液位测量装置的制作方法

本公开涉及测控技术领域，尤其涉及一种液位测量装置。

背景技术：

现有自动液位测量装置主要分机械电传方式和雷达测量装置，其中，机械电传方式，在液面表面设置可随液面浮动的浮标，浮标运动到不同位置会产生大小不同电信号，最终将电信号转换为液位信号；雷达测量装置通过雷达波的反射时间差计算实际液位。

不管哪种方式，都必须将测量装置与液体接触，或者，暴漏在液体周边环境中，例如：机械电传方法中的浮标容易受到液体腐蚀、结垢等原因导致液位测量失效，雷达测量装置需要安装在液面上方，容易受蒸汽影像损坏，导致液位测量失效。由于前述测量方式中内部带有电子元件的装置极易受到液体的污染或腐蚀，进而导致最终测量结果失灵失效。

技术实现要素：

本实用新型实施例中提供了一种液位测量装置，以解决现有技术中的液位测量装置中电子元件受液体污染或腐蚀而导致的失灵失效的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：

一种液位测量装置，用于测量被测容器内液体的液面位置，包括：气囊、压板、连接软管、压力变送器和液位计算器，其中，

所述压板固定在所述被测容器内；

所述气囊与所述压板相固定；

所述连接软管的一端与所述气囊密封连接，且所述连接软管的内腔与所述气囊中的空腔相连通；

所述压力变送器位于所述被测容器外，所述压力变送器的测压接口与所述连接软管的另一端密封连接，且所述连接软管的内腔与所述测压接口内的空腔相连通，所述压力变送器的对比接口与所述被测容器内空间相连通；

所述液位计算器的信号输入端与所述压力变送器的压力信号输出端相连接，所述液位计算器接收所述压力变送器输出的检测压力值，并且计算与所述检测压力值对应的被测容器内液体的液面的检测高度值。

可选地，所述压板水平固定在所述被测容器内；所述气囊固定在所述压板的下表面。

可选地，所述气囊为片状气囊，且所述片状气囊的一个侧面与所述压板的下表面相接触。

可选地，所述气囊内腔中设置有多条连通的导气纹路。

可选地，所述气囊在所述被测容器内的位置低于所述被测容器内最低液面的位置。

可选地，所述气囊上表面与所述被测容器内最低液面之间的距离大于等于10厘米。

可选地，所述气囊内预先冲有预设压力值的气体；所述预设压力值大于所述被测容器内空间的压力值。

可选地，所述气囊外壁的耐压阈值大于所述气囊在所述被测容器内液体产生的最大压力值；

所述连接软管外壁的耐压阈值大于所述气囊在所述被测容器内液体产生的最大压力值。

可选地，所述气囊的外壁厚度为0.5厘米～1厘米。

可选地，所述液位计算器位于所述被测容器外。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例提供的该液位测量装置，由于气囊被压板固定在被测容器内部，并且通过连接软管将气囊收到的压力传导到位于被测容器外的压力变送器，进而由液位计算器计算得到被测容器内液体的液位高度。可见，在本实用新型中，只有气囊、连接软管与液体接触，并且气囊和连接软管均是固定的，无需移动，因此，该液位测量装置，不仅可以避免电子元件与液体接触或暴漏在液体环境周围，而且位于液位内部件均固定且不受液体腐蚀，所以，该液位测量装置可以长期、高效地对液体液面高度进行测量，不仅可以保证测量结果的精准性，而且维护成本低。

一种压力测量装置，用于测量被测容器内液体的压力，包括：气囊、压板、连接软管和压力变送器，其中，

所述压板固定在所述被测容器内；

所述气囊与所述压板相固定；

所述连接软管的一端与所述气囊密封连接，且所述连接软管的内腔与所述气囊中的空腔相连通；

所述压力变送器位于所述被测容器外，所述压力变送器的测压接口与所述连接软管的另一端密封连接，且所述连接软管的内腔与所述测压接口内的空腔相连通，所述压力变送器的对比接口与所述被测容器内空间相连通。

