[發明專利]一種液位故障檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202011366655.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112345030A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 蘇韜;李星;耿亞璋;趙麗平;楊國榮;劉明陽;楊麗娟;姜虎兵
• 申請（專利權）人: 北京航天試驗技術研究所
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26;G01F25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種液位故障檢測系統及方法，系統由電容液位傳感器、微控制器、定時器1、定時器2、切換開關、電容測量支路、電阻直流檢測支路組成，按下步驟工作：一、初始上電，控制器控制模擬開關僅接通電阻直流檢測支路，判定電極間電阻是否大于閾值R0，如是，執行步驟二，否則保持等待；二、控制器控制模擬開關僅接通電容測量支路，進入測量模式，同時啟動定時器1計時；三、定時器1到達設置時間T1，控制器控制模擬開關僅接通電阻直流檢測支路，啟動定時器2，期間判定電極間電阻是否大于閾值R1，如是，發出報警信號；四、定時器2到達設置時間T2，重復進行步驟二～三。本發明具有結構簡單、運行快速、故障檢測結果直接可信，應用效果良好。

技術領域

本發明涉及液位測量領域，具體涉及一種電容式液位傳感器故障檢測系統及方法，特別適用于航天航空、工業生產等對可靠性要求較高的電容液位測量場合。

背景技術

在于非導電介質液位測量，如液氫、液氧、液化天然氣、液氮等以及航空燃油等待測介質，電容式液位傳感器具有結構簡單、精度較高的優點，是目前主要應用的手段。但在此類應用中，有效測量的前提是電極間介質的非導電性。實際上，容器系統內自身雜質、待測介質品質不佳、前級工藝環節引入雜質、低溫貯箱置換不夠導致露點不合格等種種原因，造成檢測過程中的持續或者間歇出現電極間電阻下降。輕則帶來測量誤差，嚴重時檢測結果完全錯誤，不僅使測量失去意義，還會成為誤導信息，引發嚴重后果。因此，很有必要在電容式液位測量中引入對電極間直流電阻的這一參數進行檢測。如采用復阻抗分離的方法，必須采用特定的測量電路，不具有兼容和可移植性，系統結構復雜、成本較高、適用性不強。

在此，本發明提出一種液位故障檢測系統及方法，具有結構簡單、運行快速、檢測結果直接、檢測范圍寬、正常測量與故障檢測獨立運行，方便在已有電容檢測系統中增加故障檢測功能，在工業中得到較好的應用效果。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，采用以下技術方案：

一種液位故障檢測系統及方法，由電容液位傳感器、微控制器、定時器1、定時器2、切換開關、電容測量支路、電阻直流檢測支路組成，并按照如下步驟工作：

步驟一、系統初始上電，控制器控制模擬開關，僅接通電阻直流檢測支路，判定電極間電阻是否大于閾值R0，如果是，執行步驟二，否則等待，即發出報警信號，保持電阻檢測狀態；

步驟二、控制器控制模擬開關，僅接通電容測量支路，進入測量模式，同時啟動定時器1計時，等待進入步驟三；

步驟三、定時器1到達設置時間T1，控制器控制模擬開關，僅接通電阻直流檢測支路，進入故障檢測模式，同時啟動定時器2，等待進入步驟四，在等待期間，判定電極間的電阻是否大于閾值R1，如果是，發出報警信號；

步驟四、定時器2到達設置時間T2，重復進行步驟二～三。

在上述的液位故障檢測系統及方法，電容液位傳感器為同軸圓筒型或者平行板型結構，電容電極有兩個或兩組，一個/組電容電極為激勵端，另一個/組電容電極接信號地。

在上述的液位故障檢測系統及方法，定時器1、定時器2可以由微控制器內部的定時/計數器結合程序計數或者單獨的定時芯片實現，并且設置時間T1≥50T2，T2≤2S。

在上述的液位故障檢測系統及方法，切換開關為兩路獨立控制，控制電容測量支路的切換開關可以是CMOS模擬開關或JFET模擬開關中的任意一種，控制電阻檢測支路的切換開關，切換開關的導通電阻小于1.0Ω，斷開時的泄漏電流小于0.1μA。

在上述的液位故障檢測系統及方法，當電容測量支路、電阻直流檢測支路處于非接通狀態時，其輸出值保持最近一次接通期間時的測量結果。

在上述的液位故障檢測系統及方法，所述步驟一中，電阻直流檢測采用將待檢測的兩電極間電阻與固定已知電阻串聯在直流電壓源回路中，根據測量串聯分壓值確定待檢測電阻的方式。