一種液體液位高度的測量裝置製造方法

2023-06-28 01:35:16

一種液體液位高度的測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種液體液位高度的測量裝置，包括液量筒；置於液量筒內的用於測量液體/氣體的壓強/壓力值的壓強/壓力傳感器；與該傳感器電連接的用於將該傳感器分別定位液體內和液量筒內、液體液面外的定位裝置；每兩個傳感器均具有預設的高度差；與該傳感器電連接的用於根據壓強/壓力值計算液體內和液體液面外每兩個傳感器之間壓強差的計算裝置及分別與該傳感器、定位裝置和計算裝置電連接的用於根據液體/氣體壓強差以及傳感器之間的垂直距離，計算液體液位高度值的處理裝置。使用壓強/壓力傳感器可直接測量液體和氣體的壓強值，簡單方便，且測量的垂直方向的壓強/壓力，能夠有效的減小由於液量筒安裝時傾斜所帶來的測量誤差。
【專利說明】一種液體液位高度的測量裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及液位測量領域，具體而言，涉及一種液體液位高度的測量裝置。

【背景技術】
[0002] 傳統的測量液位的裝置是使用差壓式液位計。其中，差壓式液位計是利用液體液 位差引起的靜壓變化來測量液位高度的。
[0003] 具體的，如圖1所示，其工作原理如下：利用容器內的液位改變時，由液柱產生的 靜壓也相應變化的原理而工作的，如圖1所示；將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣 相。設容器上部空間為乾燥氣體，其壓力為P1，底部壓力為P+ ;則P+ = Pl+Hpg;式中，H為 液位高度；P為介質密度；g為重力加速度；由上式可得：A P = P+-P1 = Hpg ;其中，被測 介質的密度P是已知的，壓差A P與液位高度H成正比，機械式或液壓式轉換機構（壓力 表等）測出壓差就知道被測液位高度。
[0004] 但是，傳統的差壓式液位計在投用時麻煩，須在變送器引壓管中注滿水或等水蒸 氣凝結充滿引壓管後才能準確投用，並且變送器測量微差壓的精度有限，再加上取樣管路 中液柱的不穩定等因素致使實際測量的綜合誤差較大。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的在於提供一種液體液位高度的測量裝置，以解決上述的問題。
[0006] 在本實用新型的實施例中提供了一種液體液位高度的測量裝置，包括：用於盛放 液體的液量筒；
[0007] 置於液量筒內的，用於測量當前所在位置的液體/氣體的壓強/壓力值的壓強/ 壓力傳感器；
[0008] 與壓強/壓力傳感器電連接的，用於將壓強/壓力傳感器分別定位在液量筒盛放 的液體內和液量筒內，液體液面外的定位裝置；其中，定位的液體內和液體液面外的每兩個 壓強/壓力傳感器所在的位置均具有預設的高度差；
[0009] 與壓強/壓力傳感器電連接的，用於根據壓強/壓力值，計算液體內每兩個壓強/ 壓力傳感器之間的壓強差和液體液面外每兩個壓強/壓力傳感器之間的壓強差的計算裝 置；
[0010] 以及，分別與壓強/壓力傳感器、定位裝置和計算裝置電連接的，用於根據液體壓 強差、氣體壓強差以及壓強/壓力傳感器之間的垂直距離，計算液體液位的高度值的處理 裝直。
[0011] 進一步的，該裝置還包括：液體流出閥門和液體流入閥門；
[0012] 液量筒上設置有出水口和進水口；出水口與液體流出閥門相連通；進水口與液體 流入閥門均與液量筒相連通；其中，進水口到液量筒底端的垂直距離大於出水口到液量筒 底端的垂直距離。
[0013] 進一步的，該裝置中，處理裝置包括：
[0014] 與計算裝置電連接的，用於接收計算裝置發送的液體液位高度值的採集裝置；
[0015] 預存有液體液位的預設高度值的存儲裝置；
[0016] 分別與採集裝置和存儲裝置電連接的，用於將液體液位的高度值與存儲裝置存儲 的預設高度值進行比較，得到比較結果的比較裝置；
[0017] 以及，與比較裝置電連接的，用於根據比較結果控制液體流入閥門/液體流出閥 門打開的控制裝置。
[0018] 進一步的，該裝置中，處理裝置還包括：與比較裝置電連接的，用於根據比較結果 報警的報警裝置。
