一种基于摩擦电感应的水位传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于摩擦电感应的水位传感器，包括内部密封水位传感部件、信号测量调理电路、信号控制系统和上位机；所述内部密封水位传感部件依次与信号测量调理电路、信号控制系统和上位机相连；所述内部密封水位传感部件由聚四氟乙烯薄膜、电极阵列和导线组成，所述电极阵列包括多个沿硬质板高度方向并列的电极单元。本发明专利技术的内部密封水位传感部件与海水构成电流、电压信号发生器，通过导线将内部摩擦纳米发电机的感应信号传至信号测量调理电路，经过信号控制系统检测，在上位机中相应水位处显示电压曲线信号。并将水位升降波动转换为电压曲线信号输出，根据其电压曲线信号的正负性可以判断水位的升降。

A water level sensor based on friction electric induction

【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦电感应的水位传感器
本专利技术涉及船舶、海工装备智能感知领域，尤其涉及一种基于摩擦电感应的水位传感器。
技术介绍
随着智能海洋科技的建设发展，船舶以及海工装备越来越需要实时的智能感知数据。海水与船舶、海工装备相互作用产生的动态水位信息，对于船舶航行安全、海工装备稳定性等具有重要的作用，是船舶、海工装备智能感知的重要组成部分。目前通常采用超声波、雷达等手段对船舶、海工装备进行水位探测，但是这些设备成本高，且不能精确提供海水与船体、海工装备表面相互作用产生的动态波浪信息。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的缺陷，本专利技术要提供一种能够提供动态水位信息，且成本低、耐腐蚀、自驱动的基于摩擦电感应的水位传感器。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于摩擦电感应的水位传感器，包括内部密封水位传感部件、信号测量调理电路、信号控制系统和上位机，所述内部密封水位传感部件密封在硬质板上；所述的信号测量调理电路通过信号输出线与内部密封水位传感部件相连；信号测量调理电路与信号控制系统连接；所述信号控制系统与上位机相连；所述硬质板垂直置于海水中；所述内部密封水位传感部件由聚四氟乙烯薄膜、电极阵列和导线组成，所述电极阵列包括多个沿硬质板高度方向并列的双电极单元，所述双电极单元由两支沿硬质板高度方向并列的电极及一个电阻组成，两支电极之间留有空隙，两支电极之间连接电阻；所述电极沿硬质板宽度方向呈长条状，并粘贴于聚四氟乙烯薄膜表面；所述双电极单元之间留有空隙；所述双电极单元通过信号输出线与信号测量调理电路连接。本专利技术的另一个技术方案是：一种基于摩擦电感应的水位传感器，包括内部密封水位传感部件、信号测量调理电路、信号控制系统和上位机，所述内部密封水位传感部件密封在硬质板上；所述的信号测量调理电路通过信号输出线与内部密封水位传感部件相连；信号测量调理电路与信号控制系统连接；所述信号控制系统与上位机相连；所述硬质板垂直置于海水中；所述内部密封水位传感部件由膜、电极阵列和导线组成，所述电极阵列包括多个沿硬质板高度方向并列的单电极单元，所述单电极单元由一支电极及一个电阻组成，所述电极与电阻串联；所述电极沿硬质板宽度方向呈长条状，并粘贴于聚四氟乙烯薄膜表面；所述单电极单元之间留有空隙；所述单电极单元通过信号输出线与信号测量调理电路连接；所述电阻的一端连接电极，另一端接于岸基、船体或者海工装备。进一步地，所述电极为金属电极；所述硬质板为绝缘材料板。进一步地，所述电极为铜电极或铝电极；所述硬质板为亚克力板。进一步地，所述电极阵列位于聚四氟乙烯薄膜与硬质板之间。进一步的，所述内部密封水位传感部件直接粘贴于海工设备的外壳表面，去掉硬质板。进一步地，所述的信号测量调理电路包括放大滤波装置、信号调理装置和电压比较器，所述的放大滤波装置输入端与电极单元连接、输出端经信号调理装置和电压比较器后与信号控制系统连接，所述信号控制系统包括多个微控制单元，所述信号控制系统与上位机相连。进一步地，所述的上位机按以下步骤进行数据处理：A、计时开始，令时间变量t＝1，并令水位变量s＝0000；B、水位变量s进入上位机后，每接收一次信号测量调理电路的水位信号时，令时间变量t＝t+1，并给通过上位机更新水位变量s；C、根据水位变量s的不同情况计算水位参数wl；D、换算成实际水位数据。上位机界面实时显示水位随时间变化曲线；E、返回步骤B直至程序终止。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的内部密封水位传感部件与海水构成电流、电压信号发生器，其工作原理为摩擦纳米发电机的固液接触带电工作原理，内部密封水位传感部件经过密封处理，通过导线将内部摩擦纳米发电机的感应信号传至电阻，电阻将电流信号转换放大为电压信号输出，经过信号控制系统检测，在上位机中相应水位处显示电压曲线信号。并将水位升降波动转换为电压曲线信号输出，根据其电压曲线信号的正负性可以判断水位的升降。2、本专利技术应用于水位传感，其信号输出是通过海水与高分子材料表面接触带电激发的，在内部密封水位传感部件处无需外加电源，且信号输出准时稳定，是一种高稳定性的水位传感装置和波浪传感装置。可以应用于港口水位监测、船体水位以及波浪监测等。为实现海洋智能化、船舶智能化、数据化提供了关键的数据解决方案。为推动“透明海洋”的经济建设做出了重要贡献。