[發(fā)明專利]一種三同軸電纜電容式水位測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711429070.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107870020B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高妍;劉昕;王東;靳寶全;柯書(shū)國(guó);白清;王宇;張紅娟;喬鐵柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F23/26
• 分類號(hào): G01F23/26
• 代理公司: 14110 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 任林芳

本發(fā)明一種三同軸電纜電容式水位測(cè)量裝置，屬于水位測(cè)量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用三同軸電纜作為敏感元件，由雙路C/V轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行電容采集和處理的電容式水位測(cè)量裝置；整套裝置由機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和電路部分組成,機(jī)械結(jié)構(gòu)部分包括傳感探頭、三同軸電纜和航空接頭；電路部分包括電源、數(shù)據(jù)采集處理電路和外圍電路；一種三同軸電纜電容式水位測(cè)量裝置具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，整機(jī)功耗小，抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，非線性誤差小，測(cè)量范圍寬，穩(wěn)定性能好的特點(diǎn)，適合在水、油以及具有大量懸浮物的液體中長(zhǎng)期使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種三同軸電纜電容式水位測(cè)量裝置，屬于水位測(cè)量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水位測(cè)量廣泛應(yīng)用于化工、石油倉(cāng)儲(chǔ)、水利和煤礦等國(guó)民生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，并發(fā)揮著重要的作用。

隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)水位測(cè)量裝置提出了更高的要求。目前，國(guó)內(nèi)外在水位測(cè)量方面采用的技術(shù)主要有：浮子式、超聲波式、電容式、壓力式和感應(yīng)式等。浮子式水位傳感器是依靠水的浮力，浮子直接接觸水面，隨水位升降而升降，測(cè)量可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是最常用的水位傳感器，但浮子式水位傳感器冬季結(jié)冰時(shí)無(wú)法正常工作，在流動(dòng)的水中或大風(fēng)時(shí)測(cè)量誤差大；超聲波水位傳感器是根據(jù)聲學(xué)原理來(lái)測(cè)量水位，屬非接觸式測(cè)量，性能可靠，精度高，但超聲波水位傳感器性能受濕度、氣壓等因素影響較大，且價(jià)格昂貴；壓力式水位傳感器利用水的壓力與水的深度成正比采集水位信號(hào)，靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，易于集成化，但遇到污泥或水質(zhì)較差時(shí)，壓力孔容易堵塞造成測(cè)量誤差；傳統(tǒng)兩同軸電纜電容式傳感器利用水的導(dǎo)電性，把水構(gòu)成電容器一極，將水位變化轉(zhuǎn)換成電容變化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分辨力強(qiáng)，不易損壞，能在惡劣環(huán)境工作，但易受外界干擾，測(cè)量范圍小，穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一種三同軸電纜電容式水位測(cè)量裝置，其目的在于解決傳統(tǒng)的兩同軸電纜電容式水位測(cè)量裝置易受外界干擾、測(cè)量范圍小、性能不穩(wěn)定的問(wèn)題。

文中，C/V轉(zhuǎn)換指電容-電壓轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換指模數(shù)轉(zhuǎn)換。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種三同軸電纜電容式水位測(cè)量裝置，包括傳感探頭、三同軸電纜和數(shù)據(jù)采集處理電路，傳感探頭通過(guò)三同軸電纜與數(shù)據(jù)采集處理電路相連；傳感探頭包括金屬配重柱，三同軸電纜由內(nèi)而外依次為銅導(dǎo)體、發(fā)泡聚氯乙烯絕緣層、內(nèi)銅網(wǎng)編織導(dǎo)體、低電導(dǎo)率材料層、外銅網(wǎng)編織導(dǎo)體和聚氯乙烯護(hù)套，銅導(dǎo)體與金屬配重柱相連，銅導(dǎo)體、內(nèi)銅網(wǎng)編織導(dǎo)體和外銅網(wǎng)編織導(dǎo)體兩兩絕緣且均與數(shù)據(jù)采集處理電路的輸入端相連。

進(jìn)一步，所述金屬配重柱的材質(zhì)為不銹鋼。

進(jìn)一步，所述傳感探頭還包括中部設(shè)有通孔的六角螺栓，六角螺栓與所述金屬配重柱通過(guò)螺紋相連。

進(jìn)一步，所述金屬配重柱設(shè)置有底部螺紋槽，所述銅導(dǎo)體用螺絲固定到底部螺紋槽內(nèi)。

進(jìn)一步，所述三同軸電纜通過(guò)航空接頭與所述數(shù)據(jù)采集處理電路相連，航空接頭有三個(gè)端子，一個(gè)端子與銅導(dǎo)體極引線相連后連接地線，另外兩個(gè)端子分別與外銅網(wǎng)編織導(dǎo)體極引線和內(nèi)銅網(wǎng)編織導(dǎo)體極引線相連。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集處理電路包括第一C/V轉(zhuǎn)換模塊、第二C/V轉(zhuǎn)換模塊、差分放大器、AD轉(zhuǎn)換單元和MCU中央處理單元，第一C/V轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述外銅網(wǎng)編織導(dǎo)體極引線相連，第二C/V轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述內(nèi)銅網(wǎng)編織導(dǎo)體極引線相連，第一C/V轉(zhuǎn)換模塊和第二C/V轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述差分放大器的輸入端相連，差分放大器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換單元與MCU中央處理單元的輸入端相連。

進(jìn)一步，還包括外圍電路和電源，電源與所述數(shù)據(jù)采集處理電路和外圍電路的電源輸入端相連，外圍電路包括頻率輸出模塊、紅外校準(zhǔn)模塊、液晶顯示模塊和聲光報(bào)警模塊，頻率輸出模塊用于將水位信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)傳輸?shù)狡渌O(shè)備，紅外校準(zhǔn)模塊用于對(duì)傳感探頭消除部分系統(tǒng)誤差，液晶顯示模塊用于顯示液位高度。