一种液位检测方法技术

本发明专利技术公开了一种液位检测方法，属于液位检测技术领域，方法包括：建立关于浮子液位计的单自由度阻尼振动模型，确定单自由度运动微分方程；进而确定关于单自由度阻尼振动模型的总响应方程并求解其参数；确定针织机主轴电机振动导致的电机振动激振力；确定其产生的大幅低频重力波和微幅振动产生的法拉第波，进而确定油液波动幅值和表面波角速度，建立表面波波动方程，结合阿基米德浮力原理建立浮子浮力波动方程；引入巴特沃斯型滤波器，以Sallen

【技术实现步骤摘要】
一种液位检测方法


[0001]本专利技术属于液位检测
，具体涉及一种液位检测方法。

技术介绍

[0002]随着传感器技术与自动控制技术的快速发展，对液位检测精度也提出了更高的要求，液位测量的方法接连不断地出现，主要可分为定点液位测量和连续液位测量两大主要类型。液位检测技术主要包括浮子液位计测量法、压差法、电容测量法、电阻测量法、磁致伸缩法、磁翻板法、超声波液位测量法、雷达波反射测量法、激光液位测量法、光纤测量法、伺服液位计法等。为满足现场液位测量要求，结合实际情况，对检测介质及环境、技术可行性、检测精度要求、经济合理性等方面进行系统论证分析，采用电阻式浮子液位计的连续液位测量方法，对喷雾式加油机油位进行实时测量。
[0003]喷雾式加油机置于针织圆纬机内部，进行喷雾加油润滑工作。针织圆纬机在正常运转过程中产生机械振动会影响加油机正常运行，机械振动经物理结构传导至加油机内部存储的润滑油液，对表层油液波动具有放大作用，产生的较大油液表面波动直接影响浮子液位计的检测精度，导致浮子式液位计传感器采样数据与实际存在偏差，从而影响后续油液测量数据准确性。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的针织圆纬机在正常运转过程中产生机械振动会影响加油机正常运行，机械振动经物理结构传导至加油机内部存储的润滑油液，对表层油液波动具有放大作用，产生的较大油液表面波动直接影响浮子液位计的检测精度，导致浮子式液位计传感器采样数据与实际存在偏差，从而影响后续油液测量数据准确性的技术问题，本专利技术提供一种液位检测方法。
[0005]本专利技术提供一种液位检测方法，应用于浮子液位检测器，方法包括：
[0006]S101：以浮子的平衡位置为坐标原点，以浮子液位计在竖直方向上的振动特性为研究对象，在考虑油液对浮子的阻尼效应的基础上，建立关于浮子液位计的单自由度阻尼振动模型，并确定单自由度阻尼振动模型的单自由度运动微分方程；
[0007]S102：根据油液对浮子的阻尼效应和单自由度运动微分方程，确定关于单自由度阻尼振动模型的总响应方程，其中，总响应方程包括瞬态响应方程和稳态响应方程；
[0008]S103：求解总响应方程的方程参数，其中，方程参数包括粘性阻尼系数和垂向静水回复力刚度系数；
[0009]S104：确定针织机的主轴电机振动导致的电机振动激振力；
[0010]S105：确定电机振动激振力在壳液耦合系统中大幅振动产生的大幅低频重力波和微幅振动产生的法拉第波，根据大幅低频重力波与油液波动幅值之间的关联关系，确定在大幅低频重力波下的油液波动幅值，根据电机振动激振力的激振频率确定法拉第波的波动频率，根据法拉第波的波动频率确定表面波角速度；
[0011]S106：根据油液波动幅值和表面波角速度，建立表面波波动方程；
[0012]S107：根据阿基米德浮力原理和表面波波动方程，建立油液表面波动引起的浮子浮力波动方程；
[0013]S108：引入巴特沃斯型滤波器，以Sallen
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and
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Key电路为基本拓扑结构建立低通二阶有源滤波器，确定传递函数；
[0014]S109：结合浮子浮力波动方程和稳态响应方程，建立稳态响应曲线，确定波动扰动信号频率；
[0015]S110：根据波动扰动信号频率，对低通二阶有源滤波器进行参数设计，设定传递函数的截止频率；
[0016]S111：采集液位检测原始信号，利用设定后的低通二阶有源滤波器的传递函数对液位检测原始信号进行滤波，去除波动扰动信号频率，得到液位检测信号；
[0017]S112：根据液位检测信号完成液位检测。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0019]在本专利技术中，通过建立关于所述浮子液位计的单自由度阻尼振动模型，通过理论推导获得模型的主要参数，之后对浮子进行包括瞬态振动响应和稳态振动响应的单自由度振动响应分析，确定油液波动的主要影响因素，根据阿基米德浮力原理和所述表面波波动方程，建立油液表面波动引起的浮子浮力波动方程，之后引入巴特沃斯型滤波器，以Sallen
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and
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Key电路为基本拓扑结构建立低通二阶有源滤波器，确定传递函数对液位检测的主要影响过程即稳态响应状态下的带有干扰的原始信号进行滤波，去除所述波动扰动信号频率，降低液位检测误差，提升液位检测精度和准确性，便于浮子液位计的推广使用。
附图说明
[0020]下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本专利技术的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0021]图1是本专利技术提供的一种液位检测方法的流程示意图；
