一种液位监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及监测技术领域，更具体的涉及一种液位监测装置及方法，其特征在于，包括液位监测端、校正数据输入模块和液位监控器（2）。所述液位监测端包括压力监测器（1）和空心管（100），所述压力监测器（1）包括一壳体（101），所述壳体（101）内设有一密闭气室（103），所述密闭气室（103）与所述空心管（100）相连通；所述密闭气室（103）内设有压力传感器（104），所述压力传感器（104）用于检测密闭气室（103）内的气压。所述液位监控器（2）用于显示液位信息。本发明专利技术整套装置体积小、重量轻、功耗低，适用于农用植保无人机药箱的小型容器的液位监测。

Liquid level monitoring device and method

The invention relates to the technical field of monitoring, and more particularly relates to a liquid level monitoring device and a method thereof. The liquid level monitoring terminal comprises a pressure monitor (1) and a hollow tube (100), the pressure monitor (1) includes a housing (101), the housing (101) is arranged in a sealed air chamber (103), the closed chamber (103) and the hollow tube (100) connected; the air tight chamber (103) is arranged in a pressure sensor (104), the pressure sensor (104) for the detection of closed chamber (103) in the air. The liquid level monitor (2) is used for displaying the liquid level information. The whole device has the advantages of small volume, light weight, low power consumption, liquid level monitoring for small container in agricultural plant protection UAV's kit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及监测
，更具体的涉及一种液位监测装置及方法。
技术介绍
农用植保无人机将无人直升机技术施药技术相结合，具有尺寸小、无需专用机场、操控灵活、可在田间地头起降、下洗气流可提升靶标着药效果等优点，非常适用于中、小田块的病虫害防治或大田块局部精准施药，目前越来越受到社会各界的关注。药箱是农用植保无人机的作业关键部件，在作业过程中，药箱中的药量是动态变化的，如何根据药箱的药量调整农用植保无人机的飞行操控策略，是地面飞控手时刻关注的重要信息。特别是在超视距飞行和自动驾驶飞行作业中，药箱药量与电池电量的优化搭配、药箱药量用尽后的断点续航等，更需要精确掌握药箱药量信息，否则容易出现频繁起降、电池损耗大、作业效率低下和漏喷等不利现象。药箱液位的监测是获得药箱中药量信息的方法之一。农用植保无人机作业过程中，药箱液位的测量有如下特点：1、农用植保无人机作业过程中，阵风等环境因素干扰、地头调头等特殊工况较多，在这些特殊工况出现时，药液由于惯性作用，其行驶方向和垂直方向受力都比较大，产生震荡效应，因此液面易出现较剧烈的波动；2、植保作业对象的多样性，决定了农药或助剂的多样性，而不同类型的农药或助剂导致药箱中液体的浓度、粘度、导电特性等理化特性各异；3、农用植保无人机载荷有限使得农用植保无人机药箱结构非常紧凑，液面上方留空非常少，且药箱的体积通常较小，同时也要求使用的液位监测装置不宜过大和过重，且功耗要非常小；4、农药或助剂通常都具有一定腐蚀性，要求液位监测装置具有一定的抗腐蚀和抗污染能力。近年来,随着科技的发展，液位检测技术也向着检测速度更快、检测精度更高、检测装置的使用寿命更长、检测装置的性价比更好的方向发展。