液位检测方法及液位传感器技术

本发明专利技术公开了一种液位检测方法及液位传感器，属于液位测量技术领域，为解决现有方法精度差等问题而设计。本发明专利技术液位检测方法是两块磁石的同极相对设置形成磁场，当浮筒的位置变化时磁场亦随之变化位置，在浮筒移动的范围内等间距地设置有多个用于采集磁阻信号的磁阻元件；浮筒移动时位于两块磁石之间的相邻两个磁阻元件检测到磁场强度变化并输出线性的检测结果，根据检测结果计算得到液位高度值。本发明专利技术液位检测方法及液位传感器测量精度高，测量方法简明，输出值容易读取，测量过程持续无间断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液位测量
，尤其涉及一种液位检测方法以及用于实现上述液位检测方法的液位传感器。
技术介绍
为了便于了解容器内液体的高度(例如汽车油箱里的液位高度)，尤其是当容器由不透明材质制成时，需要采用基于液位两侧介质的物理性质差异或者液位改变引起电量或非电量的物理参数(例如电容、电阻、电感以及声速和光速)变化来测量。现有一种检测方法是在液位传感器的PCB组件上集成MR元件(磁阻元件)开关与采样电阻，当入磁浮筒移动到MR元件附近时会产生一个磁场，MR元件检测到附近存在的磁场时MR元件内部的开关闭合。不同位置的MR元件闭合会导致采样电阻值的变化，进而导致输出电压的变化，通过检测这一电压的变化即可探测液位的高度。该方法的缺陷是精度差。为了提高检测精度需要增加MR元件的数量、减小MR元件之间的距离，这又会导致产出成本高、加工难度大。现有另外一种检测方法是角度测量元件检测获得位于其附近的磁铁的磁偏角，并根据磁偏角和预设垂直距离计算后最终获得磁铁所在的液位高度。该检测方法的缺陷是入磁浮筒必须沿固定的一个方向移动，而实现入磁浮筒沿固定方向移动的导轨-凹槽结构会容易导致入磁浮筒卡在电子管的某一处而无法继续移动。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种精度高的液位检测方法。本专利技术的另一个目的在于提出一种测量精度高、解决了卡浮筒问题的液位传感器。为达此目的，一方面，本专利技术采用以下技术方案：一种液位检测方法，两块磁石的同极相对设置形成磁场，当浮筒的位置变化时所述磁场亦随之变化位置，在所述浮筒移动的范围内等间距地设置有多个用于采集磁阻信号的磁阻元件；所述浮筒移动时位于两块所述磁石之间的相邻两个磁阻元件检测到磁场强度变化并输出线性的检测结果，根据所述检测结果计算得到液位高度值。特别是，所述液位检测方法包括下述步骤：步骤T1：在没有受到磁场影响时，将所述第一磁阻元件的输出电压值记为V1Initial；步骤T2：所述磁石随所述浮筒移动，当所述第一磁阻元件位于两块所述磁石之间时，此位置记为当前位置，此时所述第一磁阻元件的输出电压值记为V1Current；步骤T3：利用输出电压值V1Current和V1Initial的差值计算得到沿所述浮筒移动方向上所述第一磁阻元件距离所述磁石上指定位置所在平面的距离H；步骤T4：根据所述第一磁阻元件在电子管上的位置加上或减去所述距离H得到液位高度值。特别是，所述液位检测方法包括下述步骤：步骤S1：在没有受到磁场影响时，将第一磁阻元件的输出电压值记为V1Initial，将所述第二磁阻元件的输出电压值记为V2Initial；步骤S2：所述磁石随所述浮筒移动，当所述第一磁阻元件和第二磁阻元件均位于两块所述磁石之间时，此位置记为当前位置，此时所述第一磁阻元件的输出电压值记为V1Current、所述第二磁阻元件的输出电压值记为V2Current；步骤S3：利用所述第一磁阻元件的输出电压值V1Current和V1Initial的差值与所述第二磁阻元件的输出电压值V2Current和V2Initial的差值的比值计算得到沿所述浮筒移动方向上所述第一磁阻元件距离所述磁石上指定位置所在平面的距离H；步骤S4：根据所述第一磁阻元件在电子管上的位置加上或减去所述距离H得到液位高度值。