3、本专利技术的水位传感器大多采用高分子材料，相对于其他金属传感器价格低廉；本专利技术的电极阵列密封于水位传感部件中，在水位传感部件处不容易被腐蚀。附图说明图1为双电极基于摩擦电感应的水位传感器水位传感部件示意图。图2为单电极基于摩擦电感应的水位传感器水位传感部件示意图。图3为双电极基于摩擦电感应的水位传感器侧视图。图4为双电极基于摩擦电感应的水位传感器电荷转移原理图。图5为单电极基于摩擦电感应的水位传感器侧视图。图6为单电极式水位计电子转移示意图。图7为水位计测量布置示意图。图8为基于摩擦电感应的水位传感器测量布置总体图。图9为基于摩擦电感应的水位传感器用于监测船舶水位示意图。图10为水位测量电路图。图11为上位机计算水位流程图。图中：1、聚四氟乙烯薄膜；2、电极；3、导线；4、电阻、11、海水；12、内部密封水位传感部件；13、信号输出线；14、信号测量调理电路；15、信号控制系统；16、上位机；17、船体。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、3、4、7‐11所示，一种基于摩擦电感应的水位传感器，包括内部密封水位传感部件12、信号测量调理电路14、信号控制系统15和上位机16，所述内部密封水位传感部件12密封在硬质板上；所述的信号测量调理电路14通过信号输出线13与内部密封水位传感部件12相连；信号测量调理电路14与信号控制系统15连接；所述信号控制系统15与上位机16相连；所述硬质板垂直置于海水11中；所述内部密封水位传感部件12由聚四氟乙烯薄膜1、电极阵列和导线3组成，所述电极阵列包括多个沿硬质板高度方向并列的双电极单元，所述双电极单元由两支沿硬质板高度方向并列的电极2及一个电阻4组成，两支电极2之间留有空隙，两支电极2之间连接电阻4；所述电极2沿硬质板宽度方向呈长条状，并粘贴于聚四氟乙烯薄膜1表面；所述双电极单元之间留有空隙；所述双电极单元通过信号输出线13与信号测量调理电路14连接。本专利技术的另一个技术方案是：如图2、5、6‐11所示，一种基于摩擦电感应的水位传感器，包括内部密封水位传感部件12、信号测量调理电路14、信号控制系统15和上位机16，所述内部密封水位传感部件12密封在硬质板上；所述的信号测量调理电路14通过信号输出线13与内部密封水位传感部件12相连；信号测量调理电路14与信号控制系统15连接；所述信号控制系统15与上位机16相连；所述硬质板垂直置于海水11中；所述内部密封水位传感部件12由聚四氟乙烯薄膜1、电极阵列和导线3组成，所述电极阵列包括多个沿硬质板高度方向并列的单电极单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摩擦电感应的水位传感器，其特征在于：包括内部密封水位传感部件(12)、信号测量调理电路(14)、信号控制系统(15)和上位机(16)，所述内部密封水位传感部件(12)密封在硬质板上；所述的信号测量调理电路(14)通过信号输出线(13)与内部密封水位传感部件(12)相连；信号测量调理电路(14)与信号控制系统(15)连接；所述信号控制系统(15)与上位机(16)相连；所述硬质板垂直置于海水(11)中；所述内部密封水位传感部件(12)由聚四氟乙烯薄膜(1)、电极阵列和导线(3)组成，所述电极阵列包括多个沿硬质板高度方向并列的双电极单元，所述双电极单元由两支沿硬质板高度方向并列的电极(2)及一个电阻(4)组成，两支电极(2)之间留有空隙，两支电极(2)之间连接电阻(4)；所述电极(2)沿硬质板宽度方向呈长条状，并粘贴于聚四氟乙烯薄膜(1)表面；所述双电极单元之间留有空隙；所述双电极单元通过信号输出线(13)与信号测量调理电路(14)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦电感应的水位传感器，其特征在于：包括内部密封水位传感部件(12)、信号测量调理电路(14)、信号控制系统(15)和上位机(16)，所述内部密封水位传感部件(12)密封在硬质板上；所述的信号测量调理电路(14)通过信号输出线(13)与内部密封水位传感部件(12)相连；信号测量调理电路(14)与信号控制系统(15)连接；所述信号控制系统(15)与上位机(16)相连；所述硬质板垂直置于海水(11)中；所述内部密封水位传感部件(12)由聚四氟乙烯薄膜(1)、电极阵列和导线(3)组成，所述电极阵列包括多个沿硬质板高度方向并列的双电极单元，所述双电极单元由两支沿硬质板高度方向并列的电极(2)及一个电阻(4)组成，两支电极(2)之间留有空隙，两支电极(2)之间连接电阻(4)；所述电极(2)沿硬质板宽度方向呈长条状，并粘贴于聚四氟乙烯薄膜(1)表面；所述双电极单元之间留有空隙；所述双电极单元通过信号输出线(13)与信号测量调理电路(14)连接。2.一种基于摩擦电感应的水位传感器，其特征在于：包括内部密封水位传感部件(12)、信号测量调理电路(14)、信号控制系统(15)和上位机(16)，所述内部密封水位传感部件(12)密封在硬质板上；所述的信号测量调理电路(14)通过信号输出线(13)与内部密封水位传感部件(12)相连；信号测量调理电路(14)与信号控制系统(15)连接；所述信号控制系统(15)与上位机(16)相连；所述硬质板垂直置于海水(11)中；所述内部密封水位传感部件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏义，王松，王川，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21