海洋水位监测用水位传感器的制作方法

本发明涉及海洋水位监测设备技术领域，特别是涉及一种海洋水位监测用水位传感器。

背景技术：

水位报警传感器能够监视容器中储水量，同时也可以作为密闭空间的进水报警传感器。尤其是，在海洋、湖泊、河流中的仪器设备中均存在密封电子舱，用于电子设备的存储。为了设备的长期稳定运行，设备中均安装有安全实时监控系统，其中进水报警传感器是必不可少的安全监测设备。

常用水位报警器有机械浮球水位报警器、磁感应水位报警器、电子式水位报警器等。机械浮球水位报警器是通过水位改变浮球的位置触发开关报警；磁感应水位报警器是通过水位改变环形磁铁浮球位置触发磁簧开关报警；电子式水位计通过电子探头对水位进行监测改变输出信号的高低电平状态启动报警。在个别设备中也有采用湿度传感器作为进水报警传感器使用，通过设备内部相对湿度的改变触发报警。

机械浮球水位报警器、磁感应水位报警器只有当水位达到一定高度后才能触发水位报警器，不能够满足较低水位报警。尤其是，不能够满足作为进水报警传感器时，实时报警的需求。另外，当设备处于运动状态时，浮球或机械臂受惯性影响发生位置改变，导致误报警现象的存在。

目前市场上的电子式水位报警器均采用感应两个电极是否浸入水中状态，从而改变信号输出的高低电平触发报警。

双电极一极直接接直流电源，当双电极浸入水中时，两个电极导通，通过放大器输出高电平，否则输出低电平。当仪器与水面存在相对运动时，导致输出信号不稳定，增加了后期信号提取的难度。

采用湿度传感器作为进水报警传感器时，仪器内湿度受仪器安装时，尤其是野外维护时环境湿度影响较大，不便于报警信号的有效提取。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种海洋水位监测用水位传感器；该海洋水位监测用水位传感器能够适应海洋的恶劣环境，同时能够解决目前水位报警器存在的延时报警、误报警及报警信号紊乱的缺陷。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种海洋水位监测用水位传感器，至少包括：

双电极探头；

连接于双电极探头上的第一电流放大单元和第二电流放大单元；其中：所述第一电流放大单元包括mos管；所述第二电流放大单元包括三极管；所述mos管的源极与双电极探头的一个电极电连接；所述三极管的基极与双电极探头的另一个电极电连接；

与第一电流放大单元电连接的第一信号隔离单元；所述第一信号隔离单元包括第一光电隔离器、第二电阻、以及第三电阻；所述第一光电隔离器的信号输入端子分别与mos管的漏极和栅极电连接；所述mos管的栅极通过第三电阻接地；所述第一光电隔离器的信号输出端子通过第二电阻接地；所述mos管的漏极与电源端子电连接；

与第二电流放大单元电连接的第二信号隔离单元；所述第二信号隔离单元包括第二光电隔离器、第四电阻、以及第五电阻；所述第二光电隔离器的信号输入端子与三极管的集电极电连接；所述三极管的发射极与第二光电隔离器的输出端电连接；所述第二光电隔离器的输入端子通过第五电阻接地；所述三极管的发射极接地；所述第二光电隔离器的输出端通过第四电阻与电源端子电连接；

用于产生基准方波信号的振荡器单元；所述振荡器单元包括滑动电阻器、电容、第四非门、第五非门；所述第四非门的输出端子与第五非门的输入端子电连接；所述第五非门的输出端子与第一光电隔离器的输出端子电连接；所述第四非门的输入端子通过电容与第五非门的输出端子电连接；所述第四非门的输入端子通过滑动电阻器与第四非门的输出端子电连接；

逻辑单元；所述逻辑单元包括第七非门、与门；所述第七非门的第一端子与与门的第一输入端子电连接；所述与门的第二输入端子与第二光电隔离器的输出端子电连接；所述与门的第二输入端子通过第四电阻与电源端子电连接；

计数单元；所述计数单元包括计数器和双排插座；所述与门的输出端子与计数器的时钟端子电连接；所述计数器的输出端子与双排插座的输入端子电连接；所述双排插座的输出端子与报警信号端子电连接；所述报警信号端子与第七非门的输入端子电连接；所述计数器的复位端子接复位信号；

以及为上述每个单元提供电能的供电单元。

进一步：所述mos管为p沟道mos管。

进一步：所述双电极探头的壳体上涂有憎水涂层。

进一步：所述计数单元包括依次串联的第一计数器、第二计数器和第三计数器。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案，本发明采用双电极作为水位监测探头，结构紧凑，实现在不同高度的准确安装，避免延时报警；

本发明采用双电极作为水位监测探头，避免了惯性导致的误报警现象；

本发明采用频率信号作为双电极电源及第二电流放大单元、第二信号隔离单元、逻辑单元的输入信号，通过计数单元累加计数产生报警信号，避免水位传感器与水面存在相对运行时报警信号紊乱现象；

本发明报警信号通过逻辑单元对计数器单元形成反馈，形成稳定的报警信号；

本发明可以接收上位机的复位信号，实现系统的复位；

本发明振荡器单元频率可调、计数器单元计数个数可调；

本发明双电极探头的表面涂有憎水涂层，实现探头处水汽、水滴凝结产生误报警及报警信号迅速复位。

附图说明

图1是本发明优选实施例的电路框图；

图2是本发明优选实施例的电路图；

图3是本发明优选实施例中的频率信号图；

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图3，一种海洋水位监测用水位传感器，包括：

双电极探头P1；

连接于双电极探头上的第一电流放大单元和第二电流放大单元；其中：所述第一电流放大单元包括mos管Q1；所述第二电流放大单元包括三极管Q2；所述mos管Q1的源极与双电极探头的A电极电连接；所述三极管Q2的基极与双电极探头的B电极电连接；本优选实施例中的mos管为p沟道mos管