现有可考虑用于农用植保无人机药箱液位监测的装置主要有差压式液位测量、浮体式液位测量、电容式液位测量、电极式液位测量、超声波液位测量、激光液位测量、光电式液位测量等方式，但上述测量方式各有优缺点，较难满足农用植保无人机药箱液位监测的需要，分析如下：差压式液位测量的原理是根据测量到的液柱的重量间接反映液位，常用于常温常压且精度要求不高的场合的液位监测。缺点：(1)取样系统复杂，连接管路长，阀门较多，易堵塞或泄露；(2)由于变送器感应的是微差压，任何轻微泄露，都将严重影响液位测量，而对于真空系统，轻微的泄漏往往不易被察觉；(3)投用时麻烦，须在变送器引压管中注满水或等水蒸气凝结充满引压管后才能准确投用；(4)测量的综合误差较大，变送器测量微差压的精度有限，再加上取样管路中液柱的不稳定等因素致使实际测量的综合误差较大。浮体式液位测量主要分为浮筒式与浮子式两种，其中钢带浮子式液位传感器是浮体式液位测量中最常见的类型，它由一根不锈钢管和一个空心球组成，不锈钢管内部装有若干个干簧继电器,空心球内装有一块永磁铁,当空心球随着液位上下运动时，磁铁作用于继电器，从而产生相应的液位信号。该方式结构简单，成本低。但由于钢丝绳与滑轮间存在滑动摩擦力，回位误差较大，特别是在钢丝绳和滑轮生锈的情况下,回位误差更大甚至失效。浮体式液位测量一般用于静止固定的水箱液位测量。超声波液位测量是由微处理器控制的一种非接触式液位测量方式。在测量中，由传感器(换能器)发出脉冲超声波，超声波经液体表面反射后被同一传感器接收，转换成电信号，通过声波的发射和接收之间的时间差来计算传感器到被测物体之间的距离。该方式的优点包括：可实现非接触测量，能用于腐蚀性液体、高粘性液体、有毒性液体等液位的测量。但超声波液位测量方式也有许多局限：1）必须用于能充分反射声波且传播声波的对象，不宜用于含气泡和含固体颗粒的液体中；2）超声波的传播速度受传播介质的密度、压力、温度等因素影响，例如密闭容器内挥发性液体的液位测量，由于容器内气体声速可能与空气中的声速不同，从而带来较大的测量误差，要实现较高的精度，需要对测量方法进行相对较复杂的修正，从而提高了测量装置的成本；3）挥发性的液体会在超声波探头表面凝结，阻挡声波的收发，影响测量精度，严重时造成失效；4）超声波液位测量中，在发射超声波脉冲时，不能同时检测反射回波，而且发射的超声波脉冲具有一定的时间宽度，同时发射完超声波后传感器还有余振，期间不能检测反射回波，因此从探头表面向下开始的一小段距离无法正常检测，这段距离是超声波测量时存在固有的盲区，通常测量盲区为0.25m~0.8m，被测的最高物位如进入盲区，仪表将不能正确检测，因此，超声波传感器的安装位置与被测液面之间需保持一段距离，进行加高安装，而且无障碍物，此外，对于液面剧烈波动的液体，超声波测量时时，易与液体接触，造成超声波模块不能正常工作。超声波液位测量方式适用于液面较为平稳、液面上方留空较多的测量场合。激光液位测量方式与超声波液位测量方式类似，属于非接触式液位测量方式，采用激光测距的原理对液面位置进行探测也存在与超声波液位测量方式类似局限，例如：激光发射和接收部件的最前端到被测容器的外表面最小距离为0.5米以上；激光光束在物料表面的反射点应该是没有波纹，涟漪和反射物；对于液面剧烈波动的液体，易造成激光探测头污染而失效等。电容式液位测量方式根据被测量容器电容的变化来测量液面的高度。其测量原理如下：一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极；两电极间的介质即为液体及其上面的气体，通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。该测量方式具有结构简单、安装方便、成本低等特点。但该测量方式在实际应用中存在如下局限：1）必须确保容器中两电极间介质的介电常数恒定才能保证电容式液位测量方式的准确度，因此，当容器中液体晃动或出现气泡时，易产生虚假液位信息而影响测量准确度；2）金属棒电极要有绝缘层覆盖，且与容器的距离必须保证相对固定，否则会出现测量不稳定现象；3）若被测量液体是粘性的液体，当由于晃动使液位由高到低回落的时候，粘性的液体会在测杆上面留下残液，形成挂料层，由于液位计无法自动识别挂料层的存在，挂料层的电容量也会计入代表液面高度的总体电容量中，造成虚假液位，给液位测量带来很大误差。电极式液位测量方式是利用液体的导电特性将导电液体的液面升高与电极接通视为电路的开关闭合，该信号传给后续处理电路，从而获得液位信息，该测量方式属于点液位测量。该测量方式的优点是结构简单、成本低。但由于电极式液位测量方式是分段的开关量输出，测量的液位数据点数与电极的个数相关，无法获得连续的液位变化信息；此外，使用电极式液位测量方式的前提条件是液体导电且不容易被电引燃，进一步使该测量方式在许多应用场合受到限制。