[实用新型]一种压阻水位计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水位计，属于水利、水文和工程监测技术领域。

背景技术

水位测量计有多种形式，以安装形式来分，有非浸入式和浸入式。非浸入式有超声波、雷达等，浸入式的有干簧管、浮球式、压阻式等。按照测量原理来划分，水位计有浮子式、压力式、气泡式、电容式、超声波及激光测距水位计等。压阻式水位计的型号很多，是压力式水位计的一种。压阻式水位计一般由四部分组成：压阻传感器件、信号处理电路、不锈钢壳体及电缆。不同压阻水位计最大的区别在于压阻传感器件、信号处理电路、数据处理方法及通信协议。信号处理电路包括激励源，放大器，A/D转换电路。通讯电路包括微处理器MCU，通信接口电路等。选用不同的器件，水位计的性能指标也不同，包括精度，功耗，成本，电路复杂程度等。

压阻传感器一般有电流型和电压型，水位计采用电流型压阻传感器，随着压力变化，输出电阻也跟着变化，通过恒流源电流的作用，输出变化的电压信号，信号电压放大器放大，模拟/数字(A/D)转换器转换得到数字量，微处理器MCU处理，线性化等，通过RS485接口，MODBUS协议经电缆将压力数据或水位数据发送至数据采集装置。

目前，文献上报道的压阻式水位计有电流输出型，也有RS485接口。电流输出型只能输出4～20mA直流电流，接收装置还须将电流转换成电压，数据采集装置通过A/D转换装置获取压力值，再通过计算求得水位高度。这种压阻水位计需要配置特殊的数据采集装置，一般的RS485接口的压阻水位计使用特殊的通讯协议，通用的MCU，因此导致水位计整体功耗大，其应用便具有一定的局限性，例如在偏远地带等不适宜随时补充能源的地方。另外，由于一般的压阻水位计没有测温功能，即使有测温功能也是用专用的测温器件来实现，成本较高。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种低功耗、低成本的压阻水位计，其发明原理为采用通用的Modbus通用协议、低功耗MCU、高精密16位A/D转换电路，并利用MCU本身的测温功能，不需另加测温元件，降低生产成本。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种压阻水位计，包括外壳、上密封端、下密封端、上隔离套及重锤，上密封端设于上隔离套之上，并通过外壳与下密封端连接，重锤嵌套在下密封端之上，在重锤的重力作用下，保证压阻水位计垂直悬置与液体中；外壳内部设有电路板和压阻敏感器件，压阻敏感器件和外壳之间密封耐压；下密封端设有通水孔，水从孔进入，作用于压阻敏感器件；重锤设有进水孔；上密封端与通讯电缆之间密封并耐压，通讯电缆从上密封端的上端接出，通向数据采集器。

进一步，上密封端与通讯电缆之间密封，通讯电缆从上密封端的上端接出，通向数据采集器；上密封端/下密封端与壳体之间密封；压阻敏感器件之间用O形圈密封，以防止水浸入壳体内部。

进一步，上述电路板主要分成两部分，一是微处理器MCU模块、A/D转换模块、通讯模块，另一部分是信号处理，包括恒流源模块、仪器放大器模块。作为本实用新型的优选方案，MCU模块采用低功耗MCUC8051F300，自带测温功能，能够实现对水温的精确测量；A/D转换模块采用低功耗16位A/D转换器ADS1100；通讯模块采用低功耗RS485通讯器件MAX3471；压力传感器采用Honeywell不锈钢隔离压力传感器，使用电流驱动，由恒压源REF195ES和运算放大器LM358做成恒流源。压力传感器的输出信号通过单电源仪器放大器AD623信号放大。

通过采用上述技术方案，本实用新型能够取得如下的技术效果：

本实用新型提供的压阻水位计将压力传感器、信号处理电路板封装在不锈钢金属壳体内，壳体完全密封，耐压，耐腐蚀，解决了一般水位计结构复杂，不易安装的问题；

采用高性能、低功耗、高稳定性的MCU电路设计；

由恒流源、信号放大、模拟数字16位高精密A/D转换器构成信号处理回路，占用较小的空间，既便于在狭窄的空间安装，又具有很高的转换精度；

采用多次拟合特殊的线性化数据处理方法，测量电路电源采用功率可控电路，只在收到测量命令时，才给测量电路电源，测量结束关断电源，系统处于休眠状态，解决了一般压阻水位计功耗大，精度低的问题，使得本实用新型能够适合多种使用场合，特别是野外电力不易到达、采用电池供电的场合，保证设备有较长的工作时间。

使用RS485接口输出，MODBUS协议，解决了水位计通讯接口复杂的问题；