液位计量尺及应用其的液位计校准方法与流程

本发明涉及液位测量技术领域，具体说是一种液位计量尺及应用其的液位计校准方法，特别是一种油类容器的液位计量尺及应用其的液位计校准方法。

背景技术：

容器的液位测量通常采用固定液位计和便携式计量装置两种液位测量方法，其中，便携式计量装置有液位计量尺（量油尺）和液位密度综合测试仪等。固定液位计校准方法通常采用便携式液位测量装置对比固定液位计来计算误差，这种固定液位计误差对比方法采用液面距容器顶部的空高法或者液面距容器底部的实高法进行误差的计算。传统的液位计量尺（量油尺）由钢卷尺和尺锤两部分组成，测量时在容器顶部将尺锤垂直下入容器，通过人工感知判断尺锤是否接触到液面或者容器底部，然后读取下尺深度确定液位值；液位密度综合测试仪结构、原理与液位计量尺（量油尺）基本相同，还具有液体密度测量、温度测量和尺锤接触到液面的蜂鸣报警功能。

传统的液位计量尺（量油尺）和液位密度综合测试仪的不足之处在于：当尺锤接近液面或者容器底部时，测量人员无法预先判断尺锤到液面或者容器底部的距离，测量人员无法控制下尺速度；当尺锤接触到液面或者容器底时还在下尺，这样会造成测量不准确。固定液位计误差对比方法的不足之处在于：使用的液位计量尺（量油尺）和液位密度综合测试仪测量容器液位时，空高法必须预先获得容器顶部的参考高度，实高法必须预先获量容器底部的参考高度，容器运行多年后由于基础沉降、容器变形、容器底沉积物堆积等因素，参考高度可能发生很大变化，造成液位计校准不准确。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种液位计量尺及应用其的液位计校准方法，以解决所述传统的液位计量尺（量油尺）和液位密度综合测试仪因测量人员无法预先判断尺锤到液面或者容器底部的距离，继而无法控制下尺速度造成测量不准确的问题；以及因容器由于基础沉降、容器体变形、容器底沉积物堆积等因素造成的造成液位计校准不准确的问题。

第一方面，提供一种液位计量尺，用于容器内液位高度的测量，所述液位计量尺包括：

钢卷尺，带有尺带，所述尺带上带有刻度，在所尺带上可读取下尺长度；

尺锤，与所述钢卷尺进入测量容器的尺带端相连接，保证所述尺带受到重物牵引自由地下落；

钢卷尺控制装置，与钢卷尺连接，用于控制所述钢管尺的下尺速度和下尺长度；

人机交互装置，与所述尺锤连接，用于显示尺锤到液面或者容器底部的距离信息和液面或者容器底部的影像信息。

优选地，所述尺锤包括：

数据采集装置，用于采集所述尺锤到液面或者容器底部的距离信息和液面或者容器底部的影像信息，将所述距离信息分别反馈到所述钢卷尺控制装置，将所述距离信息和所述影像信息传输到人机交互装置；

尺锤外壳，为防水密封壳体，尺锤外壳上带有刻度，所述数据采集装置安装在所述尺锤外壳内，所述尺锤外壳达到安全防爆和防水的要求。

优选地，所述钢卷尺与所述尺锤外壳的最小刻度为1mm，且所述液位计量尺还包括：

支架，用于固定所述液位计量尺。

优选地，所述数据采集装置还包括：

液位距离探测装置为超声波传感器，用于采集所述尺锤到液面或者容器底部的距离，所述超声波传感器测量尺锤到液面或者容器底部的距离的分辨率小于1mm；

液位和容器影像探测装置为自带光源的摄像头，用于采集液面或容器底部的影像信息；

其中，所述摄像头的自带光源可以穿透透明或半透明的液体。

人机交互装置，包括：

显示装置，与所述数据采集装置相连接，所述数据采集装置将采集到的所述距离信息和所述影像信息传输到所述显示装置，所述显示装置实时显示所述距离信息和所述影像信息；

指令输入装置，与钢卷尺控制装置相连接，可根据实际需求输入控制指令。

优选地，所述人机交互装置还包括：

报警提示装置，当尺锤到液面或者容器底部的距离为1～50mm时，所述报警提示装置进行报警，用于提示测量人员人工控制下尺速度。

优选地，所述钢卷尺控制装置内置自动控制单元，与钢卷尺连接，可自动控制所述钢管尺的下尺速度和下尺长度；

其中，自动控制单元可以根据所述数据采集装置到的所述距离信息和所述影像信息与给定值进行比较运算，输出控制指令，所述控制指令可自动控制所述钢管尺的下尺速度和下尺长度。

第二方面，提供一种液位计校准方法，包括如上所述的液位计量尺：

利用固定液位计和所述液位测量尺对液位分别进行测量，利用固定液位计的测量值和所述液位测量尺的测量值校准固定液位计。

优选地，所述液位计校准方法，包括：在同一容器的不同液位下，利用固定液位计和所述液位测量尺对容器的液位分别进行二次测量。记录第一次测量的固定液位计和所述液位测量尺液位值分别为h1、H1；改变液位高度，利用固定液位计和所述液位测量尺对容器的液位进行第二次测量，记录第二次测量的固定液位计和所述液位测量尺液位值分别为h2、H2；利用误差公式Δ＝（h2-h1）-（H2-H1）校准固定液位计。