[0019] 進一步的，該裝置中，液量筒內，出水口的上方設置有壓強/壓力傳感器；
[0020] 液量筒內，進水口的上方設置有壓強/壓力傳感器。
[0021] 進一步的，該裝置中，液量筒的頂端設置有開口；液量筒內，靠近開口的位置設置 有壓強/壓力傳感器；
[0022] 液量筒內，在液體液位的上方設置有壓強/壓力傳感器。
[0023] 進一步的，該裝置中，液量筒盛放的液體內的兩個壓強/壓力傳感器的預設的高 度差和液體液面外的兩個壓強/壓力傳感器的預設的高度差均為液量筒高度的1/6-1/9。
[0024] 進一步的，該裝置中，液量筒盛放的液體內的兩個壓強/壓力傳感器的預設的高 度差和液體液面外的兩個壓強/壓力傳感器的預設的高度差大小相等。
[0025] 本實用新型實施例提供的一種液體液位高度的測量裝置，包括：用於盛放液體的 液量筒；置於液量筒內的，用於測量當前所在位置的液體/氣體的壓強/壓力值的壓強/壓 力傳感器；與壓強/壓力傳感器電連接的，用於將壓強/壓力傳感器分別定位在液量筒盛放 的液體內和液量筒內，液體液面外的定位裝置；其中，定位的液體內和液體液面外的每兩個 壓強/壓力傳感器所在的位置均具有預設的高度差；與壓強/壓力傳感器電連接的，用於 根據壓強/壓力值，計算液體內每兩個壓強/壓力傳感器之間的壓強差和液體液面外每兩 個壓強/壓力傳感器之間的壓強差的計算裝置；以及，分別與壓強/壓力傳感器、定位裝置 和計算裝置電連接的，用於根據液體壓強差、氣體壓強差以及壓強/壓力傳感器之間的垂 直距離，計算液體液位的高度值的處理裝置，相比現有技術中的傳統的差壓式液位計在投 用時麻煩，須在變送器引壓管中注滿水或等水蒸氣凝結充滿引壓管後才能準確投用，並且 變送器測量微差壓的精度有限，再加上取樣管路中液柱的不穩定等因素致使實際測量的綜 合誤差較大方案，本實用新型的裝置使用壓強/壓力傳感器可直接測量液體和氣體的壓強 /壓力值，無需注滿水或等水蒸氣凝結，使得使用簡單、方便，並且壓強/壓力傳感器對氣體 和液體都是測量的其垂直方向的壓強/壓力，因此該液量筒的傾斜角度對測量出的結果無 任何影響，故能夠有效的減小由於液量筒安裝時傾斜所帶來的測量誤差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1示出了相關技術提供的液位高度的測量裝置的結構示意圖；
[0027] 圖2示出了本實用新型實施例提供的一種液位高度的測量裝置的結構示意圖；
[0028] 圖3示出了本實用新型實施例提供的一種液位高度的測量裝置的正視圖；
[0029] 圖4示出了本實用新型實施例提供的一種液位高度的測量裝置中處理裝置的結 構示意圖。

【具體實施方式】
[0030] 下面通過具體的實施例子並結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
[0031] 在本實用新型的實施例中提供了一種液體液位高度的測量裝置，如圖2所示，包 括：用於盛放液體的液量筒101 ;
[0032] 置於液量筒內101的，用於測量當前所在位置的液體/氣體的壓強/壓力值的壓 強/壓力傳感器102;
[0033] 與壓強/壓力傳感器102電連接的，用於將壓強/壓力傳感器102分別定位在液 量筒101盛放的液體內和液量筒101內、液體液面外的定位裝置202 ;其中，定位的液體內 和液體液面外的每兩個壓強/壓力傳感器102所在的位置均具有預設的高度差；
[0034] 與壓強/壓力傳感器102電連接的，用於根據壓強/壓力值，計算液體內每兩個壓 強/壓力傳感器102之間的壓強差和液體液面外每兩個壓強/壓力傳感器102之間的壓強 差的計算裝置203 ;
[0035] 以及，分別與壓強/壓力傳感器102、定位裝置202和計算裝置203電連接的，用於 根據液體壓強差、氣體壓強差以及壓強/壓力傳感器102之間的垂直距離，計算液體液位的 高度值的處理裝置204。
