專利名稱：高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明主要應(yīng)用于:自然環(huán)境非常惡劣的江河、水庫等領(lǐng)域。也可以用于冶金、石油、化工、城市用水、污水處理等領(lǐng)域。特別是測(cè)試精度要求很高使用環(huán)境很差的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
:高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)可以用來測(cè)試江河、湖泊、水井中的液位。比超聲波液位計(jì)的優(yōu)勢(shì)是不受大霧的影響，比電容式的更加抗干擾、比浮筒和節(jié)點(diǎn)式量程可以做得更大。高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)廣泛應(yīng)用于:石油、化工、冶金、水處理等工業(yè)領(lǐng)域；水資源監(jiān)測(cè)和保護(hù)、地震、山體滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警領(lǐng)域，無塔供水，生活用水水庫等民生保障領(lǐng)域。由于硅壓阻傳感器芯體受溫度影響很大的局限性，測(cè)量精度很難做出高精度、高品質(zhì)的產(chǎn)品；在安裝環(huán)境很復(fù)雜的野外使用，經(jīng)常無法避免雷電的損壞
發(fā)明內(nèi)容
:為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明專利的目的在于解決要精讀液位傳感器在野外雷電頻繁的使用環(huán)境下能盡量延長(zhǎng)使用壽命。當(dāng)雷電來臨時(shí)，高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)用放電管迅速泄露產(chǎn)品供電線路和通訊線路收到的過高的沖擊電壓。使雷電的電能通過放電管向大地泄露。高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)在雷電來臨瞬間，由于電源總線和通訊總線的電壓很高，每條總線上元器件因?yàn)樗查g擊穿而引起電流瞬間過大，用快恢復(fù)保險(xiǎn)切斷電源供電電路，使傳感器的電路得到保護(hù)；雷擊過后，快速保險(xiǎn)又能很快恢復(fù)，電路恢復(fù)正常工作。高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)用總線保護(hù)器保護(hù)RS485總線，在操作的時(shí)候，防止因?yàn)樽鳂I(yè)不合理造成對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的損壞。


圖1是本發(fā)明的電源防雷保護(hù)電路原理圖。圖2是本發(fā)明的總線防雷保護(hù)電路原理圖。圖3是本發(fā)明的組網(wǎng)方式。圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施本發(fā)明主要應(yīng)用放電管、肖特基二極管、快恢復(fù)保險(xiǎn)等非線性功率器件，在非正常的工作環(huán)境下通過放電管對(duì)大地放電以泄放掉過高的電能，肖特基二極管過壓擊穿后產(chǎn)生的大電流而使快恢復(fù)保險(xiǎn)瞬間斷路的原理以保護(hù)產(chǎn)品，使產(chǎn)品有效使用壽命得到最大限度的延長(zhǎng)。
本發(fā)明的產(chǎn)品主要是利用壓阻式元器件對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)。產(chǎn)品在液體中，感應(yīng)元件收到的壓力轉(zhuǎn)換為電阻值，再把電阻值用特殊的電路轉(zhuǎn)換為電壓值，用ADC采集電壓值，通過電壓值得到液位的深度。本產(chǎn)品使用ADuc834單片機(jī)作為數(shù)據(jù)采集、溫補(bǔ)計(jì)算工作，該款單片機(jī)有內(nèi)部差分放大器，直接可以接受壓力敏感元件的信號(hào)。再用內(nèi)部ADC轉(zhuǎn)換器得到電壓信號(hào)數(shù)值。本電路有數(shù)字式溫度傳感器，用來檢測(cè)敏感元件的溫度，得到溫度值和電壓之后，再用特定的擬合算法計(jì)算出敏感元件的壓力值。由于壓阻式信號(hào)采集器件的非線性，檢測(cè)到的電壓值和液位深度并不是理想的一次直線，所以需要通過軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行線性度校準(zhǔn)。