[實用新型]液壓傳感間接測量水位計

無效

• 申請號: 00251963.1
• 申請日: 2000-11-30
• 公開（公告）號: CN2456142Y
• 公開（公告）日: 2001-10-24
• 發明（設計）人: 胡興藝
• 申請（專利權）人: 胡興藝
• 主分類號: G01F23/14
• 分類號: G01F23/14
• 代理公司: 湖南省專利服務中心
• 代理人: 羅建民

本實用新型屬于液位測量技術領域，涉及一種液壓傳感間接測量水位計。

目前水文上所采用的主要水位計中，最常見的為浮子式水位計。近年來由于土建工程費用不斷上漲，無需水位測井的壓力式水位計隨著現代技術的發展和進步也日趨穩定和成熟，致使人們越來越重視使用壓力式水位計。壓力式水位計主要用在江河、湖泊、水庫及其它天然水體中，無需建造水位測井，實現水位遠傳顯示、固態存儲、編碼輸出等功能。壓力式水位計由水位傳感器、水下通氣電纜和水上信號傳輸電纜、水位顯示器等組成，其中關鍵部件是水位傳感器，這里的傳感器采用的是壓力傳感器，其原理是利用壓力傳感器來感應靜水壓力，根據測點到水面距離和測點靜水壓力成正比的關系來測得水深的。壓力傳感器有電位式、電容式、電動式、變磁式、壓電式、諧振式、壓組式等，由于擴散硅集成壓組式壓力傳感器具有很多優點，其線性度、遲滯、重復性誤差都很小。目前壓力傳感器通常采用進口或國產固態壓阻式傳感器，這種芯片是采用集成電路的工藝，在硅片上擴散成電阻條形成一組電阻，組成惠斯登全電橋。由于硅晶體具有壓阻效應，當硅應變體受到靜水壓力作用后，其中兩個對應的應變電阻變大，而另兩個對應的應變電阻變小，致使惠斯登電橋失去平衡，輸出一個對應于靜水壓力大小的電壓信號。再用精密的數字測量電路即可精確測量出信號電壓值，通過轉換即可獲得水位值。

壓力式水位計測量水位原理(見圖1)：將壓力式水位計傳感頭安裝在水下零點高程，已知水體密度，測點水深為：

???????H=P/r?????(1)式中：H——測點到水面的距離

??P——測點的靜水壓力

??r——水體的密度，一般為1水深再加上該點的水準高程得到水位值。

壓力式水位計選用國內先進的傳感器配套，無需測井，投資較少，安裝測卸方便，特別適用于無法建造測井或建井有困難的地方和臨時觀測用，儀器基本解決了大氣壓力，波浪，零漂等因素對水位測量精度影響的一些關鍵技術問題，確保了儀器精度。但由于其受各種外界因素的影響嚴重，特別是含沙量、水體含鹽度、流速等對壓力式水位計測量精度的影響很大。壓力式水位計傳統使用方法是將傳感頭安裝在水底深處，主要有如下缺點：1、傳感器感壓孔容易被淤泥或沙石堵塞，這將嚴重影響傳感器的測量；2、傳感器安裝在水底，對其安裝和維護帶來很大不便；3、傳感器直接與測量物質(水體)接觸，被測量物質的壓力特性是不斷發生變化的，因此外界引起的測量誤差將不可避免。水體含鹽度或含有其它可溶性物質將引起水體密度變化，根據公式(1)可知，水體密度將直接影響到水位測量值，一般情況下，壓力傳感器只能用于密度為1±0.1％的水體中。當用于其它密度的水體中時，應根據公式(1)對測量值進行修正。水體密度經常變化，且變化量超過0.1％時，傳感器將無法使用。含沙量的大小也將直接影響到水體密度，實測水體的含沙量將會使壓力水位計的測量值比實際水位偏大。流速產生的壓力若被引入到壓力傳感器的感壓面，將會引起水位測量值偏大，若水流流線在傳感器的感壓面處產生脫離現象，則會引起水位測量值偏小。正是由于這些原因，目前，壓力式水位計在使用上仍存在一定障礙。

本實用新型的目的是為了解決目前壓力傳感器要潛入水下安裝和維護的困難，以及水體含沙量、含鹽度、流速等因素對壓力水位計測量精度的影響，提出了一種利用壓力傳感器間接測量水位的液壓傳感間接測量水位計。

本實用新型的目的是用以下方式來實現的。該液壓傳感間接測量水位計包括壓力傳感器、水位顯示器，壓力傳感器固定在浮子上，壓力傳感器通過密封緊固接頭與液壓軟管連接，液壓軟管的另一端為固定在岸上的液壓軟管固定件，有通氣電纜一端與壓力傳感器連接，另一端與水位顯示器連接。本實用新型不對水體本身產生的壓力進行測量，而是將壓力傳感器浮于水面，傳感器感壓面與水面平齊，傳感器和液壓軟管連接，傳感器的壓力是由盛在液壓軟管中的水或液體產生的。測量時，壓力傳感器安裝在浮子上，使其浮于水面，液壓軟管另一端固定在河岸，通氣電纜浮于水面，液壓軟管(充水)平均密度與水體密度基本相同，即液壓軟管(充水)在水中的浮力和重力不應影響傳感器浮出水面的高度。當水位變化時，傳感器在浮子的作用下將隨水位漲落而變化，液壓軟管中液體對傳感器感壓面的壓力可線性反映被測水位變化。根據液壓原理，液壓軟管中的液體對傳感器產生的壓力只與河岸測點到水面的垂直距離和液壓軟管內徑有關，而只要使液壓軟管的截面積大于或等于壓力傳感器感壓面的面積，則液壓軟管內徑大小、液壓軟管長度和彎度都對傳感器產生的壓力無關。