非接触式静压液位计及液位测量方法技术

本申请公开非接触式静压液位计及液位测量方法，涉及水资源业务领域，液位计包括：液位测量管、第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器；液位测量管包括沿其长度方向设置的第一端和第二端，第一端包括一敞口和与敞口连通且位于液位测量管侧壁的豁口；第一端用于置于待测液体底部；当将第一端置于待测液体底部时，第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器位于待测液体的液面远离第一端的一侧；第一静压传感器与液位测量管的管腔相连通，用于采集液位测量管的管腔内空气的绝对压强；第二静压传感器与外界大气连通，用于采集液位测量管外部大气的绝对压强。如此液位测量时传感器与待测液体隔离，避免发生传感器腐蚀等现象。

Non contact static pressure liquid level meter and liquid level measurement method

【技术实现步骤摘要】
非接触式静压液位计及液位测量方法
本申请涉及水资源业务领域，具体地说，涉及一种非接触式静压液位计及液位测量方法。
技术介绍
在对容器内液体的高度(以下称液位)进行测量时，比较常用的装置是静压液位计。通常，传统的静压液位计需要投入到被测液体的底部，这种方式存在诸多弊端：当将静压液位计投入到被测液体的底部时，对应的传感器也需置入液体中，这样就会导致传感器的压力膜片易污损、堵塞，水流冲击还可能导致传感器的测量值不准，如果液体为腐蚀性液体的话，还有可能对静压液位计造成腐蚀，进一步降低了测量值的准确性。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种非接触式静压液位计及液位测量方法，在液位测量时，只需将液位测量管的一端浸入液体底部即可，各传感器均保持在待测液体外部，解决了现有技术中的接触式静压液位计的各种不足。为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：第一方面，本申请提供一种非接触式静压液位计，包括：液位测量管、第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器，所述第一静压传感器、所述第二静压传感器和所述温度传感器分别与所述处理器电连接；所述液位测量管包括沿其长度方向设置的第一端和第二端，所述第一端包括一敞口以及与所述敞口连通且位于所述液位测量管侧壁的豁口；所述第一端用于置于待测液体底部，所述液位测量管的长度大于所述待测液体的液位深度；当将所述第一端置于待测液体底部时，所述第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器位于待测液体的液面远离所述第一端的一侧；所述第一静压传感器与所述液位测量管的管腔相连通，用于采集所述液位测量管的管腔内空气的绝对压强；所述第二静压传感器与外界大气连通，用于采集所述液位测量管外部大气的绝对压强；所述温度传感器用于采集热力学温度。可选地，其中：所述第一静压传感器、所述第二静压传感器、所述温度传感器和所述处理器集成于同一容置腔体内部，所述容置腔体固定于所述液位测量管的第二端远离所述第一端的一侧。可选地，其中：所述容置腔体包括彼此隔离的第一气室、第二气室和第一腔体，沿所述容置腔体的长度方向，所述第一气室位于所述第一静压传感器远离所述第一腔体的一侧，所述第二气室位于所述第二静压传感器远离所述第一腔体的一侧；所述第一静压传感器与所述第一气室相连通，所述第二静压传感器与所述第二气室相连通，所述温度传感器和所述处理器位于所述第一腔体内；所述第二端朝向所述第一气室的一侧包括第一透气孔，所述第一气室朝向所述液位测量管的一侧包括第二透气孔，所述第二透气孔与所述第一透气孔连通，所述第一静压传感器通过所述第一透气孔和所述第二透气孔与所述液位测量管的管腔相连通；所述第二气室远离所述第一气室的一侧包括第三透气孔，所述第二静压传感器通过所述第三透气孔与外界大气相连通。可选地，其中：所述第一静压传感器、所述第二静压传感器、所述温度传感器和所述处理器集成于同一容置腔体内部，所述容置腔体固定于所述液位测量管的管腔中靠近所述第二端的一侧。