一種內(nèi)置式液位測量裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液位測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種內(nèi)置式液位測量裝置及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在液位檢測方面都采用的是接觸式浮子測試和絕對式電子壓力傳感器測試。接觸式浮子測試精度和可靠性均不高，在精密測試中無法滿足需要。
[0003]絕對式電子壓力傳感器測試，如在車輛運(yùn)輸過程中移動到不同的海拔下或是密閉的條件下，無法精確測試液位的高度，大氣或氣體的壓力變化造成液位高度測試的不準(zhǔn)確。雖然有采用兩個(gè)絕對壓力傳感器的使用案例，即使用一個(gè)氣體壓力傳感器和一個(gè)液位絕對式電子壓力傳感器測試到的壓力進(jìn)行差值計(jì)算的到相對比較準(zhǔn)確的液位高度，但還是會因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)精度、故障原因造成不準(zhǔn)確或是不可靠，系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本較高，使用壽命低等缺點(diǎn)。根據(jù)液體內(nèi)壓力公式:Ph=pg h+PO，P為液體的密度，g為重力加速度，h為液體內(nèi)到液面測量點(diǎn)的高度，P0為液面的氣體壓力，Ph為液體內(nèi)部的壓力；一般條件下液體密度和重力加速度為常數(shù)，則液體內(nèi)高度和壓力差(Ph_ P0)成正比。
[0004]一般液面上有一個(gè)大氣壓的壓力約為lOOkPa，而水基或有機(jī)液體的密度和重力加速度一定的情況下液體的深度在1米時(shí)也就lOkPa左右，當(dāng)精密測量液體深度相對應(yīng)的壓力時(shí)必然要除去液面的壓力才能和液位高度成正比。
[0005]中國專利CN200710199215.0、差壓液位計(jì)內(nèi)置式取壓方法公布了一種可以克服容器內(nèi)有蒸汽或介質(zhì)溫度變化對測量產(chǎn)生影響的液位檢測方法，它至少包括儲液罐、差壓式液位計(jì)、正相引壓管、負(fù)相引壓管，正相引壓管和負(fù)相引壓管分別與差壓式液位計(jì)的正相端(高壓輸入端)和負(fù)相端(低壓輸入端)連接，它的負(fù)相引壓管垂直段設(shè)在容器內(nèi)，負(fù)相引壓管內(nèi)預(yù)先注入容器內(nèi)所裝液體。在實(shí)際應(yīng)用中，介質(zhì)溫度是經(jīng)常會發(fā)生很大變化的，影響測量精度;該裝置在使用時(shí)容器外的一小段水平引壓管需要伴熱，使用時(shí)較為麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、測量精度高的內(nèi)置式液位測量裝置及其工作方法。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種內(nèi)置式液位測量裝置，所述內(nèi)置式液位測量裝置包括差壓傳感裝置、通氣平衡管、進(jìn)液口，通氣平衡管和進(jìn)液口分別與差壓傳感裝置的低壓輸入端和高壓輸入端連接，所述差壓傳感裝置設(shè)置在待測量的儲液罐內(nèi)的液體的底部，通氣平衡管的進(jìn)氣口高于儲液罐內(nèi)的液體的頂面，用于將待測液體表面的空氣傳送到差壓傳感裝置的低壓輸入端;所述進(jìn)液口設(shè)置在儲液罐的底壁，以使待測液體