壓力液位傳感器的製作方法
2023-08-06 07:13:06
專利名稱：壓力液位傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種壓力液位傳感器。
背景技術：
液位傳感器是一種將液體的液位高度信息轉化成輸出信號的裝置，根據其工作原理的不同，液位傳感器可以分為很多種，如超聲波液位傳感器、雷達液位傳感器和壓力液位傳感器等，其中，壓力液位傳感器被廣泛應用於在液體容器高度不確定的場景下的對液體液位的實時測量。壓力液位傳感器的液位測量是基於所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，當液位傳感器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力公式為P = P.g.H+Po，其中，P為變送器迎液面所受壓力，P為被測液體密度，g為當地重力加速度，Po 為液面上大氣壓力，H為傳感器投入液體內的深度。同時，通過導氣不鏽鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓Po與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的Po，使傳感器測得壓力為P . g. H，顯然，通過測取壓力P，可以得到液體的液位高度。但是，由於壓力液位傳感器的控制器處理檢測信號時，控制器內部設定的液體密度與被測液體的實際密度有差別，這樣便使傳感器獲取的液位高度產生了一定的誤差，因此，目前壓力液位傳感器的測量精度不高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種壓力液位傳感器，有效提高壓力液位傳感器的測量精度。為解決上述技術問題，本發明的實施例採用如下技術方案—種壓力液位傳感器，包括密度傳感器、壓力傳感器及控制器；所述密度傳感器用於獲取液體密度值，並將所述液體密度值發送給所述控制器；所述控制器用於根據所述密度傳感器獲取的液體密度值，獲得在所述控制器上預設時間段內的液體密度平均值，並將所述液體密度平均值發送給所述壓力傳感器；所述壓力傳感器用於在獲取所述液體內的壓力值的同時接收所述控制器獲得的所述液體密度平均值，並根據所述壓力值與所述液體密度平均值獲得所述液體的液位高度值；所述密度傳感器和所述壓力傳感器分別與所述控制器連接。本發明實施例提供的壓力液位傳感器，針對現有技術中的液位傳感器的內部設定液體密度與實際液體密度存在誤差導致所測量的液位不準確的缺點，將密度傳感器與壓力傳感器通過控制器相連接，密度傳感器通過控制器不斷將實時測量並經過均值計算的液體密度值發送給壓力傳感器，壓力傳感器根據該密度值和實時測量的被測液體內的壓力值， 計算得出被測液體的液位高度，相對於現有技術極大的提高了液位的測量精度，能夠應用於短時間內液位變化的測量。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的壓力液位傳感器的原理示意圖2為本發明實施例提供的壓力液位傳感器的應用示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明實施例提供一種壓力液位傳感器，如圖1所示，該壓力液位傳感器包括
密度傳感器1、壓力傳感器2及控制器3 ；密度傳感器1和壓力傳感器2分別與控制器3連接。
密度傳感器1用於獲取液體密度值，並將液體密度值發送給控制器3 ；
可選的，在本發明實施例中，密度傳感器1為諧振式液體密度傳感器，諧振式液體密度傳感器測量液體密度的原理是通過進入傳感器內部的液體和傳感器內的彈性敏感元件相接觸而導致系統的等效質量發生變化，造成系統的固有頻率發生改變，通過測量系統的固定頻率的變化就可以知道待測液體的密度。其測量原理公式如下ρχ= P [(dl/ d2)2-l][(Tx/T)2-l]，其中，Px為被測液體密度，P為標準液體密度，dl諧振式液體密度傳感器的諧振管外徑，d2諧振管內徑，Tx被測液體振動周期，T標準液體振動周期，dl 和d2為已知常量，而P和T通過已知密度的流體水、空氣來決定，也是已知常量，設KO = P [ (dl/d2) 2-1]、K2 = K0/T2,於是得到=Px = -K0+2K2Tx,即根據被測液體的振動周期Tx 就可獲得被測液體的密度P。
