液面檢測儀的製作方法
2023-06-23 04:36:46
專利名稱：液面檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測儀器，具體來說是一種根據浮子漂浮位置對不同液體交界面進行檢測的液面檢測儀。
技術背景液面檢測儀在很多領域得到了廣泛的應用，例如在石油生產中需要大量的儲油罐，而儲油罐中油水界面和油液面的測量，是非常重要的工作，這關係到油田生產的安全性和對原油生產、加工、外輸量的準確計量。
現有技術中油水界面或油液面的測量是利用超聲波或電磁波反射的原理來測量，這種方法存在的問題是油罐液面頂部是個凹凸不平凝結固體塊表面，對波產生不同方向的散射；而油水界面兩種液體之間沒有嚴格分界，存在油水混和層，發射、接收效果不好，帶來測量誤差，迫使儀器加大發射功率，使得檢測儀的生產難度和成本都相應提高高，價格也相對較貴。
現有產品中通常採用這樣的設計採用一系列串聯電阻，通過求出不同位置的電阻分壓，然後再進行A/D轉換計算出油水界面的位置或者測量油液面的位置。這種設計也存在問題當需要高精度測量時，整個儀器的價格比較高，且由於各種幹擾使儀器精度很難達到要求；同時，用一個傳感器不能實現對油水界面和油液面兩個參數的同時測量，並且儀器的長期穩定性差。
實用新型內容本實用新型克服了上述缺點，提供一種通過檢測帶有磁體的浮子產生的磁場，從而計算出液面位置的液面檢測儀。
本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是一種液面檢測儀，包括浮子和檢測處理部分，所述浮子中設置有磁體，所述浮子的比重界於液面交界兩種物質的比重之間，所述檢測處理部分包括用於感應所述浮子磁場位置的多路感應電路、用於選擇檢測每路感應電路的選通電路，用於對檢測的過程和結果進行控制的主控制電路，所述主控制電路包括單片機及其外圍電路。
所述單片機還可連接有用於顯示檢測信息的LCD顯示電路和用於與外界進行數據交換的串行通訊接口電路。
所述浮子數可為至少兩個，分別設置在不同分界液面處。
所述每路感應電路中可包括一個幹簧管或一個霍爾傳感器，各幹簧管或霍爾傳感器等距豎直排列設置。
所述選通電路可包括一個解碼器和多個數據選擇器，所述解碼器的控制端與所述主控制電路相連，每個輸出端都分別連接一個數據選擇器的片選控制端，所述每個數據選擇器的輸入端分別連接一路感應電路的輸出，控制端也連接所述主控制電路，輸出端連接到所述主控制電路的數據輸入端。
所述包括了幹簧管的感應電路中，還可包括一個電阻，所述幹簧管的一端接地，另一端分別連接所述數據選擇器的輸入端和所述電阻的一端，所述電阻的另一端連接電源VCC端。
所述包括了霍爾傳感器的感應電路中，還可包括一個電阻，所述霍爾傳感器分別連接電源VCC端和地端，輸出連接到所述數據選擇器的輸入端，所述電阻跨接在霍爾傳感器的電源輸入端和輸出端之間。
本實用新型包括浮子和檢測處理部分，所述浮子中設置有磁體，所述包含了磁體的浮子比重界於液面交界兩種物質的比重之間，所述檢測處理部分包括用於感應所述浮子磁場位置的多路感應電路、用於選擇檢測每路感應電路的選通電路，用於對檢測的過程和結果進行控制的主控制電路，本實用新型對所述浮子位置檢測後的結果，採用數字量傳輸、抗幹擾能力強、可靠性高，而且電路結構簡單，成本低、便於維護，測量精度高、長期穩定性好，此外本實用新型能夠同時測量至少兩個液面位置參數，給使用者提供了方便。