[0036] 本實用新型實施例提供的一種液體液位高度的測量裝置，包括：用於盛放液體的 液量筒101 ;置於液量筒內101的，用於測量當前所在位置的液體/氣體的壓強/壓力值的 壓強/壓力傳感器102 ;與壓強/壓力傳感器102電連接的，用於將壓強/壓力傳感器102 分別定位在液量筒101盛放的液體內和液量筒101內，液體液面外的定位裝置202 ;其中， 定位的液體內和液體液面外的每兩個壓強/壓力傳感器102所在的位置均具有預設的高度 差；與壓強/壓力傳感器102電連接的，用於根據壓強/壓力值，計算液體內每兩個壓強/ 壓力傳感器102之間的壓強差和液體液面外每兩個壓強/壓力傳感器102之間的壓強差的 計算裝置203 ;以及，分別與壓強/壓力傳感器102、定位裝置202和計算裝置203電連接 的，用於根據液體壓強差、氣體壓強差以及壓強/壓力傳感器102之間的垂直距離，計算液 體液位的高度值的處理裝置204,相比現有技術中的傳統的差壓式液位計在投用時麻煩，須 在變送器引壓管中注滿水或等水蒸氣凝結充滿引壓管後才能準確投用，並且變送器測量微 差壓的精度有限，再加上取樣管路中液柱的不穩定等因素致使實際測量的綜合誤差較大方 案，本實用新型的裝置使用壓強/壓力傳感器102可直接測量液體和氣體的壓強/壓力值， 無需注滿水或等水蒸氣凝結，使得使用簡單、方便，並且壓強/壓力傳感器102對氣體和液 體都是測量的其垂直方向的壓強/壓力，因此該液量筒101的傾斜角度對測量出的結果無 任何影響，故能夠有效的減小由於液量筒101安裝時傾斜所帶來的測量誤差。
[0037] 具體的，處理裝置204本身存儲有原理算法和補償算法的程度和代碼，其與計算 裝置203連接，即可將計算裝置203計算的結果進行處理得到液位高度值。
[0038] 其中，根據原理算法和補償算法可以計算出液體較高精度的液位，上述算法具體 為：液體液面與距離液體液面最近的一個壓強/壓力傳感器102的高度差值乘以單位高度 的氣體壓強的變化量，得到第一壓強差值；液體液位高度值乘以單位高度的液體壓強變化 量，得到第二壓強差值；第一壓強差、第二壓強差與在距離液體液面最近的一個壓強/壓力 傳感器102所測的氣體壓強值的和等於距離液體液面最近的一個壓強/壓力傳感器102測 得的液體壓強值。根據上述原理，除液體液位高度值以外都是測量的已知值，故可以毫無疑 義的計算得到液體液位高度值。
[0039] 計算裝置203本身存儲有計算液體內每兩個壓強/壓力傳感器102之間的壓強差 和液體液面外每兩個壓強/壓力傳感器102之間的壓強差的程序，使其與壓強/壓力傳感 器102連接，能夠直接進行計算。
[0040] 具體的，在液量筒101盛放的液體內不同高度的位置上設置壓強/壓力傳感器 102,是為了測量不同高度位置的液體壓強值，然後根據該液體壓強值計算液體壓強差；同 時，在液量筒101內，液體液面外不同的高度上設置壓強/壓力傳感器102,同樣是為了測量 不同高度位置的氣體壓強值，然後根據該氣體壓強值計算氣體壓強差，以便後續根據該液 體和氣體壓強差計算液量筒101內的液位的高度值。其中，若液量筒101處於常溫的狀態 下，則壓強/壓力傳感器102測量的是空氣（即常溫大氣壓）的壓強值，若是液量筒101處 於高溫的狀態下，則壓強/壓力傳感器102測量的是液體受熱揮發變成的氣體的壓強值。
[0041] 本實施例中，解釋說明：若使用的壓強傳感器，則可使用壓強傳感器直接測量壓強 傳感器所在位置的液體或氣體的壓強值；若使用壓力傳感器，則首先測量壓力傳感器所在 位置的液體或氣體的壓力值，然後根據壓強公式P = F/S，計算出壓強值即可。
[0042] 另外，本實施例中所說的預設的高度差，是根據不同規格的液量筒101進行設定 的，即同一個規格的液量筒101，對應一個固定的高度差值；該高度差值是根據不斷實驗次 數而得到的數值，根據該高度差所計算的液體液位高度最為精確。
[0043] 其中，預設的高度差可以對應的多組位置，具體的壓強/壓力傳感器102所放置的 位置可任意設置。每次測量時，只選擇一組確定的位置即可，然後可在液體內的一組位置或 者液體液面外的一組位置設置一個或多個壓強/壓力傳感器102,設置多個壓強/壓力傳感 器102,測量壓強的平均值，會使得後續的計算結果更精確。
[0044] 進一步的，如圖3所示，該裝置還包括：液體流出閥門104和液體流入閥門103 ;液 量筒101上設置有出水口和進水口；出水口與液體流出閥門104相連通；進水口與液體流 入閥門103均與液量筒101相連通；其中，進水口到液量筒101底端的垂直距離大於出水口 到液量筒101底端的垂直距離。
