[實用新型]非接觸式液位測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320890119.1
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN203964982U
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐勇;萬力;張啟運;魏慶農(nóng)
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥金星機電科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01F23/00
• 分類號: G01F23/00
• 代理公司: 合肥誠興知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34109
• 代理人: 湯茂盛

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及傳感器和測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非接觸式液位測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)的儲罐液位自動化測量應(yīng)用相當廣泛，其測量原理和方法眾多，按照與液體接觸與否，分為接觸式液位測量和非接觸式測量兩類。接觸式的有浮子式液位計、壓力式液位計等，接觸式的液位計常因液體本身、環(huán)境等因素影響，其精度會逐漸降低，使用壽命也較短，從而使得維護成本較高。非接觸式的有超聲波式、雷達波式，它們通過測量發(fā)射脈沖波與接收反射波之間的時間差來計算液位深度，它們的缺點是不適合液面變化晃動較大的場合，否則反射回波將有可能接收不到，且安裝精度一定要準確，否則所帶來的測量偏差很大難以消除。此外，如果被測量液體是帶腐蝕性或易爆的，其測量過程傳感裝置必須是防腐防爆的，這也導(dǎo)致了整個測量裝置成本增加，制約了眾多自動化領(lǐng)域的進程。

為解決這些問題，中國專利《一種液位測量邊法及其裝置》（申請?zhí)枺?00110023135.6；公開日期：2005年01月26日）公開了如下的技術(shù)邊案：圖像傳感器攝得一個選定測量區(qū)域H1的圖片，并將圖片輸出至計算機進行處理得到液位高度。這個方案存在如下不足：1、無法完成不穩(wěn)定液面的測量；2、需額外設(shè)置測量標桿、有色浮標等物體與液體接觸，沒有達到真正意義上的非接觸式測量；3、由于圖像傳感器布置方式所限，使得測量的落差較小。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種非接觸式液位測量系統(tǒng)，能夠準確測量液位信息，且適用于各種極端環(huán)境。

為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用的技術(shù)邊案為：一種非接觸式液位測量系統(tǒng)，包括設(shè)置在儲液罐上邊的探頭，探頭將采集到的模擬視頻信息輸出至處理模塊，處理模塊包括圖像采集卡、工控機或計算機，所述的圖像采集卡將模擬視頻信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信息，工控機或計算機對數(shù)字圖像信息進行處理提取出液位邊界函數(shù)并根據(jù)該函數(shù)得出液位高度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型存在以下技術(shù)效果：整個液位中，液位邊界的變化最小，通過采集液位的圖像信息，將邊界液位分布通過方程進行模擬，當探頭的位置固定后，直接就能通過液位邊界函數(shù)得出液位高度，即使液位存在落差，也能準確測得結(jié)果；整個系統(tǒng)中，僅探頭布置在儲液罐中，只需選用不同的探頭，或者在探頭外部做耐高溫、耐腐蝕處理，就能滿足各種環(huán)境下的液位監(jiān)測，適用范圍廣；另外，通過該測量系統(tǒng)能夠?qū)崟r進行測量，不受周圍環(huán)境、溫度等因素影響。

附圖說明

圖1是本實用新型的原理框圖；

圖2是本實用新型處理過程的圖像，其中圖2a是原始圖像，原圖為彩色，圖2b、2c、2d、2e、2f為步驟A、B、C、D、E處理后的圖像，圖2f中的對角線是為了說明步驟F1，實際的圖像上沒有該虛線；

圖3是本實用新型查找最長邊界線的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1至圖3，對本實用新型做進一步詳細敘述。

參閱圖1，一種非接觸式液位測量系統(tǒng)，包括設(shè)置在儲液罐上邊的探頭10，探頭10將采集到的模擬視頻信息輸出至處理模塊20，處理模塊20包括圖像采集卡21、工控機或計算機22，所述的圖像采集卡21將模擬視頻信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信息，工控機或計算機22對數(shù)字圖像信息進行處理提取出液位邊界函數(shù)并根據(jù)該函數(shù)得出液位高度。如果檢測環(huán)境具有高溫高腐蝕性，可采用具有耐高溫和耐腐蝕特性的材料保護攝像機，利用水冷或者氣冷控制攝像機環(huán)境溫度；如果檢測的環(huán)境要求不高，則使用一般的攝像機即可。另外，為了保證圖像的質(zhì)量，可在儲液罐內(nèi)部加裝高冷光照明燈，燈光的安裝位置也很重要，其目的是讓光源均勻的照射在被測目標上，減少后續(xù)圖像處理的復(fù)雜度；對于某些不便使用光源的場合，可使用紅外攝像機作為探頭10。光源的選擇和布置位置、探頭的選擇都需要根據(jù)現(xiàn)場情況來實際進行選擇，這里就不再詳細敘述。對于數(shù)字圖像信息的處理，可使用工控機，也可以用計算機來實現(xiàn)，計算機主要通過其上運行的軟件對圖像進行處理；工控機是工業(yè)用計算機，它更適合現(xiàn)場環(huán)境不佳的場所。

本實用新型是通過提取液位邊緣函數(shù)來判定液位的高低的，當探頭10位置固定時，如果探頭10位于儲液罐的正上方，其獲得的液位邊緣函數(shù)應(yīng)該是正圓形，且圓的直徑跟液位的高低有著一一對應(yīng)的關(guān)系；若探頭10位于儲液罐的斜上方，其獲得的液位邊緣函數(shù)為橢圓形，橢圓形的長軸、短軸、中心點與液位的高低有著一一對應(yīng)的關(guān)系。我們通過對液位邊緣函數(shù)進行處理，獲得重要參數(shù)，就能根據(jù)探頭10布置的位置計算出液位的高低。