基于激光的阵列式高精度液位测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于激光的阵列式高精度液位测量装置，激光发射器（4）固定安装在浮子（3）上，每个液位测量列（1）上均设有多个液位刻度，每个液位刻度处设有激光接收器（2）；每个液位测量列（1）上相邻的液位刻度保持大间隔，使得液位升降过程中相邻液位刻度之间不残留水珠。本实用新型设置横向排布的液位测量列，以宽度换精度。对于每个液位测量列而言，其上相邻液位刻度保持大间隔，使得液位升降过程中相邻刻度之间不残留水珠，避免残留水珠影响激光的正常发射与接收。利用水会阻隔激光的特性设计本装置，能够接收到激光的接收器位于液位上方，无法接收到激光的接收器位于液位下方，实现简单，使用方便可靠。
【专利说明】
基于激光的阵列式高精度液位测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种液位测量装置，特别是涉及一种基于激光的阵列式高精度液位测量装置。
【背景技术】
[0002]液位测量在各行业中应用广泛，主要应用在明渠、水库、水电站、船闸、栗站等水利、水电、水文室外场合。
[0003]目前，液位传感方式主要有四种:浮球式编码传感器、投入式液位变送器、超声波式液位变送器、雷达式液位变送器。
[0004]浮球式编码传感器利用挂在转轮上的浮球和重锤间的转动来将液位的变化映射到与挂轮同轴的编码器的码值上，从而测量出对应的液位。这种测量方式安全可靠、寿命长;缺点是需要建造专用的测井，通常测井需直径400mm以上，个别场合可以安装直径10mm的测井，但需加装导向轮等改装附件，测井的施工会花费较大的人力、物力，因此施工较麻烦。
[0005]投入式液位变送器则是在钢体变送器内部安置压力应变片，应变片一侧通过带有中空管的电缆与外界大气相通，另一侧则与待测液体接触，利用二侧的压差使应变片变形，从而形成液位对应的mV级电压信号。此种方式施工方便，基本是投入液体即可;缺点是中空管易随电缆弯曲而堵塞，同时，由于应变片长期直接与受侧介质接触，时间长了，会产生表面结垢、模拟单元温漂零漂等现象，从而使测量严重失真。
[0006]超声波式液位变送器安装在液位上方固定位置，通过超声波换能器打出超声波，遇液面折回后，再通过换能器采集到回波，从而确认液位位置。这种方式安装较简单，精度也较好，但受天气影响较大，在恶劣天气中，几乎无法正常使用。
[0007]雷达式液位变送器与超声波式液位变送器工作原理类似，只不过不使用超声波，而是使用雷达波方式。其受天气的影响比超声波方式要小，精度更高。但目前此类设备受限于很高的成本而应用范围较小。
[0008]要想实现高精度的液位测量，相邻液位刻度间距必须足够小，因此在液位升降过程中，相邻刻度之间极易残留水珠，残留的水珠将直接影响激光信号的发射与接收，造成了很大的测量误差。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于激光的阵列式高精度液位测量装置，纵向相邻刻度及横向相邻刻度之间均保持大间隔，避免残留水珠影响激光信号的正常发射与接收;横向相邻液位检测点之间在纵向刻度上保持小间隔，保证高精度。
[0010]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:基于激光的阵列式高精度液位测量装置，包括至少两个横向并排设置的液位测量列、浮子和激光发射器，浮子悬浮于液面上，激光发射器固定安装在浮子上，每个液位测量列上均设有多个液位刻度，每个液位刻度处设有激光接收器;纵向上，每个液位测量列上相邻的液位刻度之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻液位刻度之间不残留水珠;横向上，相邻液位测量列上的相邻液位刻度之间在纵向刻度上保持小间隔△ L，该小间隔△ L保证实现高精度，相邻液位测量列上的相邻液位刻度之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻液位刻度之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。
[0011]所述的液位刻度在横向上规则降序排列，设液位测量列的数量为n，n为大于等于2
的正整数，第一液位测量列上设置的液位刻度分别为L、2L、3L、4L、......、ML，L为正数，M为正整数;第二液位测量列上设置的液位刻度分别为L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML_L/n;第三液位测量列上设置的液位刻度分别为L-2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML-2L/n;……；第11液位测量列上设置的液位刻度分别为L-(n-l)L/n、2L-(n-l)L/n、3L-(n-1)L/n、4L-(n_l)L/n、......、ML_(n_l)L/n。
[0012]所述的液位刻度在横向上规则升序排列，设液位测量列的数量为n，n为大于等于2
的正整数，第一液位测量列上设置的液位刻度分别为L、2L、3L、4L、......、ML，L为正数，M为正整数;第二液位测量列上设置的液位刻度分别为L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n;第三液位测量列上设置的液位刻度分别为L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n;……；第11液位测量列上设置的液位刻度分别为L+ (n_l)L/n、2L+ (n_l)L/n、3L+(n_l)L/n、4L+ (n_l)L/n、......、ML+ (n-l)L/n。
[0013]所述的液位刻度在横向上无规则排列，但每个液位刻度对应的液位高度已知。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015]I)如果每个液位测量列上的测量精度是lcm，设置100个液位测量列，第一列上刻度依次为0cm、lcm、2cm......，第二列上刻度依次为0.01cm、l.01cm、2.01cm......，第三列上刻度依次为0.02 cm、1.02 cm、2.02 cm......，第九十九列上刻度依次为0.98cm、1.98 cm、
2.98cm......，第一百列上刻度依次为0.99cm、1.99cm、2.99cm......。这样通过横向和纵向的点阵定位就可以实现精度达0.0lcm的液位测量。
[0016]为了实现高精度测量，可以尽量多的设置横向排布的液位测量列，以宽度换精度。
[0017]2)横向相邻液位刻度之间、纵向相邻液位刻度之间均保持大间隔，该大间隔使得液位升降过程中相邻液位刻度之间不残留水珠，避免残留水珠影响激光信号的正常发射与接收。横向相邻液位刻度之间在纵向刻度上保持小间隔，保证了高精度。