密度傳感器1實時的獲取被測液體的密度值，並實時的將該密度值數據通過其發送端發送給與其連接的控制器3，由於在密度傳感器1上進行的是對被測液體的多點密度測量，所以被測液體的多點密度值數據都被發送給控制器3。
控制器3用於根據密度傳感器1獲取的液體密度值，獲得在控制器3上預設時間段內的液體密度平均值，並將液體密度平均值發送給壓力傳感器2。
控制器3將密度傳感器1獲取的被測液體密度值數據進行處理，獲得預設時間段內的被測液體密度平均值，其中，預設時間段的時長和時間段的間隔可根據實際的應用場景和測量需求預先設定在控制器3上，通過在預設時間段內求密度平均值，可以獲得較為合理的被測液體密度值，比較精確。
進一步的，在本發明實施例中，控制器3包括寄存器4，與寄存器4連接的計算單元5，以及與計算單元5連接的控制單元6。
寄存器4用於暫時存儲密度傳感器1獲取的液體密度值數據；寄存器4將每個時刻的密度值數據，進一步的說是每個時刻被測液體的多點密度值數據，都進行暫時的存儲， 等待計算單元5的調用。控制單元6用於根據預設時間段的時長和間隔時間控制計算單元5的計算時間時長和計算時間間隔。預設時間段的時長和間隔時間是預先設定在控制單元上的，控制單元根據該時間設置控制計算單元工作過程的開始和結束。計算單元5用於在控制單元6的控制下讀取寄存器4內的液體密度值數據，並計算計算時間時長內讀取的液體密度值數據的平均值，即每個時刻被測液體的多點密度值的平均值，獲得預設時間段內的液體密度平均值。即當控制單元6控制計算單元5開始計算處理時，計算單元5開始讀取寄存器4內此時刻接收的數據並同時運用統計學方法求均值， 直至控制單元6控制計算單元結束計算處理，計算單元5得出從其開始到結束這段時間，也就是預設時間段的被測液體密度平均值，並將該平均值數據發送給壓力傳感器2。壓力傳感器2用於在獲取液體內的壓力值的同時接收控制器3獲得的液體密度平均值，並根據壓力值與液體密度平均值獲得液體的液位高度值，在本發明實施例中，壓力傳感器的迎液面受到的壓力公式為ΔΡ = ρ χ. g. H，H為傳感器投入被測液體的深度(即液位高度)，ΔΡ為迎液面壓強，ρ χ為被測液體密度平均值，g為當地重力加速度，因此，壓力傳感器2根據接收到的被測液體密度平均值P X，和測量獲得傳感器迎液面受到的壓力 Δ P，計算出被測液體液位高度H = Δ P/ ρ χ. g。進一步的，在本發明實施例提供的壓力液位傳感器還包括客戶信號採集單元7， 壓力傳感器2將液體的液位高度值發送給控制單元6，控制單元6對所述液位高度值進行檢測，若所述液位高度值符合所述控制單元6上預設檢測標準，則所述控制單元6將經過檢測的液位高度值發送給客戶信號採集單元7，客戶信號採集單元7用於將液位高度值顯示出來。下面對本發明實施例提供的壓力液位傳感器的工作過程進行進一步的介紹例如，在本發明實施例提供的壓力液位傳感器被用於測量油箱8內油液9的液位高度時，如圖 2所示，密度傳感器1實時的根據被測油液的振動周期Tx獲得被測油液的密度P，並將密度值數據不斷傳送給控制器3內的寄存器，寄存器將該數據進行暫時的存儲。在控制單元上設置預設時間段的時長為3分鐘，時間間隔為30分鐘，若此時，間隔時間結束，此時控制單元控制計算單元開始讀取數據並進行計算，3分鐘後控制單元控制計算單元結束計算處理，計算單元將經過計算得出的3分鐘內的油液密度的平均值數據發送給壓力傳感器2，待間隔時間結束，即30分鐘後，控制單元和計算單元重複上述過程。壓力傳感器2根據接收到的油液密度平均值，和其自身測量得到的當前壓力值，獲得被測油液的油位。