[發明專利]電容式自適應通用液位測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201810972865.2
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN108871498A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 周敏彤;施國梁
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

本發明公開了一種電容式自適應通用液位測量裝置及方法，包括：電容傳感器模塊，包括液位傳感器、第一環境傳感器和液體傳感器，所述液位傳感器采集反映液位變化的電容值，所述第一環境傳感器采集其所處環境無液體狀態的電容值，所述液體傳感器測得其所在位置被液體浸沒狀態下的電容值；轉換模塊，與所述電容傳感器模塊連接，將電容傳感器模塊采集的電容值轉換為頻率信號并數字輸出；數據收集和處理模塊，與所述轉換模塊的輸出端連接，將所述轉換模塊輸出的數據處理并得到液位高度；電源模塊，為上述電容傳感器模塊、轉換模塊、數據收集和處理模塊供電。本發明克服現有液位傳感器的缺陷，液位測量的精度更高、更安全、通用性更好。

技術領域

本發明涉及液位測量領域，具體涉及一種電容式自適應通用液位測量裝置及方法。

背景技術

液位測量技術在工業領域有著極為廣泛的應用，一般情況下只需獲得物料的表面位置加以記錄和儲存；隨著生產自動化程度的提高，在液位數據測量的前提下進行控制與調節，以保證自動化生產能夠自動控制在最佳狀態；在現代化的企業生產過程中，計算機用于生產控制中心已越來越普及，人們都采用計算機控制系統對生產進行各種綜合控制與管理、所以液位測量技術也隨之提出更高的要求，要求測量對象廣、精度高、可靠性好、對測量環境要求低、實用性強等。

目前已有多種液位測量方法，包括：

● 磁性浮子：將磁體安裝在一個隨容器液位變化而移動的浮子上，并會促發桿體中密封的“舌簧開關”。這種解決方案具有很高的可重復性，但由于磁浮子的可移動性，因此壽命較短，可靠性也較低。

● 超聲波傳感：傳感器傳輸到液體表面的超聲波信號與反射的回波信號之間的延遲被轉換為相關容器的液位。此類系統可以探測的最大液位取決于收發器的結構。測量會受到溫度、壓力和濕度等環境因素變化的影響。

● 導電測量：此類設備通過兩個導電電極測量傳導性。這種方法比前兩種更可靠，但無法用于可燃液體。

顯然，制造商需要更強大、更可靠、更精確且用途更廣泛的液位測量技術。電容感應技術可以滿足這些需求。它不使用任何運動部件，能夠安全地用于易燃材料，且不會輕易受到環境變化的影響。

電容感應技術是液位監測的可靠方法之一。一般用于測量導電液體的電容式液位傳感器利用液體本身具有的導電性，構成一個虛擬電容極板，與測量極板之間形成隨著液位改變的電容，利用電路諧振原理，進行電容-頻率轉換（C-F轉換），測出電容值，再利用被測對象的物質的導電率，將液位變化轉換成靜電電容變化來測量的一種液位測量裝置。但是具有一定的局限性，對導電介質、介質濃度改變誘發的介電常數的改變及粘性介質易產生的掛料現象等比較敏感，容易產生較大的測量誤差。

發明內容

本發明目的是：提供一種電容式自適應通用液位測量裝置及方法，克服現有液位傳感器的缺陷，實現液位測量的精度更高、更安全、通用性更好的目的。

本發明的技術方案是：一種電容式自適應通用液位測量裝置，包括：

電容傳感器模塊，包括設置于被測液體中的液位傳感器、設置于被測液體液面上方的第一環境傳感器和設置于被測液體正常最低液面下方的液體傳感器，所述液位傳感器采集反映液位變化的電容值，所述第一環境傳感器采集其所處環境無液體狀態的電容值，所述液體傳感器測得其所在位置被液體浸沒狀態下的電容值；

轉換模塊，與所述電容傳感器模塊連接，將電容傳感器模塊采集的電容值轉換為頻率信號并數字輸出；

數據收集和處理模塊，與所述轉換模塊的輸出端連接，將所述轉換模塊輸出的數據處理并得到被測液體的液位高度；

電源模塊，為上述電容傳感器模塊、轉換模塊、數據收集和處理模塊供電。

在一個實施例中，還包括第二環境傳感器，設置于容器內高度方向上第一環境傳感器和液體傳感器之間，測得其所在位置的電容值。