一種電阻式水位數字傳感器的製作方法

2023-09-13 14:23:45 1

專利名稱：一種電阻式水位數字傳感器的製作方法
技術領域：
本發明屬於水位監測傳感器領域，尤其是涉及一種電阻式水位數字傳感器。
背景技術：
目前，市場上水位傳感器種類很多，有用超聲波原理、電容原理、熱電阻、幹簧管等等，但是能連續測量的傳感器卻價格昂貴；要不就是非連續性測量，精度低。以定格點測量的要達到測量精度需要安裝更多的測量格點，致使結構複雜，成本增加。用水電阻作為測量原理的很多，但市場上大多數傳感器都不能連續測量，且測得高度值隨水質的變化漂移很大。

發明內容
本發明的目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種電阻式水位數字傳感器， 測量探頭結構簡單，成本低廉，測試電路結合了探頭的電阻特性，使電路攝取的觀測量與水位高度呈一次線性關係，從而滿足水位的連續等精度測量，當水位每次接觸到傳感器的極限位置時，傳感器數據處理單元會對一次線性關係式的係數進行一次修正並儲存在傳感器的內部，保證了水電阻率的緩慢變化不會引起測得高度的漂移。本發明為解決上述技術問題的不足，所採用的技術方案是一種電阻式水位數字傳感器，包括測試電路，還設有測量探頭，所述的測量探頭主要由絕緣圓管、直電極和折彎電極構成，絕緣圓管的上下兩端均設有固定塞，下固定塞上設有連通絕緣圓管內腔的進水孔，在上固定塞上設有排氣孔，直電極和折彎電極的底端設置在絕緣圓管內並固定在下固定塞上，折彎電極的折彎部設置在絕緣圓管內，直電極和折彎電極的上端穿過上固定塞分別具有伸出端；
所述的折彎電極由上連接部、水平的折彎部和下連接部構成，上連接部和下連接部分別與折彎部兩端連接，折彎部與下連接部的連接處的夾角為90°。所述的測試電路由探頭電阻檢測電路和數位訊號處理電路組成，測量探頭的兩個輸出端連接在探頭電阻檢測電路中，探頭電阻檢測電路的數據信號輸入數位訊號處理電路處理，通過檢測出測量探頭電流的變化來計算出水位的高度。所述探頭電阻檢測電路是有恆流源電路、交流信號驅動電路、電壓比較負反饋電路、測量電壓放大電路和濾波電路組成。本發明的有益效果是該數字傳感器採用測量探頭和測試電路構成，測量探頭結構簡單，成本低廉；測試電路巧妙的結合了探頭的電阻特性，使電路攝取的觀測量與水位高度呈一次線性關係，從而滿足水位的連續等精度測量。當水位每次接觸到傳感器的極限位置時，傳感器數據處理單元會對一次線性關係式的係數進行一次修正並儲存在傳感器的內部，保證了水電阻率的緩慢變化不會一起測得高度的漂移。