壓力傳感器 2將油液的液位高度值發送給控制單元，控制單元對油液高度值進行檢測，若油液高度值符合預設標準，則將經過檢測的液位高度值數據轉化為所需要的數據傳輸形式，發送出去。本發明實施例提供的壓力液位傳感器，針對現有技術中的液位傳感器的內部設定液體密度與實際液體密度存在誤差導致所測量的液位不準確的缺點，將密度傳感器與壓力傳感器通過控制器相連接，密度傳感器通過控制器不斷將實時測量並經過均值計算的液體密度值發送給壓力傳感器，壓力傳感器根據該密度值和實時測量的被測液體內的壓力值， 計算得出被測液體的液位高度，相對於現有技術極大的提高了液位高度的測量精度，能夠應用於短時間內液位變化的測量。
通過以上的實施方式的描述，所屬領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可藉助軟體加必需的通用硬體的方式來實現，當然也可以通過硬體，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在可讀取的存儲介質中，如計算機的軟盤，硬碟或光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機， 伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述的方法。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種壓力液位傳感器，其特徵在於，包括密度傳感器、壓力傳感器及控制器； 所述密度傳感器用於獲取液體密度值，並將所述液體密度值發送給所述控制器；所述控制器用於根據所述密度傳感器獲取的液體密度值，獲得在所述控制器上預設時間段內的液體密度平均值，並將所述液體密度平均值發送給所述壓力傳感器；所述壓力傳感器用於在獲取所述液體內的壓力值的同時接收所述控制器獲得的所述液體密度平均值，並根據所述壓力值與所述液體密度平均值獲得所述液體的液位高度值； 所述密度傳感器和所述壓力傳感器分別與所述控制器連接。
2.根據權利要求1所述的壓力液位傳感器，其特徵在於，所述控制器包括 寄存器，與所述寄存器連接的計算單元，以及與所述計算單元連接的控制單元； 所述寄存器用於暫時存儲所述密度傳感器獲取的液體密度值數據；所述控制單元用於根據所述預設時間段的時長和間隔時間控制所述計算單元的計算時間時長和計算時間間隔；所述計算單元用於在所述控制單元的控制下讀取所述寄存器內的液體密度值數據，並計算所述計算時間時長內讀取的液體密度值數據的平均值，獲得所述預設時間段內的液體密度平均值。
3.根據權利要求2所述的壓力液位傳感器，其特徵在於，還包括客戶信號採集單元， 所述壓力傳感器將所述液體的液位高度值發送給所述控制單元，所述控制單元對所述液位高度值進行檢測，若所述液位高度值符合所述控制單元上預設檢測標準，則所述控制單元將經過檢測的所述液位高度值發送給所述客戶信號採集單元，所述客戶信號採集單元用於將所述液位高度值顯示出來。
4.根據權利要求2所述的壓力液位傳感器，其特徵在於，所述密度傳感器為諧振式液體密度傳感器。
全文摘要
本發明實施例提供一種壓力液位傳感器，涉及傳感器技術領域，有效提高壓力液位傳感器的測量精度。一種壓力液位傳感器，包括密度傳感器、壓力傳感器及控制器；所述密度傳感器用於獲取液體密度值，並將所述液體密度值發送給所述控制器；所述控制器用於根據所述密度傳感器獲取的液體密度值，獲得在所述控制器上預設時間段內的液體密度平均值，並將所述液體密度平均值發送給所述壓力傳感器；所述壓力傳感器用於在獲取所述液體內的壓力值的同時接收所述控制器獲得的所述液體密度平均值，並根據所述壓力值與所述液體密度平均值獲得所述液體的液位高度值；所述密度傳感器和所述壓力傳感器分別與所述控制器連接。
文檔編號G01F23/14GK102519542SQ20111040947
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者姜偉文 申請人:華為技術有限公司