安全可靠地運行，能夠實時地、精確地在線測定明渠管道中，以及複雜容器(包括不透明的高壓容器、工作溫度變化範圍比較大的容器)中液面的高度。另外由於主要傳感器與管道中的介質不直接接觸，因此可望用於介質是強腐蝕的情形。具體來說，本裝置與現有技術相比，具有以下各項優點1、本裝置所提供的液位測量技術，精度可達0.1％以上。
2、振動液位器中的傳感器、激振器與液體不直接接觸，因此可用於檢測有腐蝕性或有毒性的介質，介質溫度可在-20℃到100℃之間。
3、不存在超聲測量技術中所發生的器件老化問題，因而可長期可靠工作。
4、工作響應快，可在0.1秒的時間內準確地捕捉液面高度，因而有可能用於實時監控或者在液面很不穩定的場合。
5、使用範圍廣，不僅用於灌區節水的流量計量，還可以用於工廠排水和大部分下水道排水。
圖2是本實用新型設計的裝置的測試部分結構示意圖
圖1中，1是磁鋼，2是線圈，3是內管，4是外管，5是液位高度，6是測量水路的連通口。
一個顯示器，用於輸出測試結果。
本裝置是一種振動式液位測量機構，由不可分割的機械部分和測試部分組成。機械部分是時刻以其自振頻率振動的直管，直管的自激振蕩是由電磁感應系統通過測試部分的正反饋電路激勵和維持的。
當內管上無配件時，自振頻率ω與管子的抗彎剛度EJ、管子的長L、管子的線密度m。有關，即ω＝F(EJ，L，m0) (1)另外，線密度m0與內外管子的半徑r1和r2，管子材料密度ρ0，管道中介質的密度ρ有關即 m0＝(r1，r2，ρ0，ρ) (2)聯立(1)(2)二式可得=a2+b---(3)]]>或ρ＝aT2+b (4)式中a和b是與管子尺寸、管子材料密度有關的兩個常數，T是管子振動周期。
當管子上有驅動裝置等附件時，由於附件質量參與到系統之中，管道中液體密度與系統自振頻率之間的關係要稍為複雜一些。管道中介質的密度與自振頻率ω(或周期T)之間的關係，在形式上與無附件質量時是完全相同的，只是係數a和b除了與管子的尺寸、材料密度有關外，還和附件的質量有關。
測定液位時，需要首先確定液體的密度。當液體密度給定後，液面高度h與周期(或頻率)T之間有單值的對應關係h＝H(T) (9)上述函數關係依賴於系統的尺寸、質量分布和管道中介質的密度，並且具有非線性特徵，通常難以用分析式子表示，但可用特殊制表法和專門的插值法確定。
激振器的功能是產生振蕩並激勵一次儀表自激振蕩；線圈的功能是感應振蕩並維持振蕩；正弦波產生器的功能是形成一次儀表的自激振蕩的正弦波形；正反饋放大器的功能是放大正弦波形並正向激勵自激振蕩；負反饋放大器的功能是仰制正向激勵，使自激振蕩維持在一定振幅一定頻率的型式上；方波產生器的功能是將已形成的正弦自激振蕩轉換為同樣頻率的方波振蕩；分頻器的功能是將方波頻率轉化為計數器能夠合理正常計數的頻率，使之便於正確地計數；轉換器的功能是完成二次儀表的控制、採數、計算任務，並為顯示器提供液位顯示依據；顯示器的功能是輸出液位或流量數值。
本裝置的主要特點是利用測量不與介質液面接觸的振動激勵電磁感應系統的自振頻率ω(或周期T)，來測量介質液面高度h，h與ω的關係為h＝KF(ω)，其中K為條件係數。
直立的內管和外殼均為均勻薄壁不鏽鋼管，並以其最小的固有頻率作諧振。
被測液面高度h＝KF(ω)，其中K為與內管的長度L，剛度EJ、線密度m0，激振器和傳感器的質量M0和M有關的係數，其具體的函數關係可用下式表示hL=f(L2EJm0,mm0,MM0,M0Lm0)]]>
權利要求1.一種灌區水渠液位的測量裝置，其特徵在於該測量裝置由機械部分和測試部分組成，其中的機械部分包括內管、磁鋼和線卷，所述的磁鋼置於內管外，所述的線圈繞於磁鋼外，內管與被測水渠相連通；其中的測量部分包括一個激振器，用於產生振蕩並激勵所述的線圈自激振蕩；一個正弦波信號產生器，用於形成上述線圈自激振蕩的正弦波形；一個正反饋放大器，用於使上述正弦波形放大，並正向激勵自激振蕩；一個負反饋放大器，用於抑制正向激勵，使自激振蕩維持在一定振幅和一定頻率；一個方波產生器，用於將上述正弦自激振蕩轉換為方波振蕩；一個分頻器，用於將方波頻率轉化為計數頻率；一個處理器，用於對測量部分進行控制、數據採集和計算；一個顯示器，用於輸出測試結果。
專利摘要本實用新型涉及一種灌區水渠液位的測量裝置，屬測量儀器技術領域。本裝置的機械部分包括內管、磁鋼和線卷，磁鋼置於內管外，線圈繞於磁鋼外，內管與被測水渠相連通；測量部分包括用於產生振蕩並激勵線圈自激振蕩的激振器，用於形成線圈自激振蕩的正弦波形的正弦波信號產生器，用於使正弦波形放大，並正向激勵自激振蕩的正反饋放大器，用於抑制正向激勵的負反饋放大器，用於將正弦自激振蕩轉換為方波振蕩的分波產生器，用於將方波頻率轉化為計數頻率的分頻器，用於對測量部分進行控制、數據採集和計算的處理器，用於輸出測試結果的顯示器。本裝置結構簡單，動態響應好，可確保安全可靠地運行，能夠實時地、精確地在線測定明渠管道中的液面高度。
文檔編號G01F23/22GK2588335SQ02290928
公開日2003年11月26日 申請日期2002年12月13日 優先權日2002年12月13日
發明者沈鈞濤, 盛森芝, 吳玉林, 李世煌, 劉宗彥 申請人:沈鈞濤, 盛森芝, 吳玉林, 李世煌, 劉宗彥