[0045] 具體的，液量筒101上設置出水口和進水口，並分別對應與液體流出閥門104和液 體流入閥門103相連通，目的是為了控制液量筒101內的液體的液位高度，使液體的液位高 度不要過高或者過低。
[0046] 進一步的，如圖4所示，該裝置還包括：所述處理裝置204包括：與計算裝置203電 連接的，用於接收計算裝置203發送的液體液位高度值的採集裝置206 ;預存有液體液位的 預設高度值的存儲裝置205 ;分別與採集裝置206和存儲裝置205電連接的，用於將液體液 位的高度值與存儲裝置205存儲的預設高度值進行比較，得到比較結果的比較裝置207;以 及，與比較裝置207電連接的，用於根據比較結果控制液體流入閥門103/液體流出閥門104 打開的控制裝置208。
[0047] 具體的，比較裝置207分別與採集裝置206和存儲裝置205電連接，將液體液位的 高度值與存儲裝置205存儲的預設高度值進行比較，得到比較結果。
[0048] 控制裝置208與比較裝置207電連接，用於根據比較結果控制液體流入閥門103/ 液體流出閥門104打開。其中，控制裝置208本身具有控制液體流入閥門103/液體流出閥 門104打開和關閉的程序和代碼，當其接收到比較裝置207發送的信息時，即可進行上述操 作。
[0049] 具體的，控制裝置控制液體流出閥門104打開和/或控制液體注入閥門103關閉， 當正常靜止狀態下的液體液位高度超過預設值時，只需要控制液體流出閥門104打開，用 以為液量筒101放水；當在為液量筒101貯水的過程中使得液體液位超過了預設值時，則在 控制液體流出閥門104打開的同時，也要關閉液體流入閥門103。
[0050] 其中，最高預設值主要取決於液量筒內，液體液面外距離液體頁面最近的距離 (如圖3中傳感器C的位置），液體液位的高度永遠不能超過傳感器C的位置，因為一旦液 位超過傳感器C，傳感器C和D便無法測量氣（汽）體的壓強差，此時測量的高度Hx誤差將 非常大，甚至是錯誤的。因此，最高預設值一般為傳感器C點的高度減去d (d > 20cm，液量 筒越長，d就越大）。
[0051] 進一步的，如圖4所示，該裝置中，處理裝置204還包括：與比較裝置207電連接 的，用於根據比較結果報警的報警裝置209。
[0052] 具體的，當液量筒101內的液體液位超過或者低於預設值時，報警裝置報警，用以 警示用戶及時控制液體流出閥門104打開和/或關閉液體流入閥門103。
[0053] 進一步的，如圖3所示，該裝置中，液量筒101內，出水口的上方設置有壓強/壓力 傳感器102 ;液量筒101內，進水口的上方設置有壓強/壓力傳感器102。
[0054] 進一步的，如圖3所不，該裝置中，液量筒101的頂端設置有開口；液量筒101內， 靠近開口的位置設置有壓強/壓力傳感器102 ;液量筒101內，在液體液位的上方設置有壓 強/壓力傳感器102。
[0055] 具體的，液量筒101的液體內的兩個壓強/壓力傳感器102分別設置在出水口的 上方和進水口的上方，方便對壓強/壓力傳感器102的設置，且避免了進水口處和出水口處 流動的液體對壓強/壓力傳感器102測得的壓強/壓力值產生影響。
[0056] 進一步的，該裝置中，液量筒101盛放的液體內的兩個壓強/壓力傳感器102的預 設的高度差和液體液面外的兩個壓強/壓力傳感器102的預設的高度差均為液量筒101高 度的 1/6-1/9。
[0057] 進一步的，該裝置中，液量筒101盛放的液體內的兩個壓強/壓力傳感器102的預 設的高度差和液體液面外的兩個壓強/壓力傳感器102的預設的高度差大小相等。
[0058] 下面結合圖3對本實用新型提供的一種液體液位高度的測量裝置進行說明：
[0059] 如圖3所示，分別設置出水口上方壓強/壓力傳感器102所在的位置為A點、進水 口的上方壓強/壓力傳感器102所在的位置為B ;A點和B點的垂直距離為H2 ;分別設置靠 近開口的壓強/壓力傳感器102所在的位置為D點、液體液位的上方的壓強/壓力傳感器 102所在的位置為C點；D點和C點的垂直距離為H4。
[0060] 其中，H2和H4的大小均優選為液量筒101高度的1/8 (H2和H4的大小相等），該 高度時，能夠使壓強/壓力傳感器102所在的位置測得的液體壓強差和氣體壓強差更準確。
[0061] 在測量過程中，正常液位處於B點和C點之間，C點和D點之間是永遠處於氣體狀 態；
