[發(fā)明專利]一種可變量程的液位測(cè)量方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110646487.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN113405627B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐剛;李紅麗;胡友前;袁靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G01F23/16
• 分類號(hào): G01F23/16
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 陳曉寧;王敏鋒

1.一種可變量程的液位測(cè)量裝置，其特征在于，包括：

彈性膜片，設(shè)置在基座內(nèi)，用于將外界壓力轉(zhuǎn)換成膜片的彈性變形；

膜片面積調(diào)節(jié)器，設(shè)置于所述彈性膜片上端，用于通過改變膜片有效面積從而實(shí)現(xiàn)量程可調(diào)；

光纖布拉格光柵，設(shè)置于圓形彈性體中部，用于通過受力后被改變的光柵間距大小反映出承壓大小，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為液位變化量；

圓形彈性體，下端穿過所述膜片面積調(diào)節(jié)器后與所述彈性膜片彈性連接，用于將彈性膜片發(fā)生的變形量傳遞到所述光纖布拉格光柵，使光柵之間的間距發(fā)生改變，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為波長(zhǎng)的變化量；

通線柱，為所述光纖布拉格光柵的通線孔，用于使連接所述光纖布拉格光柵的通信線穿過；

所述膜片面積調(diào)節(jié)器包括：組裝在一起的上蓋和下蓋、以及安裝在所述上蓋和下蓋組裝后形成的腔體內(nèi)的扇葉和支撐架，其中：

所述扇葉包括有多個(gè)按同一方向布設(shè)的葉片，這些葉片均勻環(huán)設(shè)于扇葉的中心，每個(gè)葉片上設(shè)置有一個(gè)孔，相應(yīng)的所述下蓋對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有短柱銷，通過該短柱銷對(duì)所述葉片進(jìn)行安裝定位，通過孔與短柱銷的結(jié)合將所述葉片安裝在所述下蓋上；

在這些葉片朝向所述支撐架的一端面設(shè)置有導(dǎo)向柱；

所述支撐架呈圓環(huán)形，其與所述扇葉同圓心，在其圓環(huán)面上均勻開設(shè)有與所述葉片數(shù)量一致的導(dǎo)向槽，這些導(dǎo)向槽繞所述支撐架圓心朝向一致分散開，用于嵌入所述葉片上設(shè)置的導(dǎo)向柱，通過所述導(dǎo)向柱與導(dǎo)向槽實(shí)現(xiàn)葉片受力時(shí)可按槽的規(guī)定軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；

所述上蓋側(cè)面開設(shè)有槽口，用于所述支撐架側(cè)面設(shè)置的手柄從所述腔體內(nèi)延伸出該槽口，并在外力的作用下帶動(dòng)所述葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述彈性膜片面積的有效遮擋。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變量程的液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述圓形彈性體包括一薄壁環(huán)，在所述薄壁環(huán)兩側(cè)同一水平對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)延伸部，且這兩個(gè)延伸部沿水平方向開設(shè)有兩個(gè)通孔與所述薄壁環(huán)連通；

所述薄壁環(huán)中部橫向設(shè)置有光纖布拉格光柵，用于連接所述光纖布拉格光柵的通信線兩端分別從這兩個(gè)所述延伸部具有的通孔內(nèi)穿過；

在所述薄壁環(huán)上下端設(shè)置有一接觸部和一安裝部，所述接觸部下端穿過所述膜片面積調(diào)節(jié)器與所述彈性膜片彈性連接，所述安裝部用于與蓋板安裝。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變量程的液位測(cè)量裝置，其特征在于，還包括：基座、下端與所述基座連接的外殼以及扣設(shè)在所述外殼上端的蓋板，其中，所述基座、外殼以及所述蓋板組裝在一起用于封閉傳感器各部件。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變量程的液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述安裝部上設(shè)置有兩個(gè)安裝孔，所述蓋板下方與所述圓形彈性體上方的安裝部通過兩顆螺母進(jìn)行固定安裝。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變量程的液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述蓋板和外殼之間，所述膜片面積調(diào)節(jié)器和外殼之間，以及所述膜片面積調(diào)節(jié)器和基座之間均螺紋連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變量程的液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述通線柱設(shè)置有兩組，對(duì)稱分布在所述蓋板上端，且所述通線柱下端延伸至所述蓋板內(nèi)并與所述蓋板螺紋連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變量程的液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述彈性膜片焊接在所述基座的兩端，且使得所述基座和彈性膜片之間具有一定的間隙。

8.一種可變量程的液位測(cè)量方法，采用權(quán)利要求1-7任一所述的可變量程的液位測(cè)量裝置，其特征在于，包括下述步驟：

步驟1，根據(jù)實(shí)際需求，通過調(diào)節(jié)膜片面積調(diào)節(jié)器設(shè)定彈性膜片有效面積，以確定傳感器測(cè)量量程和靈敏度；

步驟2，使得液位壓強(qiáng)p通過基座作用在可變彈性膜片上，使得彈性膜片在壓強(qiáng)p的作用下發(fā)生一定量的彈性變形；

步驟3，通過彈性膜片受壓變形，將其變形傳遞至與彈性膜片相連接的圓形彈性體中，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為圓形彈性體的受壓變形；

步驟4，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為Bragg光柵波長(zhǎng)變化；

步驟5，通過檢測(cè)波長(zhǎng)的變化量，得到所需的液位壓強(qiáng)的變化量，并將得到的液位壓強(qiáng)的變化量換算為液位高度；

步驟6，通過控制系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)得到所需的液位數(shù)據(jù)。