[发明专利]一种光电式连续液位测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于容器标定技术领域，尤其涉及一种光电式连续液位测量方法及装置。

背景技术

物位包括液位和料位两类。对液位进行测量的方式包括使用液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等方面。连续液位测量是对液位连续的进行测量，广泛的应用于石油、化工、食品加工等诸多领域。

目前，应用于连续液位测量的方法包括：人工检尺法、浮球法、伺服阀、静压法磁致伸缩法、超声波法、光纤传感器法和电容法等方法。在实际应用中，可以根据价格、测量精度、被测介质的特点等因素，合理选择液位仪的种类。虽然有这么多的测量方法可以选择，但在某些条件下，仍然难以达到使用条件的要求。

例如：当采用上述方式，在对通讯用后备电源，柴油发电机油箱液位的检测中，将面临以下问题：

1、玻璃管法、人工检尺法等这些需要人员参与的非电量测方法不适用于无人值守的使用条件；

2、柴油在存储过程中会产生絮状固体沉淀物，积累厚度可达2厘米到5厘米。使用光纤传感器、投入式液位传感器等仪表，由于必须将传感器置于容器底部，且压力传递材料为弹性膜片，该膜片易受固体沉淀物封堵或损伤，造成压力传递不畅等问题，因此，在实际使用时会有液位波动、测量偏差大等问题；

3、由于油箱的体积和形状种类较多，不同的油箱量程在30厘米到200厘米之间。因此，浮球法的量程太小不适用于测量油箱液位。磁致伸缩法、电容法等固定量程的仪表在运输、安装和施工方面很不方便。

4、柴油发动机工作时会有振动，因此，浮桶法、伺服法等存在机械活动部件的传感器不适于在振动条件下的使用。

另一种应用实例，是在汽车油箱液位检测方面，广泛使用浮子法。在直管上套装一个浮子，浮子内设置一个磁环，直管内设置多个干簧管。浮子随液位沿直管上下滑动，在靠近浮子的干簧管收到浮子内部的磁环作用而吸合，从而送出液位信号。浮子法原理简单，造价比较低，但也存在非连续液位测量和存在机械运动部件可靠性差的问题。

有一种光纤压力传感器也可以测量液位。其结构是：在一个外套内，将一根光纤侧端置于弹性膜片的前端，弹性膜片上有一层反光膜。当液位变化时，弹性膜片产生位移，带动反光膜移动，使探头感受的光强发生变化，从而感知压力(液位)的变化。这种传感器外形细小，可做成特殊形状与被测件相配合。同时，该传感器也存在制作难度较大，成本高等缺点。更重要的是，该传感器必须有弹性膜片，与扩散硅膜盒投入式液位传感器同样，不适用于柴油发电机油箱这种有固体颗粒物存在的条件下测量。

在当前科技发展日新月异的情况下，面对各种装有液体的设备和装置，在进行液位测量时，需要一种能够在恶劣工况条件下工作，不受特定因素干扰的，对液位进行精确测量的方法和装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光电式连续液位测量方法及装置。以克服现有技术中不能达到使用条件的，无法进行准确液位测量的情况。

为解决上述问题，本发明提出如下解决方案：

一种光电式连续液位测量方法，应用于包括至少一个由多个传感器单体级联组成的传感器模块的光电式连续液位测量装置，包括：

由下至上逐个驱动传感器单体进行液位测量；

其中，当前处于驱动状态的传感器单体检测其所在位置返回的探测光的光强后，对检测到的光强对应的电压值进行模数转换，获取当前模数转换数据；

依据预设的液位与模数转换数据的对应关系，确定当前传感器单体所在位置液位；

在当前传感器模块分时驱动其各个传感器单体后，将各个传感器单体对应测量的液位汇总至变送器模块进行分析处理，得到当前所测液体的总液位，并以规定的接口形式输出。

优选地，驱动当前传感器单体检测其所在位置返回的光强，并对检测到的光强对应的电压值进行模数转换的具体过程包括：

当传感器单体所处位置没有被测液体时，探测光沿传感器单体内表面进行全反射传播，返回具有强光强的探测光；

对返回强光强的探测光对应的高电压进行模数转换并输出；

随着被测液体从下往上逐渐增高，在有液体存在部位的探测光，发生折射离开单体进入被测液体；没有液体存在部位的探测光，保持全反射路径传播，返回随液位高低而强度变化的探测光；

对返回光强变化的探测光对应的电压进行模数转换并输出

当传感器单体所处位置浸满被测液体时，探测光沿传感器单体内表面进行折射传播，返回具有弱光强的探测光；

对返回弱光强的探测光对应的低电压进行模数转换并输出。