本发明具有如下有益效果：

在所述液位计量尺中，通过尺锤采集尺锤到液面或者容器底部的距离信息和液面或者容器底部的影像信息，将所述距离信息分别反馈到钢卷尺控制装置，将距离信息和影像信息传输到人机交互装置；人机交互装置实时显示尺锤采集的距离信息和影像信息，测量人员和钢卷尺控制装置能及时控制下尺速度，同时通过人机交互装置显示的影像信息，可以避免容器底部的基础沉降、容器变形、容器底部的沉积物堆积等因素造成的液位测量数据不准确的问题。

所述液位计校准方法不需要测量容器顶部的容器测量口参考高度、容器底部的参考高度的问题，消除了参考高度不准确对固定液位计校准的影响，也大幅度地提高了测量工作效率。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在图例中：

图1是本发明的液位计量尺示意图；

图2是本发明实施例的液位计校准示意图；

图3是本发明另一个实施例的液位计校准示意图。

具体实施方式

以下基于实例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也完全可以理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明的液位计量尺示意图。如图1所示，液位计量尺包括钢卷尺1 、钢卷尺控制装置2、尺锤3、人机交互装置4和支架5和尺带6；尺锤3包括尺锤外壳31和数据采集装置32，尺锤外壳31为防水密封壳体，数据采集装置32包括液位和容器影像探测装置32a和液位距离探测装置32b，人机交互装置4包括显示装置41、指令输入装置42和报警提示装置43。

其中，液位和容器影像探测装置32a为自带光源的摄像头，液位距离探测装置32b为超声波传感器。

钢卷尺1用支架5固定在容器的测量口，钢卷尺1带有尺带6，尺带6有刻度，尺带6显示下尺长度；尺锤外壳31与尺带6进入测量容器的尺带端相连接；超声波传感器32b用于采集所述尺锤3到液面或者容器底部的距离信息，液位和容器影像探测装置51用于采集液面或容器底部的影像信息，将所述距离信息和所述影像信息反馈到显示装置41中；测量人员可以根据显示装置41观测到所述距离信息和所述影像信息，控制钢管尺1的下尺速度和下尺长度。当尺锤31接触液面或者容器底部时，读取所述尺带6的下尺深度和尺锤外壳31的刻度，将尺带6的下尺深度和尺锤外壳31的刻度加起来为所测液位值，完成液位测量。

其中，液位和容器影像探测装置32a和液位距离探测装置32b全部安装在尺锤外壳31中，尺锤外壳31是具有防水密封的外壳，这种防水密封的外壳需达到安全防爆和防水的要求；尺锤3具有一定的重量，尺锤外壳31上也具有刻度。

液位和容器影像探测装置32a可以穿透透明或半透明的液体。同时，优选地，液位距离探测装置32b测量尺锤3到液面或者容器底部距离的分辨率小于1mm。

进一步地，本发明的液位计量尺具有钢卷尺控制装置2；通过液位和容器影像探测装置32a和液位距离探测装置32b将尺锤3到液面或者容器底部的距离信息反馈到钢卷尺控制装置2中，通过与预先设定的参数做比较判断，钢卷尺控制装置2输出控制命令，控制钢管尺1的下尺速度和下尺长度。

更进一步地，人机交互装置4包括报警提示装置43，当所述尺锤3到液面或者容器底部的距离1～50mm时，报警提示装置43进行报警，用于提示测量人员人工控制下尺速度，报警提示装置43可以基于蜂鸣器、语音或灯闪烁中的一种或多种进行报警；指令输入装置42，与钢卷尺控制装置相连接，可根据实际需求输入控制指令，可用于下尺长度、下尺速度、急停等控制指令的输入。

另外，液位和容器影像探测装置32a可以探测到容器底部是否有沉积物或者落物堆积以及容器体变形等问题，若探测到容器底部有沉积物或者落物堆积和容器体变形问题，可通过改变液位计量尺的位置来避免测量数据的不准确问题。

图2是本发明实施例的液位计校准示意图，如图2所示，在容器A的一个测量口上安装有固定式液位计B，同时将本发明的液位计量尺C安装在另一个测量口；在第一个液面D的情形，固定液位计B测量的液位值为h1，液位计量尺C测得的液位值为H1；通过改变液位值，待液位稳定后，即第二个液面E的情形，固定液位计B测量的液位值为h2，液位计量尺C测得的液位值为H2；利用误差公式Δ=（h2-h1）-(H2-H1)计算固定液位计B的误差值，达到校准固定液位计误差的目的。

图3是本发明另一个实施例的液位计校准示意图；如图3所示，固定式液位计B与本发明的液位计量尺C安装在容器A上的同一测量口，同时保证固定式液位计B与本发明的液位计量尺C测量过程相互独立；在第一个液面F的情形，固定液位计B测量的液位值为h11，液位计量尺C测得的液位值为H11；通过改变液位值，待液位稳定后，即第二个液面G的情形，固定液位计B测量的液位值为h21，液位计量尺C测得的液位值为H21；利用误差公式Δ=（h21-h11）-(H21-H11)计算固定液位计B的误差值，达到校准固定液位计误差的目的。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。