圖1為本發明中測量探頭的結構示意圖。圖2為測量探頭中折彎電極的結構示意圖。圖3為本發明中探頭電阻檢測電路的電路圖。圖4為本發明中的恆流源電路圖。圖5為本發明中的交流信號驅動電路圖。圖6為本發明中的電壓比較負反饋電路圖。圖7為本發明中的測量電壓放大電路圖。圖8為本發明中的濾波電路圖。圖9為本發明中的數位訊號處理電路圖。附圖標記1、絕緣圓管，2、直電極，3、折彎電極，301、上連接部，302、折彎部，303、 下連接部，4、下固定塞，401、進水孔，5、上固定塞，501、排氣孔。
具體實施例方式如圖所示，一種電阻式水位數字傳感器，由測量探頭和測試電路組成，測量探頭的兩個輸出端作為傳感器電阻接入測試電路中，所述的測量探頭主要由絕緣圓管1、直電極2 和折彎電極3構成，絕緣圓管1的上下兩端均設有固定塞，下固定塞4上設有連通絕緣圓管內腔的進水孔401，在上固定塞5上設有與絕緣圓管內腔相連通的排氣孔501，直電極2和折彎電極3的底端設置在絕緣圓管內並固定在下固定塞4上，折彎電極3的折彎部302設置在絕緣圓管1內，直電極2和折彎電極3的上端穿過上固定塞5分別具有伸出端，通過將兩個伸出端與測試電路相連接用於測試出水位的高度變化。所述的折彎電極3由上連接部301、水平的折彎部302和下連接部303構成，上連接部301和下連接部303分別與折彎部302兩端連接，折彎部302與下連接部303的連接處的夾角為90°。測量原理如下探頭結構包含上下固定塞、絕緣圓管、折彎電極和直電極，上下固定塞起固定兩個電極作用，其中折彎電極在在傳感器允許水位最高處折彎(挫除折彎處的倒角)，折彎處軸線平行與水面。當水位達到最大位置與折彎電極折彎處接觸時，引起兩電極間電阻的一次越變，測量電壓採用交流電，防止水的極化。當水位剛溢出下孔塞並聯通兩個電極時為最低測量點，此時兩電極間電阻間為RO ；水位上升HO接觸折彎電極彎臂時為測量最大高度，此時兩電極間電阻為Rt。當水位每增高Ah時，Ah高度內的圓柱體水柱兩電極間的電阻為Mi，則有
當在該電阻探頭加一恆定電壓UO時，流經Rt的電流It與水柱的關係式為
權利要求
1.一種電阻式水位數字傳感器，包括測試電路，其特徵在於還設有測量探頭，所述的測量探頭主要由絕緣圓管(1)、直電極(2)和折彎電極(3)構成，絕緣圓管(1)的上下兩端均設有固定塞，下固定塞(4)上設有連通絕緣圓管內腔的進水孔(401)，在上固定塞(5)上設有排氣孔(501)，直電極(2)和折彎電極(3)的底端設置在絕緣圓管內並固定在下固定塞 (4)上，折彎電極(3)的折彎部(302)設置在絕緣圓管(1)內，直電極(2)和折彎電極(3)的上端穿過上固定塞(5)分別具有伸出端；所述的折彎電極(3)由上連接部(301)、水平的折彎部(302)和下連接部(303)構成， 上連接部(301)和下連接部(303 )分別與折彎部(302 )兩端連接，折彎部(302 )與下連接部 (303)的連接處的夾角為90°。
2.根據權利要求1所述的一種電阻式水位數字傳感器，其特徵在於所述的測試電路由探頭電阻檢測電路和數位訊號處理電路組成，測量探頭的兩個輸出端連接在探頭電阻檢測電路中，探頭電阻檢測電路的數據信號輸入數位訊號處理電路處理，通過檢測出測量探頭電流的變化來計算出水位的高度。
3.根據權利要求2所述的一種電阻式水位數字傳感器，其特徵在於所述探頭電阻檢測電路由恆流源電路、交流信號驅動電路、電壓比較負反饋電路、測量電壓放大電路和濾波電路組成。
全文摘要
一種電阻式水位數字傳感器，屬於水位監測傳感器領域，包括測試電路，還設有測量探頭，所述的測量探頭主要由絕緣圓管、直電極和折彎電極構成，絕緣圓管的上下兩端均設有固定塞，下固定塞上設有連通絕緣圓管內腔的進水孔，在上固定塞上設有排氣孔，直電極和折彎電極的底端設置在絕緣圓管內並固定在下固定塞上，折彎電極的折彎部設置在絕緣圓管內，直電極和折彎電極的上端穿過上固定塞分別具有伸出端；本發明中測試電路結合了探頭的電阻特性，使電路攝取的觀測量與水位高度呈一次線性關係，從而滿足水位的連續等精度測量。
文檔編號G01F23/24GK102445252SQ201110413128
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月10日 優先權日2011年12月10日
發明者姜烈偉, 孟春亞, 李玉柱, 賀智濤, 閔俊傑, 高吭 申請人:河南科技大學