可选地，其中：所述容置腔体包括彼此隔离的第一气室、第二气室和第一腔体，沿所述容置腔体的长度方向，所述第一气室位于所述第一静压传感器远离所述第一腔体的一侧，所述第二气室位于所述第二静压传感器远离所述第一腔体的一侧；所述第一静压传感器与所述第一气室相连通，所述第二静压传感器与所述第二气室相连通，所述温度传感器和所述处理器位于所述第一腔体内；；所述第一气室朝向所述第一端的一侧包括第四透气孔，所述第一静压传感器通过所述第四透气孔与所述液位测量管的管腔相连通；所述液位测量管的第二端包括第五透气孔，所述第二静压传感器通过所述第五透气孔与外界大气相连通。可选地，其中：所述液位测量管包括金属材料，所述金属材料为抗腐蚀金属材料，或者，在所述金属材料的表面覆有抗腐蚀材料。可选地，其中：沿所述液位测量管的长度方向，所述豁口的高度为L1，其中，2mm≤L1≤3mm。第二方面，本申请提供一种基于上述任一所述的非接触式静压液位计的液位测量方法，其中所述非接触式静压液位计包括：液位测量管、第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器，所述液位测量方法包括：将所述液位测量管的第一端置入待测液体所在容器的底部，并使得所述液位测量管与待测液体的液面垂直，所述第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器位于所述待测液体液面之外；所述第一静压传感器实时采集所述液位测量管的管腔内空气的绝对压强P内，所述第二静压传感器实时采集外界大气的绝对压强P外，所述温度传感器实时采集热力学温度；所述处理器周期性采集所述第一静压传感器、所述第二静压传感器和所述温度传感器的数据，并计算液位深度，具体为：当P内＝P外时，液位深度小于等于所述液位测量管的豁口高度L1；当P内≠P外时，待测液体进入所述液位测量管中且位于所述液位测量管中的液体的深度大于所述豁口高度L1，假设位于所述液位测量管中的液体与位于所述液位测量管外的液体的深度差为h1，则h1＝(P内1-P外)/ρg，其中，P内1为第一静压传感器当前测量的所述液位测量管的管腔内空气的绝对压强，P外为第二静压传感器当前测量的大气的绝对压强，ρ为待测液体的密度，g为9.8N/kg；根据公式P内0×L0/T0＝P内1×(L0-△L)/T1，计算得到液位测量管内的液体的深度△L，其中，L0为液位测量管气室的初始长度，P内0为所述处理器最后一次测得P内＝P外时液位测量管内的绝对压强，T0为所述处理器最后一侧测得P内＝P外时的热力学温度，P内1为当前液位测量管内的绝对压强，T1为当前测得的热力学温度；根据公式H＝h1+△L+L1得到液位深度H。可选地，其中：所述处理器获得最后一次测得P内＝P外时液位测量管内的绝对压强以及最后一次测得P内＝P外时的热力学温度的方法为：处理器按照每100ms采集一次的周期，采集所述第一静压传感器、所述第二静压传感器和所述温度传感器的数据，得到当前大气压的绝对压强P外、液位测量管内的绝对压强P内以及当前热力学温度T；当P内＝P外，则把当前读取的P内存储为P内0，T存储为T0；每隔0.1s的周期更新一次P内0和T0，直到P内≠P外；当P内≠P外时，不再更新P内0和T0，当首次检测到P内≠P外时，最新更新的P内0和T0即为最后一次测得P内＝P外时液位测量管内的绝对压强以及最后一次测得P内＝P外时的热力学温度。与现有技术相比，本申请所述的非接触式静压液位计及液位测量方法，达到了如下效果：本申请所提供的非接触式静压液位计及液位测量方法，液位计包括液位测量管、处理器和与处理器电连接的三个传感器，三个传感器分别是用于测量液位测量管管腔内部压强的第一静压传感器、用于测量大气压强的第二静压传感器和用于测量热力学温度的温度传感器；在测量待测液体的液位时，只需将液位测量管的第一端以垂直于待测液体液面的方向置于待测液体底部即可，处理器和三个传感器均处于待测液体的外部，而不会进入待测液面内，因此各传感器均不会受到待测液体的性质、水流冲击等因素的影响，从而有利于提升液位测量结果的准确性。此外，本申请利用各传感器获得的压强数据和温度数据，结合对应的公式即可计算出液位深度，使用方便简单，而且还不会增加静压液位计的成本。