基于激光的陣列式高精度液位測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于激光的陣列式高精度液位測量裝置，激光發(fā)射器（4）固定安裝在浮子（3）上，每個液位測量列（1）上均設(shè)有多個液位刻度，每個液位刻度處設(shè)有激光接收器（2）；每個液位測量列（1）上相鄰的液位刻度保持大間隔，使得液位升降過程中相鄰液位刻度之間不殘留水珠。本實用新型設(shè)置橫向排布的液位測量列，以寬度換精度。對于每個液位測量列而言，其上相鄰液位刻度保持大間隔，使得液位升降過程中相鄰刻度之間不殘留水珠，避免殘留水珠影響激光的正常發(fā)射與接收。利用水會阻隔激光的特性設(shè)計本裝置，能夠接收到激光的接收器位于液位上方，無法接收到激光的接收器位于液位下方，實現(xiàn)簡單，使用方便可靠。
【專利說明】
基于激光的陣列式高精度液位測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種液位測量裝置，特別是涉及一種基于激光的陣列式高精度液位測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]液位測量在各行業(yè)中應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用在明渠、水庫、水電站、船閘、栗站等水利、水電、水文室外場合。
[0003]目前，液位傳感方式主要有四種:浮球式編碼傳感器、投入式液位變送器、超聲波式液位變送器、雷達(dá)式液位變送器。
[0004]浮球式編碼傳感器利用掛在轉(zhuǎn)輪上的浮球和重錘間的轉(zhuǎn)動來將液位的變化映射到與掛輪同軸的編碼器的碼值上，從而測量出對應(yīng)的液位。這種測量方式安全可靠、壽命長;缺點是需要建造專用的測井，通常測井需直徑400mm以上，個別場合可以安裝直徑10mm的測井，但需加裝導(dǎo)向輪等改裝附件，測井的施工會花費較大的人力、物力，因此施工較麻煩。
[0005]投入式液位變送器則是在鋼體變送器內(nèi)部安置壓力應(yīng)變片，應(yīng)變片一側(cè)通過帶有中空管的電纜與外界大氣相通，另一側(cè)則與待測液體接觸，利用二側(cè)的壓差使應(yīng)變片變形，從而形成液位對應(yīng)的mV級電壓信號。此種方式施工方便，基本是投入液體即可;缺點是中空管易隨電纜彎曲而堵塞，同時，由于應(yīng)變片長期直接與受側(cè)介質(zhì)接觸，時間長了，會產(chǎn)生表面結(jié)垢、模擬單元溫漂零漂等現(xiàn)象，從而使測量嚴(yán)重失真。
[0006]超聲波式液位變送器安裝在液位上方固定位置，通過超聲波換能器打出超聲波，遇液面折回后，再通過換能器采集到回波，從而確認(rèn)液位位置。這種方式安裝較簡單，精度也較好，但受天氣影響較大，在惡劣天氣中，幾乎無法正常使用。
[0007]雷達(dá)式液位變送器與超聲波式液位變送器工作原理類似，只不過不使用超聲波，而是使用雷達(dá)波方式。其受天氣的影響比超聲波方式要小，精度更高。但目前此類設(shè)備受限于很高的成本而應(yīng)用范圍較小。
[0008]要想實現(xiàn)高精度的液位測量，相鄰液位刻度間距必須足夠小，因此在液位升降過程中，相鄰刻度之間極易殘留水珠，殘留的水珠將直接影響激光信號的發(fā)射與接收，造成了很大的測量誤差。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于激光的陣列式高精度液位測量裝置，縱向相鄰刻度及橫向相鄰刻度之間均保持大間隔，避免殘留水珠影響激光信號的正常發(fā)射與接收;橫向相鄰液位檢測點之間在縱向刻度上保持小間隔，保證高精度。
[0010]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:基于激光的陣列式高精度液位測量裝置，包括至少兩個橫向并排設(shè)置的液位測量列、浮子和激光發(fā)射器，浮子懸浮于液面上，激光發(fā)射器固定安裝在浮子上，每個液位測量列上均設(shè)有多個液位刻度，每個液位刻度處設(shè)有激光接收器;縱向上，每個液位測量列上相鄰的液位刻度之間保持第一大間隔L，該第一大間隔L使得液位升降過程中縱向相鄰液位刻度之間不殘留水珠;橫向上，相鄰液位測量列上的相鄰液位刻度之間在縱向刻度上保持小間隔△ L，該小間隔△ L保證實現(xiàn)高精度，相鄰液位測量列上的相鄰液位刻度之間在橫向間距上保持第二大間隔W，該第二大間隔W使得液位升降過程中橫向相鄰液位刻度之間不殘留水珠，用橫向錯開的方式換取高精度測量。
[0011]所述的液位刻度在橫向上規(guī)則降序排列，設(shè)液位測量列的數(shù)量為n，n為大于等于2