光电式液位测量方式基于光学全反射和折射原理，采用光电信号进行液位测量。测量装置包含一个近红外发光二极管和一个光敏接收器，发光二极管所发出的光被导入传感器顶部的透镜。当透镜没有接触液体时，发光二极管发出的光直接从透镜接近全反射回接收器；当液体浸没光电液位测量装置的透镜时，光折射到液体中，从而使接收器收不到或只能接收到少量光线；光电液位测量装置根据该变化，判断传感探头是否接触到液面，驱动相应的控制电路动作，例如控制步进电机的运动方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液位监测装置，其特征在于，包括液位监测端、校正数据输入模块和液位监控器（2）；液位监测端包括压力监测器（1）和空心管（100），所述压力监测器包括一壳体（101），所述壳体（101）内设有一密闭气室（103），所述密闭气室（103）与所述空心管（100）相连通；所述密闭气室（103）内设有压力传感器（104），所述压力传感器（104）用于检测密闭气室（103）内的气压；所述压力监测器（1）还包括电源模块一（105）、存储器模块一(108) 、微型控制模块一(106)和通信模块一（102），所述微型控制模块一(106)分别与压力传感器（104）、校正数据输入模块、存储器模块一(108)和通信模块一（102）相连；电源模块一（105）用于给压力监测器（1）供电；通信模块一（102）用于压力监测器（1）的数据输入和输出；所述液位监控器（2）包括电源模块二（202）、显示模块（201）、通信模块二(203)、存储器模块二(207)、微型控制模块二(208)；所述微型控制模块二(208)分别与显示模块（201）、通信模块二(203)和存储器模块二(207)相连；电源模块二（202）用于给液位监控器（2）供电；通讯模块二(203)用于液位监控器（2）的数据输入和输出；所述通信模块一（102）与通信模块二(203)通讯连接。...

【技术特征摘要】
1.一种液位监测装置，其特征在于，包括液位监测端、校正数据输入模块和液位监控器（2）；液位监测端包括压力监测器（1）和空心管（100），所述压力监测器包括一壳体（101），所述壳体（101）内设有一密闭气室（103），所述密闭气室（103）与所述空心管（100）相连通；所述密闭气室（103）内设有压力传感器（104），所述压力传感器（104）用于检测密闭气室（103）内的气压；
所述压力监测器（1）还包括电源模块一（105）、存储器模块一(108)、微型控制模块一(106)和通信模块一（102），所述微型控制模块一(106)分别与压力传感器（104）、校正数据输入模块、存储器模块一(108)和通信模块一（102）相连；电源模块一（105）用于给压力监测器（1）供电；通信模块一（102）用于压力监测器（1）的数据输入和输出；
所述液位监控器（2）包括电源模块二（202）、显示模块（201）、通信模块二(203)、存储器模块二(207)、微型控制模块二(208)；所述微型控制模块二(208)分别与显示模块（201）、通信模块二(203)和存储器模块二(207)相连；电源模块二（202）用于给液位监控器（2）供电；通讯模块二(203)用于液位监控器（2）的数据输入和输出；
所述通信模块一（102）与通信模块二(203)通讯连接。
2.根据权利要求1所述的液位监测装置，其特征在于，所述校正数据输入模块包括空箱校正键和满箱校正键；空箱校正键用于向微型控制模块一(106)提供压力传感器（104）提供液位处于空箱状态时传感器的标准值；满箱校正键用于向微型控制模块一(106)提供压力传感器（104）提供液位处于满箱状态时传感器的标准值；
校正数据输入模块安装于液位监测端或安装于液位监控器（2），安装于液位监测端时，校正数据输入模块直接与微型控制模块一(106)连接；安装于液位监控器（2）时，校正数据输入模块二（204）与微型控制模块二(208)连接，空箱校正键和满箱校正键对液位监测端的操作指令通过通信模块一（104）与通信模块二(203)传送至微型控制模块一(106)；
微型控制模块一(106)根据上述标准值对压力监测器（1）输出的液位数据进行修正。
3.根据权利要求1所述的液位监测装置，其特征在于，所述液位监控器（2）还包括报警模块（206），所述报警模块（206）与微型控制模块二(208)连接。
4.根据权利要求1所述的液位监测装置，其特征在于，所述通信模块一（102）与通信模...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志艳，姜锐，罗锡文，宋灿灿，张昌桢，李克亮，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44