专利名称：一种测量导电液体液位的方法
技术领域：
本发明属于液位测控领域。
对于导电液体液位的测量，广泛使用电导式，即利用液体能导电的特性，将两个或多个相互绝缘的金属制造的检测电极置于一定位置，当检测电极浸入液体时，浸入液体中的检测电极之间的电阻变得很小，这样通过测量检测电极之间的电阻变化就可得知液位高低。例如授权公告号为2283274的中国专利“电子水位传感器”说明书中描述的内容将检测电极之间的电阻大小通过555时基电路及其控制的末级三极管转换为开关信号控制继电器动作，达到检测和控制水位的目的；以及授权公告号为2039793的中国专利“锅炉水位、蒸汽压力自动控制装置”说明书中描述的内容一组检测电极与水液面组成电气开关，把液面位置转换成电气开关信号驱动水泵电机实现对水位的自动控制。
电导式测量液位的方法具有电路简单、成本低的特点，因此被广泛使用。但是，由于电导式测量液位时需要在检测电极之间施加有一定的电压，并浸入导电液体中，电解作用会大大加快检测电极的腐蚀速度，使检测电极在短时间内失效。
本发明的目的就是提供一种测量导电液体液位的方法，采用这种方法能基本消除电解作用对检测电极使用寿命的影响。
本发明的技术方案是在测量液位的检测电极之间施加具有一定宽度和一定周期的脉冲电压，将检测电极之间的电阻大小转换为液位信号。
在大多数情况下，液位是缓慢变化的，因此，可以以一定的周期在检测电极之间施加持续时间很短的脉冲电压，并在电压持续期间检测液位信号，这样，在检测电极之间施加电压的时间大大减少，甚至可以忽略不计，从而基本消除了电解作用对检测电极使用寿命的影响。
施加在检测电极之间的脉冲电压正负方向可以是相同的，即每个脉冲电压的正负方向相同；也可以是不同方向的，即各个脉冲电压的正负方向不相同。
电压脉冲的宽度和周期及其比值可以根据具体情况确定。当液位变化比较快时，周期应较短，如0.01秒至1秒；而在液位变化比较缓慢时，周期可较长，如数秒至数十分钟；当环境干扰较强时，脉冲宽度应较宽，而在环境干扰较弱时，脉冲宽度应较窄；脉冲宽度和周期的比值通常应尽量小，一般小于0.02。
施加在检测电极之间的电压采用脉冲电压后，由于在检测电极上施加电压的时间很短，甚至可以忽略不计，因而可以基本避免电解作用对检测电极的腐蚀。假设检测电极只受到电解一种腐蚀，在连续施加电压的情况下，寿命为10天，如果采用本发明的方法，施加脉冲宽度与脉冲周期之比为1∶1000的脉冲电压，则该检测电极的寿命将增加到10天的1000倍，约为27年。可见本方法能最大限度地消除电解作用对检测电极的腐蚀。
图1是本发明的技术方案示意图。
图2是本发明实施例1示意图。
图3是本发明实施例2示意图。
图4是本发明实施例3示意图。
图5是本发明实施例4示意图。
图6是单片机输出脉冲电压及测量液位信号的流程图。
下面结合附图做进一步说明附图1是本发明的技术方案示意图。当液位没有到达检测电极1的位置时，两个检测电极之间的电阻很大；当液位到达检测电极1的位置时，两个检测电极之间的电阻很小。工作时脉冲电压施加在检测电极2和检测电极1之间，在脉冲电压持续期间里，将检测电极2和检测电极1之间的电阻大小转换为电信号。如果每个脉冲的宽度相对于脉冲周期来说很小，甚至可以忽略不计，则在检测电极2和检测电极1之间施加电压的时间总和相对于总的工作时间也很小，甚至可以忽略不计；而电解作用对检测电极的腐蚀程度与在检测电极之间施加电压的时间成正比，施加电压的时间越长，检测电极被腐蚀的程度越大；反之，施加电压的时间越短，检测电极被腐蚀的程度越小，因此，电解作用对检测电极的腐蚀程度也很小，甚至可以忽略不计；这样，就基本消除了电解作用对检测电极的腐蚀。
如果检测电极是多个时，可将其中一个检测电极作为公共检测电极，在公共检测电极与其它检测电极之间同时施加脉冲电压，或者分别在其它检测电极与公共检测电极之间施加脉冲电压。
实施本发明的最好方式是采用微控制器，即单片机。大部分单片机的指令周期都能够小于1微秒，可编程控制输出脉冲电压，输出脉冲电压及测量液位信号的程序流程图如附图6所示，其中的延时时间可根据需要增加或减少。
实施例1对于能输出足够驱动电流的单片机，可采用直接驱动方式，如附图2所示单片机3的I/O口4与电阻6的一端相连，电阻6的另一端与检测电极7和单片机3的另一个I/O口5相连，检测电极8接地。当检测电极7和检测电极8浸入液体时，两检测电极之间的电阻很小，则单片机3的I/O口5将被拉为低电平，只要在I/O口4输出高电平时判断单片机3的I/O口5的电平高低就可得知液位是否到达检测电极7所在的位置。
实施例2对于不能输出足够驱动电流的单片机可采用间接驱动方式，如附图3所示增加一只三极管10做为电源9的控制开关，由单片机11的一个I/O口12驱动三极管10输出脉冲电压，其它原理同实施例1。
实施例3对于内置A/D转换器的单片机可采用如附图4所示方式单片机18的一个I/O口15向检测电极17施加脉冲电压。如果检测电极14浸入液体中，由于液体的导电作用，在单片机18的I/O口15输出高电平时，有电流流过电阻13，在电阻13两端会有一定电压，该电压经过A/D输入口16输入单片机18内进行A/D转换，根据A/D转换的值就可判断液体是否到达检测电极14的位置。
实施例4如附图5用单片机21的一个I/O口19输出脉冲电压到检测电极23，而另一个I/O口20用于判断检测电极22上是否有脉冲电压。在I/O口19输出脉冲电压时，根据检测电极22上是否有脉冲电压，可得知液体是否到达检测电极22的位置。
权利要求
一种测量导电液体液位的方法，利用导电液体的导电性，在检测液位的检测电极之间施加电压信号，将检测电极之间电阻的大小转换为反映液位高低的电信号，其特征是施加在检测电极上的电压信号采用具有一定宽度和一定周期的脉冲电压。
全文摘要
本发明属于液位测控领域,利用导电液体的导电性将检测电极的电阻大小转换成液位信号,其特征在于:施加在检测电极上的电压信号采用具有一定宽度和一定周期的脉冲电压。本方法基本消除了电解作用对检测电极的腐蚀。适用于各种导电液体的液位控制。
文档编号G01F23/24GK1362616SQ0110007
公开日2002年8月7日 申请日期2001年1月8日 优先权日2001年1月8日
发明者王晓峰 申请人:王晓峰