附图说明此处所述明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式静压液位计，其特征在于，包括：液位测量管、第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器，所述第一静压传感器、所述第二静压传感器和所述温度传感器分别与所述处理器电连接；所述液位测量管包括沿其长度方向设置的第一端和第二端，所述第一端包括一敞口以及与所述敞口连通且位于所述液位测量管侧壁的豁口；所述第一端用于置于待测液体底部，所述液位测量管的长度大于所述待测液体的液位深度；当将所述第一端置于待测液体底部时，所述第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器位于待测液体的液面远离所述第一端的一侧；所述第一静压传感器与所述液位测量管的管腔相连通，用于采集所述液位测量管的管腔内空气的绝对压强；所述第二静压传感器与外界大气连通，用于采集所述液位测量管外部大气的绝对压强；所述温度传感器用于采集热力学温度。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式静压液位计，其特征在于，包括：液位测量管、第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器，所述第一静压传感器、所述第二静压传感器和所述温度传感器分别与所述处理器电连接；所述液位测量管包括沿其长度方向设置的第一端和第二端，所述第一端包括一敞口以及与所述敞口连通且位于所述液位测量管侧壁的豁口；所述第一端用于置于待测液体底部，所述液位测量管的长度大于所述待测液体的液位深度；当将所述第一端置于待测液体底部时，所述第一静压传感器、第二静压传感器、温度传感器和处理器位于待测液体的液面远离所述第一端的一侧；所述第一静压传感器与所述液位测量管的管腔相连通，用于采集所述液位测量管的管腔内空气的绝对压强；所述第二静压传感器与外界大气连通，用于采集所述液位测量管外部大气的绝对压强；所述温度传感器用于采集热力学温度。2.根据权利要求1所述的一种非接触式静压液位计，其特征在于，所述第一静压传感器、所述第二静压传感器、所述温度传感器和所述处理器集成于同一容置腔体内部，所述容置腔体固定于所述液位测量管的第二端远离所述第一端的一侧。3.根据权利要求2所述的一种非接触式静压液位计，其特征在于，所述容置腔体包括彼此隔离的第一气室、第二气室和第一腔体，沿所述容置腔体的长度方向，所述第一气室位于所述第一静压传感器远离所述第一腔体的一侧，所述第二气室位于所述第二静压传感器远离所述第一腔体的一侧；所述第一静压传感器与所述第一气室相连通，所述第二静压传感器与所述第二气室相连通，所述温度传感器和所述处理器位于所述第一腔体内；所述第二端朝向所述第一气室的一侧包括第一透气孔，所述第一气室朝向所述液位测量管的一侧包括第二透气孔，所述第二透气孔与所述第一透气孔连通，所述第一静压传感器通过所述第一透气孔和所述第二透气孔与所述液位测量管的管腔相连通；所述第二气室远离所述第一气室的一侧包括第三透气孔，所述第二静压传感器通过所述第三透气孔与外界大气相连通。4.根据权利要求1所述的一种非接触式静压液位计，其特征在于，所述第一静压传感器、所述第二静压传感器、所述温度传感器和所述处理器集成于同一容置腔体内部，所述容置腔体固定于所述液位测量管的管腔中靠近所述第二端的一侧。5.根据权利要求4所述的一种非接触式静压液位计，其特征在于，所述容置腔体包括彼此隔离的第一气室、第二气室和第一腔体，沿所述容置腔体的长度方向，所述第一气室位于所述第一静压传感器远离所述第一腔体的一侧，所述第二气室位于所述第二静压传感器远离所述第一腔体的一侧；所述第一静压传感器与所述第一气室相连通，所述第二静压传感器与所述第二气室相连通，所述温度传感器和所述处理器位于所述第一腔体内；；所述第一气室朝向所述第一端的一侧包括第四透气孔，所述第一静压传感器通过所述第四透气孔与所述液位测量管的管腔相连通；所述液位测量管的第二端包括第五透气孔，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝敬全，赵吉祥，侯绪彬，王淑平，马述杰，
申请(专利权)人：泰华智慧产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37