由于壓阻式信號(hào)采集器受溫度影響，電壓值和液位深度的線性關(guān)系會(huì)隨著溫度的變化而變化，所以需要軟件里對(duì)每個(gè)溫度點(diǎn)的校準(zhǔn)關(guān)系式都有一個(gè)修正。通過壓力芯體測(cè)到跟壓力相對(duì)應(yīng)的電壓值，經(jīng)過放大處理，由ADC采集后得到的數(shù)值經(jīng)過算法計(jì)算，得到壓力值，最后壓力值再跟液體的密度進(jìn)行計(jì)算，得到液位的深度。本發(fā)明按照IP68防水等級(jí)設(shè)計(jì)。本本發(fā)明采用+5 +24伏直流電源(也可蓄電池)供電。
權(quán)利要求
1.一種基于硅壓阻式的高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)特征在于:(1)內(nèi)置式防雷模塊，在惡劣的自然環(huán)境下都能使用，盡量延長(zhǎng)使用壽命，減少故障率；(2)快恢復(fù)保險(xiǎn)，在受到雷擊后，很快地得到保護(hù)，當(dāng)雷電過去后能很快恢復(fù)，正常使用；(3)總線保護(hù)器，有效地解決了數(shù)字電路在通訊過程中脈沖信號(hào)產(chǎn)生的諧波對(duì)電路的損壞。
2.基于權(quán)利要求1所述的高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)，其特征是:(4)RS485總線組網(wǎng)式液位變送器，可以多支液位計(jì)連在一起使用，也可以跟其它產(chǎn)品組成一個(gè)用戶定制的系統(tǒng)，做到信息網(wǎng)絡(luò)化，產(chǎn)品采用ASCII碼的通信，很方便第跟電腦和二次儀表連接，搭建人性化的人機(jī)交流平臺(tái)。
3.基于權(quán)利要求1所述的一種基于硅壓阻式的高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)，其特征是:(5)導(dǎo)氣電纜傳輸，精確測(cè)量液體內(nèi)部的表壓壓力。
4.基于權(quán)利要求1所述的高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)特征在于:(6)數(shù)字溫度補(bǔ)償、(7)高精度補(bǔ)償算法，通過溫度補(bǔ)償和曲線標(biāo)定后，精準(zhǔn)的。
5.基于權(quán)利要求1所述的高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)特征在于:(8)防水外殼的結(jié)構(gòu)、(9)可測(cè)量多種液體、(10)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的工藝。
6.基于權(quán)利要求1所述的高性能內(nèi)置防雷器數(shù)字式液位計(jì)特征在于:投入試、IP68防水等級(jí)、 精度±0.05% (含)以上，+5 +24伏直流電源(也可蓄電池)供電。
全文摘要
高性能內(nèi)置防雷數(shù)字式液位計(jì)是一款江河、湖泊等較惡劣的自然環(huán)境下都能可靠使用的傳感器。是由壓力敏感元器件、信號(hào)采集與線性化擬合軟件、防雷模塊、防水外殼、導(dǎo)氣電纜等部分組成。本產(chǎn)品為解決在避雷器不方便安裝的自然環(huán)境下電子產(chǎn)品無法耐雷擊的問題，把避雷器和信號(hào)采集和處理電路一體化設(shè)計(jì)，增加了安全保護(hù)功能，很有效地延長(zhǎng)了產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下的使用壽命。本產(chǎn)品內(nèi)的溫度傳感器實(shí)時(shí)采集壓力敏感材料的溫度，并修正反映壓力的電壓信號(hào)和液位深度的關(guān)系式，通過精確計(jì)算，最終得到高精度的液位深度。本產(chǎn)品使用特殊的不銹鋼結(jié)構(gòu)封裝，不僅可以測(cè)量水位的深度，還可以測(cè)量油性液體，微腐蝕性液體。
文檔編號(hào)G01F23/14GK103217200SQ201310084329
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者郭興玲, 王迅生, 寧玉笙, 韓躍, 余勇, 雷衛(wèi)武 申請(qǐng)人:北京國浩傳感器技術(shù)研究院(普通合伙)