圖1為本實用新型中實施例1的電路原理圖圖2為本實用新型中實施例2的電路原理圖具體實施方式
下面以檢測油田儲油罐中液面高度為例，對本實用新型中的內容加以詳細描述。
實施例1如圖1所示，本實用新型由浮子和檢測處理部分構成。所述浮子設置有兩個，標記為浮子A、浮子B，分別用於檢測儲油罐中油水界面和油液面的位置，所述每個浮子內都設置有磁體，所述包含了磁體的浮子A的比重界於石油和水之間，使所述浮子A能夠漂浮在油水界面之間，所述包含了磁體的浮子B的比重界於石油和空氣之間，使得所述浮子B能夠漂浮在油麵上。
所述檢測處理部分包括感應電路、選通電路、主控制電路、LCD顯示電路和串行通訊電路，所述主控制電路為由型號為80C552的單片機U1及其外圍輔助電路構成的所述串行通訊電路和LCD顯示電路分別與所述單片機的對應端數據端相連，所述選通電路包括一個解碼器U2和十六個數據選擇器U3-1～U3-16，所述解碼器U2的控制端即A、B、C、D端分別與所述主控制電路中的單片機U1的控制輸出端相連，每個輸出端C0～C15端都分別連接一個數據選擇器的片選控制端G端，所述每個數據選擇器的輸入端D0～D15端都分別連接一路感應電路的輸出，控制端A、B、C、D端也連接到所述單片機U1的另外四條控制輸出端，輸出端Q端連接到所述單片機U1的數據輸入端。
所述每路感應電路包括一個霍爾傳感器和一個電阻，以其中一路為例，所述霍爾傳感器Hi(其中i＝0，1，2，......，255)分別連接電源VCC端和地端，輸出端連接到所述數據選擇器U3-1～U3-16的一個輸入端，所述電阻Ri跨接在霍爾傳感器Hi的電源端和輸出端之間，所述各霍爾傳感器等距地豎直排列固定在一個立柱面上，相互間距為4cm。
本實施例的工作過程如下所述兩個浮子A、B分別懸浮在油水界面和油液面位置上，並使對應位置的霍爾傳感器感應到磁場而工作，輸出端油高電平跳轉到低電平，當所述各浮子隨液面高度的變化上下移動時，則觸發的位置改變後對應的霍爾傳感器。通過所述單片機控制所述各數據選擇器依次選通，實現對所述各霍爾傳感器狀態進行循檢，從而確定所述兩個霍爾傳感器的位置，即測定出了對應油水界面和油液面的位置。由於油水界面總是在油麵的下面，單片機通過簡單的邏輯判別就可確定兩個低電平的位置，即兩個浮子的位置，所以單片機通過一次循檢就可以準確地確定油水界面和油液面的兩個位置。
所述霍爾傳感器的敏感度應與所述浮子中的磁體的磁場強度相適應，當浮子正好對應霍爾傳感器位置時，對應位置的霍爾傳感器導通，而當浮子剛好停留在兩個霍爾傳感器中間時，兩個霍爾傳感器都導通。這樣單片機可根據兩個相鄰霍爾傳感器同時導通，確定浮子的位置是這兩個霍爾傳感器的中間位置，使測量精度得到提高。由於所述霍爾傳感器的為無觸點元件，而且不易磁化，因此使用壽命長，能夠保證長期使用過程中檢測的準確度。
此外所述與單片機U1相連的LCD顯示電路能夠將檢測到的液面的位置信息通過LCD實現直觀地顯示，從而方便用戶的對檢測結果的認知。同時所述與單片機U1相連的串行通信電路能夠實現與乙太網或上位控制系統的連接和通信，實現了對液面檢測結果的遠程監控。
實施例2與所述實施例1的結構基本相似，如圖2中所示，區別在於所述每路感應電路中包括一個幹簧管和一個電阻，以其中一路為例，所述幹簧管Gi(其中i＝1，2，......，255)的一端接地，另一端分別連接所述數據選擇器U3-1～U3-16的一個輸入端和所述電阻Ri的一端，所述電阻Ri的另一端連接電源VCC端。