[0062] 具體的，根據公式：dPG = (PC-PD) /H4,計算單位高度的氣體壓強變化量；
[0063] 其中，dPG為單位高度的氣體壓強的變化量；PC為壓強傳感器所測得的C點的壓 強；ro為壓強傳感器所測得的D點的壓強；
[0064] 根據公式：dPL = (PA-PB) /H2,計算單位高度的液體壓強變化量；
[0065] 其中，dPL為單位高度的液體壓強變化量；PA為壓強傳感器所測得的A點的壓強； PB為壓強傳感器所測得的B點的壓強。
[0066] 本實施例中，設液體的液位高度為Hx，則根據原理算法和補償算法計算出液位較 高精度的液位，根據公式PB = PC+(H3-HX)*dPG+Hx*dPL，得到

【權利要求】
1. 一種液體液位高度的測量裝置，其特徵在於，包括：用於盛放液體的液量筒； 置於所述液量筒內的，用於測量當前所在位置的液體/氣體的壓強/壓力值的壓強/ 壓力傳感器； 與所述壓強/壓力傳感器電連接的，用於將所述壓強/壓力傳感器分別定位在所述液 量筒盛放的液體內和所述液量筒內，液體液面外的定位裝置；其中，定位的液體內和液體液 面外的每兩個所述壓強/壓力傳感器所在的位置均具有預設的高度差； 與所述壓強/壓力傳感器電連接的，用於根據所述壓強/壓力值，計算液體內每兩個所 述壓強/壓力傳感器之間的壓強差和液體液面外每兩個所述壓強/壓力傳感器之間的壓強 差的計算裝置； 以及，分別與所述壓強/壓力傳感器、所述定位裝置和所述計算裝置電連接的，用於根 據液體壓強差、氣體壓強差以及所述壓強/壓力傳感器之間的垂直距離，計算液體液位的 高度值的處理裝置。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括：液體流出閥門和液體流入閥門； 所述液量筒上設置有出水口和進水口；所述出水口與所述液體流出閥門相連通；所述 進水口與所述液體流入閥門均與所述液量筒相連通；其中，所述進水口到所述液量筒底端 的垂直距離大於所述出水口到所述液量筒底端的垂直距離。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述處理裝置包括： 與所述計算裝置電連接的，用於接收所述計算裝置發送的液體液位高度值的採集裝 置； 預存有液體液位的預設高度值的存儲裝置； 分別與所述採集裝置和所述存儲裝置電連接的，用於將所述液體液位的高度值與存儲 裝置存儲的預設高度值進行比較，得到比較結果的比較裝置； 以及，與所述比較裝置電連接的，用於根據所述比較結果控制液體流入閥門/液體流 出閥門打開的控制裝置。
4. 根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，處理裝置還包括：與所述比較裝置電連接 的，用於根據所述比較結果報警的報警裝置。
5. 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述液量筒內，所述出水口的上方設置有 所述壓強/壓力傳感器； 所述液量筒內，所述進水口的上方設置有所述壓強/壓力傳感器。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述液量筒的頂端設置有開口；所述液量 筒內，靠近所述開口的位置設置有所述壓強/壓力傳感器； 所述液量筒內，在液體液位的上方設置有所述壓強/壓力傳感器。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述液量筒盛放的液體內的兩個所述壓 強/壓力傳感器的預設的高度差和所述液體液面外的兩個所述壓強/壓力傳感器的預設的 高度差均為所述液量筒高度的1/6-1/9。
8. 根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述液量筒盛放的液體內的兩個所述壓 強/壓力傳感器的預設的高度差和所述液體液面外的兩個所述壓強/壓力傳感器的預設的 1?度差大小相等。
【文檔編號】G01F23/18GK204142322SQ201420415172
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】趙雲華 申請人:趙雲華