[發明專利]一種液位監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201610181259.X
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105716685A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 周志艷;姜銳;羅錫文;宋燦燦;張昌楨;李克亮
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01F23/14
• 分類號: G01F23/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 晁永升

技術領域

本發明涉及監測技術領域，更具體的涉及一種液位監測裝置及方法。

背景技術

農用植保無人機將無人直升機技術施藥技術相結合，具有尺寸小、無需專用機場、操控靈活、可在田間地頭起降、下洗氣流可提升靶標著藥效果等優點，非常適用于中、小田塊的病蟲害防治或大田塊局部精準施藥，目前越來越受到社會各界的關注。

藥箱是農用植保無人機的作業關鍵部件，在作業過程中，藥箱中的藥量是動態變化的，如何根據藥箱的藥量調整農用植保無人機的飛行操控策略，是地面飛控手時刻關注的重要信息。特別是在超視距飛行和自動駕駛飛行作業中，藥箱藥量與電池電量的優化搭配、藥箱藥量用盡后的斷點續航等，更需要精確掌握藥箱藥量信息，否則容易出現頻繁起降、電池損耗大、作業效率低下和漏噴等不利現象。

藥箱液位的監測是獲得藥箱中藥量信息的方法之一。農用植保無人機作業過程中，藥箱液位的測量有如下特點：

1、農用植保無人機作業過程中，陣風等環境因素干擾、地頭調頭等特殊工況較多，在這些特殊工況出現時，藥液由于慣性作用，其行駛方向和垂直方向受力都比較大，產生震蕩效應，因此液面易出現較劇烈的波動；

2、植保作業對象的多樣性，決定了農藥或助劑的多樣性，而不同類型的農藥或助劑導致藥箱中液體的濃度、粘度、導電特性等理化特性各異；

3、農用植保無人機載荷有限使得農用植保無人機藥箱結構非常緊湊，液面上方留空非常少，且藥箱的體積通常較小，同時也要求使用的液位監測裝置不宜過大和過重，且功耗要非常小；

4、農藥或助劑通常都具有一定腐蝕性，要求液位監測裝置具有一定的抗腐蝕和抗污染能力。

近年來,隨著科技的發展，液位檢測技術也向著檢測速度更快、檢測精度更高、檢測裝置的使用壽命更長、檢測裝置的性價比更好的方向發展。現有可考慮用于農用植保無人機藥箱液位監測的裝置主要有差壓式液位測量、浮體式液位測量、電容式液位測量、電極式液位測量、超聲波液位測量、激光液位測量、光電式液位測量等方式，但上述測量方式各有優缺點，較難滿足農用植保無人機藥箱液位監測的需要，分析如下：

差壓式液位測量的原理是根據測量到的液柱的重量間接反映液位，常用于常溫常壓且精度要求不高的場合的液位監測。缺點：(1)取樣系統復雜，連接管路長，閥門較多，易堵塞或泄露；(2)由于變送器感應的是微差壓，任何輕微泄露，都將嚴重影響液位測量，而對于真空系統，輕微的泄漏往往不易被察覺；(3)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后才能準確投用；(4)測量的綜合誤差較大，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。

浮體式液位測量主要分為浮筒式與浮子式兩種，其中鋼帶浮子式液位傳感器是浮體式液位測量中最常見的類型，它由一根不銹鋼管和一個空心球組成，不銹鋼管內部裝有若干個干簧繼電器,空心球內裝有一塊永磁鐵,當空心球隨著液位上下運動時，磁鐵作用于繼電器，從而產生相應的液位信號。該方式結構簡單，成本低。但由于鋼絲繩與滑輪間存在滑動摩擦力，回位誤差較大，特別是在鋼絲繩和滑輪生銹的情況下,回位誤差更大甚至失效。浮體式液位測量一般用于靜止固定的水箱液位測量。