工作過程與實施例1完全相同，即當浮子正好對應幹簧管位置時，對應位置的幹簧管導通，輸出端轉為低電平，通過所述單片機控制對數據選擇器的循檢，從而準確地確定油水界面和油液面的兩個位置。由於所述幹簧管工作可靠，成本低廉，調試簡單，具有較高的實用價值。
而且，所述單片機對所述霍爾傳感器的檢測結果為數位訊號，以及所述檢測結果的輸出均為數位訊號，信號的傳輸過程中抗幹擾能力強，可靠性高，從而保證了檢測的精度。同時，所述檢測處理部分的電路結構簡單，易於實現和維護。此外，對於特殊使用環境中，檢測多種不相溶液體之間的交界液面位置，也可使用多個帶有磁體的浮子，並對各浮子的位置進行檢測，實現對交界液面位置的檢測。
以上對本實用新型所提供的液面檢測儀進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種液面檢測儀，其特徵在於包括浮子和檢測處理部分，所述浮子中設置有磁體，所述浮子的比重界於液面交界兩種物質的比重之間，所述檢測處理部分包括用於感應所述浮子磁場位置的多路感應電路、用於選擇檢測每路感應電路的選通電路，用於對檢測的過程和結果進行控制的主控制電路，所述主控制電路包括單片機及其外圍電路。
2.根據權利要求1所述的液面檢測儀，其特徵在於所述單片機還連接有用於顯示檢測信息的LCD顯示電路和用於與外界進行數據交換的串行通訊接口電路。
3.根據權利要求1或2所述的液面檢測儀，其特徵在於所述浮子數為至少兩個，分別設置在不同分界液面處。
4.根據權利要求1或2所述的液面檢測儀，其特徵在於所述每路感應電路中包括一個幹簧管或一個霍爾傳感器，各幹簧管或霍爾傳感器等距豎直排列設置。
5.根據權利要求1或2所述的液面檢測儀，其特徵在於所述選通電路包括一個解碼器和多個數據選擇器，所述解碼器的控制端與所述主控制電路相連，每個輸出端都分別連接一個數據選擇器的片選控制端，所述每個數據選擇器的輸入端分別連接一路感應電路的輸出，控制端也連接所述主控制電路，輸出端連接到所述主控制電路的數據輸入端。
6.根據權利要求4所述的液面檢測儀，其特徵在於所述包括了幹簧管的感應電路中，還包括一個電阻，所述幹簧管的一端接地，另一端分別連接所述數據選擇器的輸入端和所述電阻的一端，所述電阻的另一端連接電源VCC端。
7.根據權利要求4所述的液面檢測儀，其特徵在於所述包括了霍爾傳感器的感應電路中，還包括一個電阻，所述霍爾傳感器分別連接電源VCC端和地端，輸出連接到所述數據選擇器的輸入端，所述電阻跨接在霍爾傳感器的電源輸入端和輸出端之間。
專利摘要本實用新型涉及一種檢測儀器，具體來說是一種根據浮子漂浮位置對不同液體交界面進行檢測的液面檢測儀。本實用新型包括浮子和檢測處理部分，所述浮子中設置有磁體，所述包含了磁體的浮子比重界於液面交界兩種物質的比重之間，所述檢測處理部分包括用於感應所述浮子磁場位置的多路感應電路、用於選擇檢測每路感應電路的選通電路，用於對檢測的過程和結果進行控制的主控制電路，所述主控制電路包括單片機及其外圍電路，本實用新型對所述浮子的檢測結果，採用數字量傳輸、儀器成本低、抗幹擾能力強、測量精度高、長期穩定性好，此外本實用新型能夠同時測量至少兩個液面位置參數，給使用者提供了方便。
文檔編號G01F23/72GK2837801SQ200520128180
公開日2006年11月15日 申請日期2005年10月28日 優先權日2005年10月28日
發明者田景文 申請人:北京聯合大學