可选地，所述压板水平固定在所述被测容器内；所述气囊固定在所述压板的下表面。

可选地，所述气囊为片状气囊，且所述片状气囊的一个侧面与所述压板的下表面相接触。

可选地，所述气囊内腔中设置有多条连通的导气纹路。

可选地，所述气囊在所述被测容器内的位置低于所述被测容器内最低液面的位置。

可选地，所述气囊上表面与所述被测容器内最低液面之间的距离大于等于10厘米。

可选地，所述气囊内预先冲有预设压力值的气体；所述预设压力值大于所述被测容器内空间的压力值。

可选地，所述气囊外壁的耐压阈值大于所述气囊在所述被测容器内液体产生的最大压力值；

所述连接软管外壁的耐压阈值大于所述气囊在所述被测容器内液体产生的最大压力值。

可选地，所述气囊的外壁厚度为0.5厘米～1厘米。

一种液位测量装置，用于测量被测容器内液体的液面位置，包括：液位计算器、存储器和前述任一项所述的压力测量装置，其中，

所述液位计算器的第一信号输入端与所述压力变送器的压力输出端相连接；

所述存储器内存储有所述被测容器内液体的密度值、初始液面高度值和初始压力值；

所述液位计算器的信号输入端与所述压力变送器的压力信号输出端相连接，所述液位计算器接收所述压力变送器输出的检测压力值，并且利用所述检测压力值、密度值、初始液面高度值和初始压力值，计算与所述检测压力值对应的被测容器内液体的液面的检测高度值。

可选地，所述液位计算器位于所述被测容器外。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种液位测量装置的安装示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的液位测量装置的安装示意图。在图1中，6为被测容器，7为被测容器内的液体的液面位置。

如图1所示，本实用新型实施例提供的液位测量装置包括：气囊1、压板2、连接软管3、压力变送器4和液位计算器5，其中，压板2固定在被测容器6内；气囊1与压板2相固定；连接软管3的一端与气囊1密封连接，且所述连接软管3的内腔与所述气囊1中的空腔相连通；所述压力变送器4位于所述被测容器外，所述压力变送器4的测压接口与所述连接软管的另一端密封连接(图中未示出)，且所述连接软管3的内腔与所述测压接口内的空腔相连通(图中未示出)，所述压力变送器4的对比接口与所述被测容器6内空间相连通，所述液位计算器5的信号输入端与所述压力变送器4的压力信号输出端相连接，所述液位计算器接收所述压力变送器输出的检测压力值，并且计算与所述检测压力值对应的被测容器内液体的液面的检测高度值。

压板2固定在被测容器6内。压板2的作用是为气囊1提供支撑，在本实用新型实施例中，压板2可以固定在被测容器6的内侧壁上，也可以通过支架或其它机构与被测容器6的底部固定。为了避免压板2被液体浸泡而损坏，在本实用新型实施例中，压板2的材质可以选用不透水、不过油且耐酸碱腐蚀的材料。

气囊1与压板2相固定，这样气囊1就可以通过压板固定在被测容器6内部。气囊1的作用是承受被测容器6内的液体的压力，并且将压力通过连接软管传递到压力变送器。为了避免气囊1与压板2相分离，在本实用新型实施例中，气囊1固定在压板2的下表面，这样气囊1会在浮力的作用下压紧在压板2的下表面，使得气囊1和压板2固定紧密。

同样为了避免气囊1被液体浸泡而损坏，在本实用新型实施例中，气囊1的材质可以选用不透气、不透水、不过油且耐酸碱腐蚀的材料。

在本实用新型一些实施例中，气囊采用片状气囊，即气囊为扁平状结构，并且片状气囊的一个侧面与压板的下表面相接触。由于气囊采用单一腔室，在压力作用下容易出现局部塌陷，进而导致气囊固定后不稳定或者受压后气压不稳定，为此，在本实用新型一些实施例中，气囊内腔中可以设置多条连通的导气纹路，也即将气囊内腔分隔成多个相分离但又连通的充气室，这样使得气囊在受压后更加稳定。

为了保证气囊始终位于被测容器内的液体中，在本实用新型实施例中，气囊在所述被测容器内的位置低于被测容器6内最低液面的位置。可选地，气囊的上表面距离被测容器内最低液面之间的距离大于等于10cm。

为了提高气囊对压力的灵敏度，在本实用新型实施例中，还可以在气囊内预先冲有预设压力值的气体，这样，即使被测容器内的液体的高度在最低液面位置，那么气囊以及连接软管内的压力也会高于液体自身所给气囊的压力，进而使得压力变化时更加灵敏，使得测量结果更加准确。