的正整數(shù)，第一液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L、2L、3L、4L、......、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù);第二液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML_L/n;第三液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L-2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML-2L/n;……；第11液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L-(n-l)L/n、2L-(n-l)L/n、3L-(n-1)L/n、4L-(n_l)L/n、......、ML_(n_l)L/n。
[0012]所述的液位刻度在橫向上規(guī)則升序排列，設(shè)液位測量列的數(shù)量為n，n為大于等于2
的正整數(shù)，第一液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L、2L、3L、4L、......、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù);第二液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n;第三液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n;……；第11液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L+ (n_l)L/n、2L+ (n_l)L/n、3L+(n_l)L/n、4L+ (n_l)L/n、......、ML+ (n-l)L/n。
[0013]所述的液位刻度在橫向上無規(guī)則排列，但每個液位刻度對應(yīng)的液位高度已知。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]I)如果每個液位測量列上的測量精度是lcm，設(shè)置100個液位測量列，第一列上刻度依次為0cm、lcm、2cm......，第二列上刻度依次為0.01cm、l.01cm、2.01cm......，第三列上刻度依次為0.02 cm、1.02 cm、2.02 cm......，第九十九列上刻度依次為0.98cm、1.98 cm、
2.98cm......，第一百列上刻度依次為0.99cm、1.99cm、2.99cm......。這樣通過橫向和縱向的點陣定位就可以實現(xiàn)精度達(dá)0.0lcm的液位測量。
[0016]為了實現(xiàn)高精度測量，可以盡量多的設(shè)置橫向排布的液位測量列，以寬度換精度。
[0017]2)橫向相鄰液位刻度之間、縱向相鄰液位刻度之間均保持大間隔，該大間隔使得液位升降過程中相鄰液位刻度之間不殘留水珠，避免殘留水珠影響激光信號的正常發(fā)射與接收。橫向相鄰液位刻度之間在縱向刻度上保持小間隔，保證了高精度。
[0018]3)利用有色液體會阻隔激光信號的特性設(shè)計本裝置，能夠接收到激光發(fā)射器所發(fā)射激光的接收器位于液位上方，無法接收到激光發(fā)射器所發(fā)射激光的接收器位于液位下方，以此實現(xiàn)液位的檢測，實現(xiàn)簡單，使用方便可靠。
【附圖說明】
[0019]圖1為單列式液位測量裝置示意圖；
[0020]圖2為本實用新型陣列式高精度液位測量裝置示意圖；
[0021]圖3為圖2的局部放大圖；
[0022]圖中，1-液位測量列，2-激光接收器，3-浮子，4-激光發(fā)射器，5-水珠。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖進一步詳細(xì)描述本實用新型的技術(shù)方案，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。
[0024]如圖1所示，對于單列式液位測量裝置而言，要想實現(xiàn)高精度的液位測量，相鄰液位刻度之間間距必須足夠小，因此在液位升降過程中，相鄰刻度之間(如圖1中3.3cm與3.4cm刻度之間、3.4cm與3.5 cm刻度之間)極易殘留水珠5，水珠5的存在將直接影響3.4cm與
3.5cm刻度處激光接收器2對激光發(fā)射器4所發(fā)出激光信號的接收，導(dǎo)致測量誤差。
[0025]如圖2所示，基于激光的陣列式高精度液位測量裝置，包括至少兩個橫向并排設(shè)置的液位測量列1、浮子3和激光發(fā)射器4，浮子3懸浮于液面上，激光發(fā)射器4固定安裝在浮子3上，每個液位測量列I上均設(shè)有多個液位刻度，每個液位刻度處設(shè)有激光接收器2。
[0026]如圖2和圖3所示，縱向上，每個液位測量列I上相鄰的液位刻度之間保持第一大間隔L，該第一大間隔L使得液位升降過程中縱向相鄰液位刻度之間不殘留水珠;橫向上，相鄰液位測量列I上的相鄰液位刻度之間在縱向刻度上保持小間隔A L，該小間隔△ L保證實現(xiàn)高精度，相鄰液位測量列I上的相鄰液位刻度之間在橫向間距上保持第二大間隔W，該第二大間隔W使得液位升降過程中橫向相鄰液位刻度之間不殘留水珠，用橫向錯開的方式換取高精度測量。
