專利名稱：一種電阻式水位數(shù)字傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水位監(jiān)測傳感器領(lǐng)域，尤其是涉及一種電阻式水位數(shù)字傳感器。
背景技術(shù)：
目前，市場上水位傳感器種類很多，有用超聲波原理、電容原理、熱電阻、干簧管等等，但是能連續(xù)測量的傳感器卻價格昂貴；要不就是非連續(xù)性測量，精度低。以定格點(diǎn)測量的要達(dá)到測量精度需要安裝更多的測量格點(diǎn)，致使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加。用水電阻作為測量原理的很多，但市場上大多數(shù)傳感器都不能連續(xù)測量，且測得高度值隨水質(zhì)的變化漂移很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種電阻式水位數(shù)字傳感器， 測量探頭結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，測試電路結(jié)合了探頭的電阻特性，使電路攝取的觀測量與水位高度呈一次線性關(guān)系，從而滿足水位的連續(xù)等精度測量，當(dāng)水位每次接觸到傳感器的極限位置時，傳感器數(shù)據(jù)處理單元會對一次線性關(guān)系式的系數(shù)進(jìn)行一次修正并儲存在傳感器的內(nèi)部，保證了水電阻率的緩慢變化不會引起測得高度的漂移。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是一種電阻式水位數(shù)字傳感器，包括測試電路，還設(shè)有測量探頭，所述的測量探頭主要由絕緣圓管、直電極和折彎電極構(gòu)成，絕緣圓管的上下兩端均設(shè)有固定塞，下固定塞上設(shè)有連通絕緣圓管內(nèi)腔的進(jìn)水孔，在上固定塞上設(shè)有排氣孔，直電極和折彎電極的底端設(shè)置在絕緣圓管內(nèi)并固定在下固定塞上，折彎電極的折彎部設(shè)置在絕緣圓管內(nèi)，直電極和折彎電極的上端穿過上固定塞分別具有伸出端；
所述的折彎電極由上連接部、水平的折彎部和下連接部構(gòu)成，上連接部和下連接部分別與折彎部兩端連接，折彎部與下連接部的連接處的夾角為90°。所述的測試電路由探頭電阻檢測電路和數(shù)字信號處理電路組成，測量探頭的兩個輸出端連接在探頭電阻檢測電路中，探頭電阻檢測電路的數(shù)據(jù)信號輸入數(shù)字信號處理電路處理，通過檢測出測量探頭電流的變化來計算出水位的高度。所述探頭電阻檢測電路是有恒流源電路、交流信號驅(qū)動電路、電壓比較負(fù)反饋電路、測量電壓放大電路和濾波電路組成。本發(fā)明的有益效果是該數(shù)字傳感器采用測量探頭和測試電路構(gòu)成，測量探頭結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；測試電路巧妙的結(jié)合了探頭的電阻特性，使電路攝取的觀測量與水位高度呈一次線性關(guān)系，從而滿足水位的連續(xù)等精度測量。當(dāng)水位每次接觸到傳感器的極限位置時，傳感器數(shù)據(jù)處理單元會對一次線性關(guān)系式的系數(shù)進(jìn)行一次修正并儲存在傳感器的內(nèi)部，保證了水電阻率的緩慢變化不會一起測得高度的漂移。


圖1為本發(fā)明中測量探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為測量探頭中折彎電極的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中探頭電阻檢測電路的電路圖。圖4為本發(fā)明中的恒流源電路圖。圖5為本發(fā)明中的交流信號驅(qū)動電路圖。圖6為本發(fā)明中的電壓比較負(fù)反饋電路圖。圖7為本發(fā)明中的測量電壓放大電路圖。圖8為本發(fā)明中的濾波電路圖。圖9為本發(fā)明中的數(shù)字信號處理電路圖。附圖標(biāo)記1、絕緣圓管，2、直電極，3、折彎電極，301、上連接部，302、折彎部，303、 下連接部，4、下固定塞，401、進(jìn)水孔，5、上固定塞，501、排氣孔。