進(jìn)入差壓傳感裝置的高壓輸入端;所述差壓傳感裝置通過導(dǎo)線與外接的電源、控制器相連，用于對差壓傳感裝置提供電源并完成數(shù)據(jù)計(jì)算;該差壓傳感裝置的高壓輸入端和低壓輸入端感受到液體深度壓力和液面上導(dǎo)入的氣體壓力的壓力差變形后電學(xué)特性發(fā)生變化，通過對微弱電信號的放大、溫度補(bǔ)償相關(guān)電路轉(zhuǎn)化為可采集應(yīng)用的電壓或電流信號，經(jīng)導(dǎo)線傳輸至外接的控制器進(jìn)行計(jì)算，完成液位測量。
[0008]所述差壓傳感裝置包括電路板和差壓傳感器芯片，該電路板的中心設(shè)有通孔，該電路板通過導(dǎo)線與外接的電源、控制器相連，該電路板的下方固定設(shè)置差壓傳感器芯片，該差壓傳感器芯片具有相對應(yīng)的上側(cè)和下側(cè)，其上側(cè)為差壓傳感裝置的低壓輸入端，所述通氣平衡管穿過所述電路板的通孔與該低壓輸入端相連，該差壓傳感器芯片的下側(cè)為高壓輸入端與進(jìn)液口相連，以使過濾后的待測液體直接進(jìn)入差壓傳感裝置的高壓輸入端。
[0009]進(jìn)一步，所述差壓傳感器芯片的下方設(shè)有波紋膜片，該波紋膜片焊接在殼體上;所述電路板與波紋膜片之間形成密封腔體，該密封腔體內(nèi)充滿可傳導(dǎo)壓力的硅油，該差壓傳感器芯片的下側(cè)與硅油相接觸;所述波紋膜片的下側(cè)作為該差壓傳感裝置的高壓輸入端，與進(jìn)液口相連，液體通過波紋膜片、硅油傳導(dǎo)到該差壓傳感器芯片的下側(cè)。
[0010]進(jìn)一步，所述差壓傳感器芯片為機(jī)械式壓力傳感器芯片、彈性膜片式壓力傳感器芯片、半導(dǎo)體娃壓力式傳感器芯片、陶瓷電容式壓力傳感器芯片、膜片電容式壓力傳感器芯片、陶瓷壓電式壓力傳感器芯片中的至少一種。
[0011 ]進(jìn)一步，所述儲液罐內(nèi)設(shè)有安裝座，用于固定所述差壓傳感裝置。
[0012]進(jìn)一步，所述安裝座通過安裝支架設(shè)置在儲液罐的底壁上方，所述安裝支架與所述液體頂面垂直設(shè)置，所述導(dǎo)線、通氣平衡管固定在安裝支架上，便于安裝。
[0013]進(jìn)一步，所述進(jìn)液口設(shè)有濾網(wǎng)，防止異物堵塞進(jìn)液口，影響測量結(jié)果。
[0014]進(jìn)一步，所述通氣平衡管的進(jìn)氣口設(shè)有只能通過氣體分子而阻止液體分子進(jìn)入的過濾膜裝置，防止通氣平衡管內(nèi)進(jìn)入液體，影響測量結(jié)果。
[0015]上述內(nèi)置式液位測量裝置的工作方法，包括如下步驟:
A、將導(dǎo)線、通氣平衡管的一端采用密封膠與差壓傳感裝置的電路板、低壓輸入端分別密封相連，導(dǎo)線的另一端與外接的電源、控制器相連;將進(jìn)液口與差壓傳感裝置的高壓輸入端相連。
[0016]B、將差壓傳感裝置固定在安裝座內(nèi)，并將安裝座與安裝支架固定相連，所述導(dǎo)線、通氣平衡管同樣固定在安裝支架上。
[0017]C、將固定后的安裝座置入盛有待檢測液體的儲液罐內(nèi)，通氣平衡管的另一端作為進(jìn)氣口高于儲液罐內(nèi)的液體的頂面設(shè)置;通氣平衡管通過進(jìn)氣口將液面上方的氣體壓力導(dǎo)入該差壓傳感裝置上側(cè)的低壓輸入端，通過進(jìn)液口將儲液罐底部的液體深度壓力導(dǎo)入該差壓傳感裝置下側(cè)的高壓輸入端，該差壓傳感裝置的差壓傳感器芯片感受到高壓輸入端和低壓輸入端的壓力差后發(fā)生形變，其電學(xué)特性發(fā)生變化，通過電路板對微弱電信號進(jìn)行放大、溫度補(bǔ)償后轉(zhuǎn)化為可采集應(yīng)用的電壓或電流信號，經(jīng)導(dǎo)線傳輸至外接的控制器進(jìn)行計(jì)算，完成液位測量。