[0022]图2是本专利技术提供的一种浮子液位计的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术提供的一种浮子液位计单自由度阻尼振动模型的结构示意图；
[0024]图4是本专利技术提供的一种油箱内部的结构示意图；
[0025]图5是本专利技术提供的一种浮子二维轴对称模型的结构示意图；
[0026]图6是本专利技术提供的一种主轴电机振动信号测量得到的加速度时域波形图。
[0027]图7是本专利技术提供的一种重力波振幅随激振力的关系曲线示意图。
[0028]图8是本专利技术提供的一种瞬态振动响应分析曲线示意图；
[0029]图9是本专利技术提供的一种稳态振动响应分析曲线示意图；
[0030]图10是本专利技术提供的一种低通二阶滤波器的电路结构示意图。
具体实施方式
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图，并获得其他的实施方式。
[0032]为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与专利技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
[0033]还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0034]在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0035]另外，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液位检测方法，应用于浮子液位检测器，其特征在于，包括：S101：以浮子的平衡位置为坐标原点，以所述浮子液位计在竖直方向上的振动特性为研究对象，在考虑油液对所述浮子的阻尼效应的基础上，建立关于所述浮子液位计的单自由度阻尼振动模型，并确定所述单自由度阻尼振动模型的单自由度运动微分方程；S102：根据油液对浮子的阻尼效应和所述单自由度运动微分方程，确定关于所述单自由度阻尼振动模型的总响应方程，其中，所述总响应方程包括瞬态响应方程和稳态响应方程；S103：求解所述总响应方程的方程参数，其中，所述方程参数包括粘性阻尼系数和垂向静水回复力刚度系数；S104：确定针织机的主轴电机振动导致的电机振动激振力；S105：确定所述电机振动激振力在壳液耦合系统中大幅振动产生的大幅低频重力波和微幅振动产生的法拉第波，根据所述大幅低频重力波与油液波动幅值之间的关联关系，确定在所述大幅低频重力波下的油液波动幅值，根据所述电机振动激振力的激振频率确定法拉第波的波动频率，根据所述法拉第波的波动频率确定表面波角速度；S106：根据所述油液波动幅值和所述表面波角速度，建立表面波波动方程；S107：根据阿基米德浮力原理和所述表面波波动方程，建立油液表面波动引起的浮子浮力波动方程；S108：引入巴特沃斯型滤波器，以Sallen
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Key电路为基本拓扑结构建立低通二阶有源滤波器，确定传递函数；S109：结合所述浮子浮力波动方程和所述稳态响应方程，建立稳态响应曲线，确定波动扰动信号频率；S110：根据所述波动扰动信号频率，对所述低通二阶有源滤波器进行参数设计，设定所述传递函数的截止频率；S111：采集液位检测原始信号，利用设定后的低通二阶有源滤波器的传递函数对所述液位检测原始信号进行滤波，去除所述波动扰动信号频率，得到液位检测信号；S112：根据所述液位检测信号完成液位检测。2.根据权利要求1所述的液位检测方法，其特征在于，所述单自由度运动微分方程具体为：其中，Z表示浮子位移量，表示浮子振动速度，表示浮子振动加速度，F0表示所述浮子受到的激振力最大值，ω表示激振力角频率，M表示浮子质量m1与所述浮子液位计的滑块组件质量m2之和，c表示粘性阻尼系数，k表示垂向静水回复力刚度系数。3.根据权利要求1所述的液位检测方法，其特征在于，所述S102具体包括：S1021：确定浮子有阻尼状态下谐振微分方程的解：其中，X0表示瞬态响应振幅，X表示稳态响应振幅，ω
n
表示浮子无阻尼固有频率，ω
d
表
示浮子有阻尼固有频率，ξ表示阻尼比；S1022：引入浮子液位计单自由度阻尼振动模型的初始条件：S1022：引入浮子液位计单自由度阻尼振动模型的初始条件：Z0表示浮子初始位移，表示浮子初始速度；S1023：确定关于所述单自由度阻尼振动模型的总响应方程Z(t)：4.根据权利要求1所述的液位检测方法，其特征在于，所述S103具体包括：S1031：通过仿真软件建立浮子二维轴对称模型；S1032：基于所述浮子二维轴对称模型的结构形式，假定流体为液相与气相，流动状态为层流流动模式，将移动的湿润壁设置为浮子边界条件；S1033：在所述浮子二维轴对称模型中引入动网格接口、层流两相流接口和相场接口；S1034：初始化相场变量，设置气相为1与液相为
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1，将所述接触界面的接触角设置为均相等，利用所述动网格接口计算得到网格变化边界，利用超细化网格划分所述浮子二维轴对称模型；S1035：对初始化后的所述浮子二维轴对称模型进行仿真模拟，确定浮子自由振动衰减模型；S1036：对所述浮子自由振动衰减模型进行仿真模拟，得到浮子自由振动衰减曲线，确定浮子阻尼振动周期τ
d
和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘琪，陈为政，李昂，汤方卉，蔡肖肖，屠天行，郑悦凯，黄梓涵，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学信息工程学院，
类型：发明
国别省市：