具體實(shí)施例方式如圖所示，一種電阻式水位數(shù)字傳感器，由測量探頭和測試電路組成，測量探頭的兩個輸出端作為傳感器電阻接入測試電路中，所述的測量探頭主要由絕緣圓管1、直電極2 和折彎電極3構(gòu)成，絕緣圓管1的上下兩端均設(shè)有固定塞，下固定塞4上設(shè)有連通絕緣圓管內(nèi)腔的進(jìn)水孔401，在上固定塞5上設(shè)有與絕緣圓管內(nèi)腔相連通的排氣孔501，直電極2和折彎電極3的底端設(shè)置在絕緣圓管內(nèi)并固定在下固定塞4上，折彎電極3的折彎部302設(shè)置在絕緣圓管1內(nèi)，直電極2和折彎電極3的上端穿過上固定塞5分別具有伸出端，通過將兩個伸出端與測試電路相連接用于測試出水位的高度變化。所述的折彎電極3由上連接部301、水平的折彎部302和下連接部303構(gòu)成，上連接部301和下連接部303分別與折彎部302兩端連接，折彎部302與下連接部303的連接處的夾角為90°。測量原理如下探頭結(jié)構(gòu)包含上下固定塞、絕緣圓管、折彎電極和直電極，上下固定塞起固定兩個電極作用，其中折彎電極在在傳感器允許水位最高處折彎(挫除折彎處的倒角)，折彎處軸線平行與水面。當(dāng)水位達(dá)到最大位置與折彎電極折彎處接觸時，引起兩電極間電阻的一次越變，測量電壓采用交流電，防止水的極化。當(dāng)水位剛溢出下孔塞并聯(lián)通兩個電極時為最低測量點(diǎn)，此時兩電極間電阻間為RO ；水位上升HO接觸折彎電極彎臂時為測量最大高度，此時兩電極間電阻為Rt。當(dāng)水位每增高Ah時，Ah高度內(nèi)的圓柱體水柱兩電極間的電阻為Mi，則有
當(dāng)在該電阻探頭加一恒定電壓UO時，流經(jīng)Rt的電流It與水柱的關(guān)系式為
權(quán)利要求
1.一種電阻式水位數(shù)字傳感器，包括測試電路，其特征在于還設(shè)有測量探頭，所述的測量探頭主要由絕緣圓管(1)、直電極(2)和折彎電極(3)構(gòu)成，絕緣圓管(1)的上下兩端均設(shè)有固定塞，下固定塞(4)上設(shè)有連通絕緣圓管內(nèi)腔的進(jìn)水孔(401)，在上固定塞(5)上設(shè)有排氣孔(501)，直電極(2)和折彎電極(3)的底端設(shè)置在絕緣圓管內(nèi)并固定在下固定塞 (4)上，折彎電極(3)的折彎部(302)設(shè)置在絕緣圓管(1)內(nèi)，直電極(2)和折彎電極(3)的上端穿過上固定塞(5)分別具有伸出端；所述的折彎電極(3)由上連接部(301)、水平的折彎部(302)和下連接部(303)構(gòu)成， 上連接部(301)和下連接部(303 )分別與折彎部(302 )兩端連接，折彎部(302 )與下連接部 (303)的連接處的夾角為90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電阻式水位數(shù)字傳感器，其特征在于所述的測試電路由探頭電阻檢測電路和數(shù)字信號處理電路組成，測量探頭的兩個輸出端連接在探頭電阻檢測電路中，探頭電阻檢測電路的數(shù)據(jù)信號輸入數(shù)字信號處理電路處理，通過檢測出測量探頭電流的變化來計算出水位的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電阻式水位數(shù)字傳感器，其特征在于所述探頭電阻檢測電路由恒流源電路、交流信號驅(qū)動電路、電壓比較負(fù)反饋電路、測量電壓放大電路和濾波電路組成。
全文摘要
一種電阻式水位數(shù)字傳感器，屬于水位監(jiān)測傳感器領(lǐng)域，包括測試電路，還設(shè)有測量探頭，所述的測量探頭主要由絕緣圓管、直電極和折彎電極構(gòu)成，絕緣圓管的上下兩端均設(shè)有固定塞，下固定塞上設(shè)有連通絕緣圓管內(nèi)腔的進(jìn)水孔，在上固定塞上設(shè)有排氣孔，直電極和折彎電極的底端設(shè)置在絕緣圓管內(nèi)并固定在下固定塞上，折彎電極的折彎部設(shè)置在絕緣圓管內(nèi)，直電極和折彎電極的上端穿過上固定塞分別具有伸出端；本發(fā)明中測試電路結(jié)合了探頭的電阻特性，使電路攝取的觀測量與水位高度呈一次線性關(guān)系，從而滿足水位的連續(xù)等精度測量。
文檔編號G01F23/24GK102445252SQ201110413128
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月10日
發(fā)明者姜烈偉, 孟春亞, 李玉柱, 賀智濤, 閔俊杰, 高吭 申請人:河南科技大學(xué)