一種基於超聲波測距原理的靜力水準水位測量的裝置的製作方法

2023-05-09 20:44:31 2

本實用新型涉及一種基於超聲波測距原理的靜力水準水位測量的裝置。

背景技術：

目前靜力水準的水位測量法普遍通過測量靜力水準儀自身液位的變化來得到被測物體的垂直高差，用與液面相接觸的浮球的高度變化來反應液面變化。浮球導杆上安裝傳感器，導杆隨水位升降，傳感器將其變化值轉換為電信號，發送到數據採集系統。

這種通過測量浮球位移的變化來得到液位變化的方法會產生較大的誤差：

1.浮球浸潤產生的誤差：浮球和液面接觸，液體在浮球周圍形成半月形，浮球上下移動都會粘有液體，從而帶來測量誤差；

2.導杆傾斜、杆壁摩擦產生的誤差：浮球在上下變動過程中，發生導杆傾斜、導杆與側壁的摩擦，這些情況都會影響測量的準確度，產生系統誤差；

3.浮力變化產生的誤差：溫度和大氣壓的變化會帶來液體的密度變化，且為非線性的，從而導致浮球所受到的浮力發生變化，進而帶來浮球高度變化的誤差。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提出了一種基於超聲波測距原理的靜力水準水位測量的裝置，以避免現有靜力水準監測系統由浮球帶來的誤差這一缺陷，設計一種無浮球的非接觸式的超聲波靜力水準測量裝置，在對結構物的豎向位移測量精度上有較大的提高。

本實用新型所述的超聲波靜力水準水位測量裝置包括：液體容器、傳感器倉、超聲波傳感器、前端處理電路板，所述傳感器倉位於液體容器的上側，超聲波傳感器安裝在傳感器倉的底部中心，傳感器倉的內部設有前端處理電路板，傳感器倉上側壁設有線纜連接口，液體容器的側壁設有液體容器通氣孔，液體容器的底側壁設有液體連通口。

本實用新型還提出了一種基於超聲波測距原理的靜力水準水位測量的方法，所述的超聲波靜力水準水位測量方法利用了相連的容器中，液體總是尋求具有相同勢能的水平原理，來測量各測點之間的垂直高度差。在相對穩定點設立一臺超聲波靜力水準水位測量裝置作為基準點，在若干個待測點的每個位置均設立一臺超聲波靜力水準水位測量裝置，然後用液體連通管將基準點的超聲波靜力水準水位測量裝置與若干個測量點的超聲波靜力水準水位測量裝置在各自的液體連通口處連接。當待測點豎向產生位移時，液位的改變量可以通過超聲波傳感器測距原理而得。

本實用新型的優點是與現有的靜力水準測量技術相比，本實用新型採用的基於超聲波測距原理的靜力水準水位測量為非接觸式靜力水準水位測量，它不再使用傳統靜力水準測量系統中採用的浮球，避免了因浮球浸潤，浮球導杆傾斜，杆壁摩擦，溫度及大氣壓變化帶來的誤差，較大程度的提高了結構物豎向位移的測量精度。

附圖說明

圖1為本實用新型超聲波靜力水準水位測量裝置結構圖。

圖2為本實用新型超聲波靜力水準水位測量初始液位狀態系統示意圖。

圖3為本實用新型超聲波靜力水準水位測量發生位移變化後液位狀態系統示意圖。

圖中：1、液體容器；2、傳感器倉；3、超聲波傳感器；4、前端處理電路板；5、線纜連接口；6、液體容器通氣孔；7、液體；8、液體連通口；9、底座；10、線纜；11、數據採集系統；12、液面線；13、液體連通管；14、基準點裝置；15、待測點裝置。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明。

如圖1所示，本實用新型的超聲波靜力水準水位測量裝置包括：液體容器1、傳感器倉2、超聲波傳感器3、前端處理電路板4、線纜連接口5、液體容器通氣孔6、液體7、液體連通口8、底座9。所述傳感器倉2安裝於所述液體容器1的上側，所述超聲波傳感器3安裝在所述傳感器倉2的底部中心位置，所述前端處理電路板4安裝在所述傳感器倉2內部，並通過電路連接到所述線纜連接口5，所述液體容器1上側容器壁處留有所述液體容器通氣孔6，下側容器壁處留有所述液體連通口8，內部盛裝有所述液體7，底部安裝所述底座9。

圖2為本實用新型中的超聲波靜力水準水位測量時的初始液位狀態系統示意圖，所述基準點裝置14與待測點裝置15通過所述液體連通管13在裝置的液體連通口8處相連接，並通過所述線纜10在裝置的線纜連接口5處相連接。最終由線纜10連接到數據採集系統11。

本實例待測點個數為一個，可以推廣到數個待測點。

圖3為本實用新型中的超聲波靜力水準水位測量發生位移變化後的液位狀態系統示意圖，系統按照如上所述的初始狀態工作原理再次進行測量工作，可以得到待測點發生豎向位移後所述基準點裝置14中的液面距離H基1和所述待測點裝置15中的液面距離H測1。

本實用新型解決了現有靜力水準監測系統的浮球會帶來測量誤差這一問題，因此在測量精度上有較大的提高。