为了避免气囊在被测容器内液体的压力作用下被破坏，在本实用新型实施例中，气囊外壁的耐压阈值大于所述气囊在所述被测容器内液体产生的最大压力值，例如：所述气囊的外壁厚度可以为0.5厘米～1厘米。

连接软管3为中空的柔性管道，连接软管的内径为2毫米～3毫米。连接软管3的一端与气囊相连通，例如：在气囊上可以设置有气嘴，连接软管与气嘴密封连接。连接软管的管壁也具有一定的耐压能力，具体为：耐压阈值大于所述气囊在所述被测容器内液体产生的最大压力值。另外，连接软管的材质还要求具备不透气、不透水、不过油、耐酸碱腐蚀的能力。

压力变送器4为常见的压差式压力测量仪，其连接方式以及工作原理为本领域普通技术人员所熟知，在此不再赘述。当气囊收到液体压力后，气体通过连接软管进入到压力变送器4的测压接口内。

在液位计算器5内存储有被测容器内液体的密度值ρ，另外，在液位计算器5内还存储有被测容器内液体的初始液面高度值H₀以及液体的初始液面高度值对应的初始压力值P₀。当液位计算器5接收到压力变送器输出的检测压力值后，利用密度值、初始液面高度值和初始压力值来检测此时液面对应的检测高度值。

高度值可以是以被测容器的开口为基准，也可以以被测容器的底部为基准，在本实用新型实施例中，以被测容器的底部为基准为例进行说明。

压强公式为P＝ρgh，所以初始压力值P₀＝ρgH₀；

相应地，当前检测时液面对应的检测压力值P₁＝ρgH₁。

所以，H₁＝(P_1*H₀)/P₀

因此，利用上述公式，即可计算得到当前检测液面对应的检测高度值。

在本实用新型实施例液位计算器5可以为工业计算机，也可以为单片机或其它具有计算能力的电子仪器。另外，在液位计算器5内还可以设置有存储器，用于存储被测容器内液体的密度值ρ，被测容器内液体的初始液面高度值H₀以及液体的初始液面高度值对应的初始压力值P₀。

本公开实施例提供的该液位测量装置，由于气囊被压板固定在被测容器内部，并且通过连接软管将气囊收到的压力传导到位于被测容器外的压力变送器，进而由液位计算器计算得到被测容器内液体的液位高度。可见，在本实用新型中，只有气囊、连接软管与液体接触，并且气囊和连接软管均是固定的，无需移动，因此，该液位测量装置，不仅可以避免电子元件与液体接触或暴漏在液体环境周围，而且位于液位内部件均固定且不受液体腐蚀，所以，该液位测量装置可以长期、高效地对液体液面高度进行测量，不仅可以保证测量结果的精准性，而且维护成本低。

本实用新型还提供一种压力测量装置，如图1所示，该压力测量装置可以包括：气囊1、压板2、连接软管3和压力变送器4，其中，压板2固定在被测容器6内；气囊1与压板2相固定；连接软管3的一端与气囊1密封连接，且所述连接软管3的内腔与所述气囊1中的空腔相连通；所述压力变送器4位于所述被测容器外，所述压力变送器4的测压接口与所述连接软管的另一端密封连接(图中未示出)，且所述连接软管3的内腔与所述测压接口内的空腔相连通(图中未示出)，所述压力变送器4的对比接口与所述被测容器6内空间相连通。

压力变送器4的作用是将连接软管3内的压力与对比接口内的压力进行比较，计算得到连接软管3内的气体压力值，并转换为表征压力值的电信号。

有关压力测量装置的各部分的详细描述，详细可参见上述图1中有关液位测量装置中的描述，在此不再赘述。

在压力测量装置的基础上，本实用新型还提供一种液位测量装置，该液位测量装置可以包括：

液位计算器、存储器和前述任一项所述的压力测量装置，其中，

所述液位计算器的第一信号输入端与所述压力变送器的压力输出端相连接；

所述存储器内存储有所述被测容器内液体的密度值、初始液面高度值和初始压力值；

所述液位计算器的信号输入端与所述压力变送器的压力信号输出端相连接，所述液位计算器接收所述压力变送器输出的检测压力值，并且利用所述检测压力值、密度值、初始液面高度值和初始压力值，计算与所述检测压力值对应的被测容器内液体的液面的检测高度值。

可选地，所述液位计算器位于所述被测容器外。

液位计算器的计算过程，可参见前述有关图1中的公式的推导过程，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。