进一步，当相邻两个所述磁阻元件之间的距离为L、所述磁石的长度为2L、且两块所述磁石之间的距离为2L时；第一磁阻元件检测磁场强度变化的输出均呈余弦曲线、第二磁阻元件检测磁场强度变化的输出均呈正弦曲线、且第一磁阻元件和第二磁阻元件之间的输出值相差90°，步骤S3中求所述第一磁阻元件的输出电压值V1Current和V1Initial的差值与所述第二磁阻元件的输出电压值V2Current和V2Initial的差值的比值以消除工作环境中因素对检测结果的干扰；步骤S3中根据下式计算得到距离H：公式1其中，V2Current为第二磁阻元件的当前输出电压值，V2Initial为第二磁阻元件的初始输出电压值，V1Current为第一磁阻元件的当前输出电压值，V1Initial为第一磁阻元件的初始输出电压值；所述第一磁阻元件和第二磁阻元件为处于所述磁场范围内的相邻的两个磁阻元件，所述第一磁阻元件位于所述第二磁阻元件的上方。另一方面，本专利技术采用以下技术方案：一种用于实现上述液位检测方法的液位传感器，所述液位传感器包括电子管，所述电子管内沿纵向依次设置有多个磁阻元件，在所述电子管外侧可旋转地套设有浮筒，所述浮筒上设置有两块磁石，两块所述磁石的同极都朝向所述磁阻元件；所述磁阻元件等间距分布、且相邻两个所述磁阻元件之间的距离为L，每块所述磁石的长度等于2L。特别是，两块所述磁石之间的距离等于2L。特别是，多个相邻的所述磁阻元件连接至差分多路选择开关；多个所述差分多路选择开关连接至串联转并联开关，所述串联转并联开关连接至阻抗变换电路和差分放大电路，所述差分放大电路连接至单片机处理系统；所述单片机处理系统分别连接至所述串联转并联开关和输出端子，实现数据采集、数据处理和计算结果输出。进一步，所述液位传感器还包括标定装置，所述标定装置通过数字接口连接至所述单片机处理系统；所述标定装置用于记录磁阻元件的初始输出电压值和/或所述液位传感器的装配误差值。本专利技术液位检测方法利用相邻两个磁阻元件检测到磁阻的变化并输出线性的检测结果，根据该检测结果计算得到液位高度值，测量精度高，测量方法简明，输出值容易读取，测量过程持续无间断。本专利技术液位传感器的相邻两个磁阻元件之间的距离为L、每块磁石的长度等于2L，同一时间中会有两个磁阻元件位于磁石形成的磁场中，实现了上述液位检测方法，测量精度高，解决了卡浮筒的问题。附图说明图1是本专利技术优选实施例提供的液位传感器的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例提供的阻抗变换电路和差分放大电路的连线图；图3是本专利技术优选实施例提供的磁阻元件输出曲线；图4是本专利技术优选实施例提供的磁石处于起始位置时的示意图；图5是本专利技术优选实施例提供的磁石处于中间位置时的示意图；图6是本专利技术优选实施例提供的磁石处于终止位置时的示意图。图中：1、电子管；2、磁阻元件；3、浮筒；4、磁石。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。优选实施例一：本优选实施例公开一种液位检测方法以及用于实现该液位检测方法的液位传感器。如图1所示，该液位传感器包括电子管1，电子管1内沿纵向依次设置有多个磁阻元件2，在电子管1外侧可旋转地套设有浮筒3，浮筒3上设置有两块磁石4，两块磁石4的N极都朝向磁阻元件2或S极都朝向磁阻元件2；相邻两个磁阻元件2之间的距离为L，每块磁石4的长度等于2L。