[0018]3)利用有色液体会阻隔激光信号的特性设计本装置，能够接收到激光发射器所发射激光的接收器位于液位上方，无法接收到激光发射器所发射激光的接收器位于液位下方，以此实现液位的检测，实现简单，使用方便可靠。
【附图说明】
[0019]图1为单列式液位测量装置示意图；
[0020]图2为本实用新型阵列式高精度液位测量装置示意图；
[0021]图3为图2的局部放大图；
[0022]图中，1-液位测量列，2-激光接收器，3-浮子，4-激光发射器，5-水珠。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0024]如图1所示，对于单列式液位测量装置而言，要想实现高精度的液位测量，相邻液位刻度之间间距必须足够小，因此在液位升降过程中，相邻刻度之间(如图1中3.3cm与3.4cm刻度之间、3.4cm与3.5 cm刻度之间)极易残留水珠5，水珠5的存在将直接影响3.4cm与
3.5cm刻度处激光接收器2对激光发射器4所发出激光信号的接收，导致测量误差。
[0025]如图2所示，基于激光的阵列式高精度液位测量装置，包括至少两个横向并排设置的液位测量列1、浮子3和激光发射器4，浮子3悬浮于液面上，激光发射器4固定安装在浮子3上，每个液位测量列I上均设有多个液位刻度，每个液位刻度处设有激光接收器2。
[0026]如图2和图3所示，纵向上，每个液位测量列I上相邻的液位刻度之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻液位刻度之间不残留水珠;横向上，相邻液位测量列I上的相邻液位刻度之间在纵向刻度上保持小间隔A L，该小间隔△ L保证实现高精度，相邻液位测量列I上的相邻液位刻度之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻液位刻度之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。
[0027]所述的液位刻度在横向上可以规则降序排列，设液位测量列I的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的液位刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的液位刻度分别为L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML-L/n;第三液位测量列上设置的液位刻度分别为L-2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML-2L/n;……；第η液位测量列上设置的液位刻度分别为L_(n_l )L/n、2L-(n_l)L/n、3L-(n_l)L/n、4L-(n_l)L/n、......、ML_(n_l)L/n。
[0028]例如，如图2所示，液位测量列I的数量为10列，第一液位测量列上设置的刻度分别为1.0cm、2.0cm、3.0cm、4.0cm......;第二液位测量列上设置的刻度分别为I.9cm、2.9cm、
3.9cm……；第三液位测量列上设置的刻度分别为1.8cm,2.8cm,3.8cm……；第四液位测量列上设置的刻度分别为1.7Cm、2.7Cm、3.7Cm……；第五液位测量列上设置的刻度分别为
1.6cm、2.6cm、3.6cm......;第六液位测量列上设置的刻度分别为1.5cm、2.5cm、3.5cm......;
第七液位测量列上设置的刻度分别为1.4Cm、2.4Cm、3.4Cm……；第八液位测量列上设置的刻度分别为1.3cm,2.3cm,3.3cm……；第九液位测量列上设置的刻度分别为1.2cm,2.2cm、3.2cm……；第十液位测量列上设置的刻度分别为1.lcm,2.lcm,3.1cm……。每一列上相邻刻度间隔都保持在Icm的大间隔，相邻刻度之间是不易产生水珠的。当液位处于如图2所示的位置时，3.3cm液位刻度处的激光接收器2无法收到激光发射器4所发出的激光，说明液位没过了3.3cm，而3.4cm液位刻度处的激光接收器2可以收到激光发射器4所发出的激光，说明液位未没过3.4cm，因此得到结果:液位在3.3cm~3.4cm之间。
[0029]所述的液位刻度在横向上也可以规则升序排列，设液位测量列I的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的液位刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的液位刻度分别为L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n;第三液位测量列上设置的液位刻度分别为L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n;……；第n液位测量列上设置的液位刻度分别为L+(n_l )L/n、2L+(n_l)L/n、3L+(n_l)L/n、4L+(n_l)L/n、......、ML+(n_l)L/n。
[0030]所述的液位刻度在横向上也可以无规则排列，因为每个液位刻度对应的液位高度都是已知的，只要确定点位就可以确定液位高度。
[0031]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.基于激光的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于:包括至少两个横向并排设置的液位测量列(I)、浮子(3)和激光发射器(4)，浮子(3)悬浮于液面上，激光发射器(4)固定安装在浮子(3)上，每个液位测量列(I)上均设有多个液位刻度，每个液位刻度处设有激光接收器(2);纵向上，每个液位测量列(I)上相邻的液位刻度之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻液位刻度之间不残留水珠;横向上，相邻液位测量列(I)上的相邻液位刻度之间在纵向刻度上保持小间隔△ L，该小间隔△ L保证实现高精度，相邻液位测量列(I)上的相邻液位刻度之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻液位刻度之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量； 所述的液位刻度在横向上无规则排列，但每个液位刻度对应的液位高度已知。
【文档编号】G01F23/292GK205664904SQ201620378453
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】杨绍荃, 张勇
【申请人】四川金码科技有限公司