[0018]發(fā)明的技術(shù)效果:(1)本發(fā)明的內(nèi)置式液位測量裝置，相對于現(xiàn)有技術(shù)，差壓傳感裝置設(shè)置在儲液罐內(nèi)的液體內(nèi)部，使差壓傳感裝置處在被測液體內(nèi)，避免了因溫度不同產(chǎn)生誤差的缺陷，測量精度大幅提高；(2)通氣平衡管的進(jìn)氣口設(shè)有只能通過氣體分子而阻止液體分子進(jìn)入的過濾膜裝置，更好的保護(hù)了通氣平衡管內(nèi)不直接進(jìn)入液體，或是因?yàn)橐后w蒸發(fā)冷卻導(dǎo)致通氣平衡管內(nèi)聚集液體，使通氣平衡管不會進(jìn)入液體保障測量精度；(3)通過安裝座和安裝支架將差壓傳感裝置設(shè)置在儲液罐內(nèi)，安裝方便，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的內(nèi)置式液位測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中A區(qū)域的局部放大圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的差壓傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:儲液罐1，液體2，液體膨脹空間3，差壓傳感裝置4，低壓輸入端41，高壓輸入端42，濾網(wǎng)43，殼體44，密封膠45，電路板46，差壓傳感器芯片47，硅油48，波紋膜片49，通氣平衡管5，導(dǎo)線6，安裝座7，安裝支架8，進(jìn)液口 9。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
如圖1至圖2所示，本實(shí)施例的內(nèi)置式液位測量裝置，包括儲液罐1和差壓傳感裝置4，儲液罐1內(nèi)裝有一定量已知密度的待監(jiān)測液體2(可以是汽油、柴油、水、酒精等)，且儲液罐1內(nèi)預(yù)留有一定的液體膨脹空間3，差壓傳感裝置4包括電路板46，該電路板46的中心設(shè)有通孔，該電路板46通過導(dǎo)線6與外接的電源、控制器相連，該電路板46的下方固定設(shè)置差壓傳感器芯片47(可選用機(jī)械式壓力傳感器芯片、彈性膜片式壓力傳感器芯片、半導(dǎo)體硅壓力式傳感器芯片、陶瓷電容式壓力傳感器芯片、膜片電容式壓力傳感器芯片、陶瓷壓電式壓力傳感器芯片等作為差壓傳感器芯片)，該差壓傳感器芯片47具有相對應(yīng)的上側(cè)和下側(cè)，其上側(cè)作為差壓傳感裝置的低壓輸入端41，通氣平衡管5穿過電路板46的通孔與該低壓輸入端41相連，該差壓傳感器芯片47的下側(cè)為高壓輸入端42與進(jìn)液管相連，作為該差壓傳感裝置4的進(jìn)液P9o
[0022]差壓傳感裝置4通過安裝座7固定設(shè)置在儲液罐1內(nèi)的液體2的底部，差壓傳感裝置4的低壓輸入端41與通氣平衡管5相連，該通氣平衡管5的進(jìn)氣口高于儲液罐1內(nèi)的液體2的頂面，用于傳遞待測液體表面的空氣壓力;該進(jìn)氣口設(shè)有過濾膜裝置，該過濾膜裝置只能通過氣體分子而阻止液體分子進(jìn)入，防止通氣平衡管內(nèi)進(jìn)入液體。
進(jìn)液口 9設(shè)有濾網(wǎng)43，防止異物堵塞進(jìn)液口 9;導(dǎo)線6由電源線、地線和信號線組成，差壓傳感裝置4通過導(dǎo)線6與外接的