多个磁阻元件2等间距设置，以降低测量、计算的难度。该液位检测方法是两块磁石4的同极相对设置形成磁场，当浮筒3的位置变化时磁场亦随之变化位置，在浮筒3移动的范围内等间距地设置有多个用于采集磁阻信号的磁阻元件2；浮筒3移动时位于两块磁石4之间的相邻两个磁阻元件2检测到磁场强度变化并输出线性的检测结果，根据检测结果计算得到液位高度值。该液位传感器的检测值线性输出，于是基于该液位传感器的液位检测方法精确度高，无需为了提高测量精度而过多、过密地设置磁阻元件2，液位传感器制造成本低、故障率低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液位检测方法，其特征在于，两块磁石(4)的同极相对设置形成磁场，当浮筒(3)的位置变化时所述磁场亦随之变化位置，在所述浮筒(3)移动的范围内等间距地设置有多个用于采集磁阻信号的磁阻元件(2)；所述浮筒(3)移动时位于两块所述磁石(4)之间的相邻两个磁阻元件(2)检测到磁场强度变化并输出线性的检测结果，根据所述检测结果计算得到液位高度值。

【技术特征摘要】
1.一种液位检测方法，其特征在于，两块磁石(4)的同极相对设置形成磁场，当浮筒(3)的位置变化时所述磁场亦随之变化位置，在所述浮筒(3)移动的范围内等间距地设置有多个用于采集磁阻信号的磁阻元件(2)；所述浮筒(3)移动时位于两块所述磁石(4)之间的相邻两个磁阻元件(2)检测到磁场强度变化并输出线性的检测结果，根据所述检测结果计算得到液位高度值。2.根据权利要求1所述的液位检测方法，其特征在于，所述液位检测方法包括下述步骤：步骤T1：在没有受到磁场影响时，将所述第一磁阻元件(21)的输出电压值记为V1Initial；步骤T2：所述磁石(4)随所述浮筒(3)移动，当所述第一磁阻元件(21)位于两块所述磁石(4)之间时，此位置记为当前位置，此时所述第一磁阻元件(21)的输出电压值记为V1Current；步骤T3：利用输出电压值V1Current和V1Initial的差值计算得到沿所述浮筒(3)移动方向上所述第一磁阻元件(21)距离所述磁石(4)上指定位置所在平面的距离H；步骤T4：根据所述第一磁阻元件(21)在电子管(1)上的位置加上或减去所述距离H得到液位高度值。3.根据权利要求1所述的液位检测方法，其特征在于，所述液位检测方法包括下述步骤：步骤S1：在没有受到磁场影响时，将所述第一磁阻元件(21)的输出电压值记为V1Initial，将所述第二磁阻元件(22)的输出电压值记为V2Initial；步骤S2：所述磁石(4)随所述浮筒(3)移动，当所述第一磁阻元件(21)和第二磁阻元件(22)均位于两块所述磁石(4)之间时，此位置记为当前位置，此时所述第一磁阻元件(21)的输出电压值记为V1Current、所述第二磁阻元件(22)的输出电压值记为V2Current；步骤S3：利用所述第一磁阻元件(21)的输出电压值V1Current和V1Initial的差值与所述第二磁阻元件(22)的输出电压值V2Current和V2Initial的差值的比值计算得到沿所述浮筒(3)移动方向上所述第一磁阻元件(21)距离所述磁石(4)上指定位置所在平面的距离H；步骤S4：根据所述第一磁阻元件(21)在电子管(1)上的位置加上或减去所述距离H得到液位高度值。4.根据权利要求3所述的液位检测方法，其特征在于，当相邻两个所述磁阻元件(2)之间的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾一新，
申请(专利权)人：东莞正扬电子机械有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44