与第一电流放大单元电连接的第一信号隔离单元；所述第一信号隔离单元包括第一光电隔离器U8、第二电阻R2、以及第三电阻R3；所述第一光电隔离器U8的信号输入端子分别与mos管Q1的漏极和栅极电连接；所述mos管Q1的栅极通过第三电阻R3接地；所述第一光电隔离器U8的信号输出端子通过第二电阻R2接地GND；所述mos管Q1的漏极与电源端子VCC电连接；

与第二电流放大单元电连接的第二信号隔离单元；所述第二信号隔离单元包括第二光电隔离器U9、第四电阻R4、以及第五电阻R5；所述第二光电隔离器U9的信号输入端子与三极管Q2的集电极电连接；所述三极管Q2的发射极与第二光电隔离器U9的输出端电连接；所述第二光电隔离器U9的输入端子通过第五电阻R5接地；所述三极管Q2的发射极接地GND；所述第二光电隔离器U9的输出端通过第四电阻R4与电源端子VCC电连接；

用于产生基准方波信号的振荡器单元；所述振荡器单元包括滑动电阻器R1、电容C1、第四非门U4、第五非门U5；所述第四非门U4的输出端子与第五非门U5的输入端子电连接；所述第五非门U5的输出端子与第一光电隔离器U8的输出端子电连接；所述第四非门U4的输入端子通过电容C1与第五非门U5的输出端子电连接；所述第四非门U4的输入端子通过滑动电阻器R1与第四非门U4的输出端子电连接；

逻辑单元；所述逻辑单元包括第七非门U7、与门U6；所述第七非门U7的第一端子与与门U6的第一输入端子电连接；所述与门U6的第二输入端子与第二光电隔离器U9的输出端子电连接；所述与门U6的第二输入端子通过第四电阻R4与电源端子VCC电连接；

计数单元；所述计数单元包括计数器和双排插座J1；所述与门U6的输出端子与计数器的时钟端子电连接；所述计数器的输出端子与双排插座J1的输入端子电连接；所述双排插座J1的输出端子与报警信号端子电连接；所述报警信号端子与第七非门U7的输入端子电连接；所述计数器的复位端子接复位信号；

以及为上述每个单元提供电能的供电单元。

所述双电极探头的壳体上涂有憎水涂层。

所述计数单元包括依次串联的第一计数器U1、第二计数器U2和第三计数器U3。

上述优选实施例主要包括：供电单元、振荡器单元、第一信号隔离单元、第一电流放大单元、第二电流放大单元、第二信号隔离单元、逻辑单元、计数器单元。

供电单元为振荡器单元、第一信号隔离单元、第一电流放大单元、第二电流放大单元、第二信号隔离单元、逻辑单元、计数器单元提供供电。

振荡器单元为系统提供基准方波信号，优选：振荡器单元包括滑动电阻器R1、电容C1、第四非门U4、第五非门U5；上述一个滑动电阻器、一个电容、两个非门组成RC振荡器。

信号隔离单元用于对振荡器单元与第一电流放大单元进行信号隔离，提高系统的稳定性。

第二信号隔离单元用于对第二电流放大单元与逻辑单元进行信号隔离，提高系统的稳定性，优选光电隔离芯片、电磁隔离芯片。

第一电流放大单元用于对振荡器单元产生的周期信号进行电流放大，提高其驱动能力，优选栅极管。

第二电流放大单元用于对电极B产生的信号进行电流放大，提高其驱动能力，优选栅极管。

逻辑单元用于为计数器单元提供信号源，由一个与门和一个非门组成。第二信号隔离单元和与门的一个输入端电连接，输出信号通过非门和与门的另一个输入端电连接。

计数器单元用于对报警信号进行计数，只有收到一定数量的周期信号后才能输出报警信号，避免传感器与水位存在相对运动时信号紊乱的情况发生。

请参阅图3，P0为振荡器产生的基准方波信号，L1、L2为两种水位信号，S1、S2分别为对应L1、L2的电极B经过电流放大和信号隔离后产生的初级水位信号，A1、A2分别为对应L1、L2输出的报警信号。这里介绍的示例不含复位信号。

在图3中针对水位信号L1，S1在水位发生变化后产生于P0同频率的方波信号，当信号个数通过计数器单元累加到一定量时产生报警信号，也就是A1发生了变化。另外，当A1为高电平时通过逻辑单元输出的信号为低电平，计数器数字不再累加，避免输出信号发生反转。

在图3中针对水位信号L2，水位与传感器存在相对运动，对应S2的方波信号出现断续情况，而通过计数器累加到一定方波信号数量后，发生报警信号，避免了报警信号的时断时续情况的发生。同样，当发生报警信号后，报警信号通过逻辑单元反馈回计数器单元，避免报警信号消失。

请参阅图2，图2是一种上述具体实施例中一种优选电路。其中滑动电阻器R1、电容C1、反相器U4、U5构成一种振荡器的优选电路。光电隔离器U8、电阻R2、R3构成一种隔离单元的优选电路。Mos管Q1作为电流放大单元1的优选电路。第二电流放大单元一种优选电路采用三极管Q2。光电隔离器U9、第四电阻R4、第五电阻R5构成一种优选电路。第七非门U7、与门U6构成一种逻辑单元的优选电路。计数器U1、U2、U3及双排插座J1构成计数单元的一种优选电路。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。