[0027]所述的液位刻度在橫向上可以規(guī)則降序排列，設(shè)液位測量列I的數(shù)量為n，n為大于等于2的正整數(shù)，第一液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L、2L、3L、4L、……、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù)；第二液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML-L/n;第三液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L-2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML-2L/n;……；第η液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L_(n_l )L/n、2L-(n_l)L/n、3L-(n_l)L/n、4L-(n_l)L/n、......、ML_(n_l)L/n。
[0028]例如，如圖2所示，液位測量列I的數(shù)量為10列，第一液位測量列上設(shè)置的刻度分別為1.0cm、2.0cm、3.0cm、4.0cm......;第二液位測量列上設(shè)置的刻度分別為I.9cm、2.9cm、
3.9cm……；第三液位測量列上設(shè)置的刻度分別為1.8cm,2.8cm,3.8cm……；第四液位測量列上設(shè)置的刻度分別為1.7Cm、2.7Cm、3.7Cm……；第五液位測量列上設(shè)置的刻度分別為
1.6cm、2.6cm、3.6cm......;第六液位測量列上設(shè)置的刻度分別為1.5cm、2.5cm、3.5cm......;
第七液位測量列上設(shè)置的刻度分別為1.4Cm、2.4Cm、3.4Cm……；第八液位測量列上設(shè)置的刻度分別為1.3cm,2.3cm,3.3cm……；第九液位測量列上設(shè)置的刻度分別為1.2cm,2.2cm、3.2cm……；第十液位測量列上設(shè)置的刻度分別為1.lcm,2.lcm,3.1cm……。每一列上相鄰刻度間隔都保持在Icm的大間隔，相鄰刻度之間是不易產(chǎn)生水珠的。當(dāng)液位處于如圖2所示的位置時，3.3cm液位刻度處的激光接收器2無法收到激光發(fā)射器4所發(fā)出的激光，說明液位沒過了3.3cm，而3.4cm液位刻度處的激光接收器2可以收到激光發(fā)射器4所發(fā)出的激光，說明液位未沒過3.4cm，因此得到結(jié)果:液位在3.3cm~3.4cm之間。
[0029]所述的液位刻度在橫向上也可以規(guī)則升序排列，設(shè)液位測量列I的數(shù)量為n，n為大于等于2的正整數(shù)，第一液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L、2L、3L、4L、……、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù)；第二液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n;第三液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n;……；第n液位測量列上設(shè)置的液位刻度分別為L+(n_l )L/n、2L+(n_l)L/n、3L+(n_l)L/n、4L+(n_l)L/n、......、ML+(n_l)L/n。
[0030]所述的液位刻度在橫向上也可以無規(guī)則排列，因為每個液位刻度對應(yīng)的液位高度都是已知的，只要確定點位就可以確定液位高度。
[0031]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)理解本實用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進行改動。而本領(lǐng)域人員所進行的改動和變化不脫離本實用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于激光的陣列式高精度液位測量裝置，其特征在于:包括至少兩個橫向并排設(shè)置的液位測量列(I)、浮子(3)和激光發(fā)射器(4)，浮子(3)懸浮于液面上，激光發(fā)射器(4)固定安裝在浮子(3)上，每個液位測量列(I)上均設(shè)有多個液位刻度，每個液位刻度處設(shè)有激光接收器(2);縱向上，每個液位測量列(I)上相鄰的液位刻度之間保持第一大間隔L，該第一大間隔L使得液位升降過程中縱向相鄰液位刻度之間不殘留水珠;橫向上，相鄰液位測量列(I)上的相鄰液位刻度之間在縱向刻度上保持小間隔△ L，該小間隔△ L保證實現(xiàn)高精度，相鄰液位測量列(I)上的相鄰液位刻度之間在橫向間距上保持第二大間隔W，該第二大間隔W使得液位升降過程中橫向相鄰液位刻度之間不殘留水珠，用橫向錯開的方式換取高精度測量； 所述的液位刻度在橫向上無規(guī)則排列，但每個液位刻度對應(yīng)的液位高度已知。
【文檔編號】G01F23/292GK205664904SQ201620378453
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】楊紹荃, 張勇
【申請人】四川金碼科技有限公司