[发明专利]一种带自动补偿的振弦式水位计

说明书

本发明公开一种带自动补偿的振弦式水位计，属于水利、水文和工程监测技术领域。本发明整个敏感部件组成一个完全封装为一体的结构且内部真空化，避免了受外界干扰，长期稳定测值得到保障，同时，水位计壳体内封装了气压传感器和温度传感器，通过智能补偿输出单元进行数据采集，计算，能得到精度较高的水位测值，并直接输出水位值，无需现场换算，测值更加直观。本发明改变了现有振弦式水位计的结构、封装工艺，解决了现有振弦式水位计在长期稳定可靠的防水密封和获得高精度测值两方面无法同时兼顾的问题。

技术领域

本发明属于水利、水文和工程监测技术领域，具体涉及一种应带自动补偿的振弦式水位计。

背景技术

高精度振弦式水位计主要用于监测大坝渗流量，而可用于其他有高精度水位或液位测量的场所，同时，也能用于地铁，桥梁、建筑物等的沉降测量，应用极为广泛，是工程施工常用的传感器之一。但是基于其测量原理，且常常安装在野外环境，常面临需要在湿度大，昼夜温差大，一年四季气压变化明显等严重影响仪器测值精度或使用寿命的恶劣环境下长期使用，因此，对仪器的结构稳定及防水密封性等提出了更高的要求。

目前，国内外振弦式水位计主要结构形式基本可分为以下部件组成：振弦式水位敏感部件1、敏感部件安装固定部件2、保护筒部件3、浮子部件4、通气干燥部件5及仪器整体安装固定部件6，具体如图1所示。

参照图1，现有振弦式水位计主要组成关系是，振弦式水位计敏感部件1通过敏感部件安装固定部件2固定在保护筒部件3的上部，浮子部件4悬挂在敏感部件1的下部的挂钩上，通气干燥部件5安装在敏感部件1壳体上，安装完成后的振弦式水位计整体采用安装固定部件6固定需要测量水位变化的沟渠等的边壁上。

参照图2，现有振弦式水位计中敏感部件1，主要由下列部件构成：钢弦1-1、敏感部件主体1-2、感压部件1-3、封装壳体1-4、通气管1-5及通气接头1-6。其中，敏感部件主体1-2与感压部件1-3组成一体，钢弦1-1完全封装在其内部，同时在敏感部件主体1-2开设相应的孔位用于与外界大气连通。组装在一起的敏感部件主体1-2与感压部件1-3安装在封装壳体1-4内。通气管1-5与封装壳体1-4上的通气管接头1-6连接，用于平衡内外气压。通气管接头1-6与外界的通气干燥部件5连通。敏感部件1的挂钩与感压部件1-3连接。

现有振弦式水位计主要工作原理是通过下部悬挂的浮子部件感受水位上升或下降的浮力变化，并传递到振弦式水位计敏感部件上，从而改变钢弦的自振频率，经过相应的换算公式得到实际水位的变化。通气管及外界通气干燥管的作用是一旦外界大气压发生了变化，通过通气干燥管确保振弦式水位计敏感部件内部与外界进行气体交换，保持内外气体压力平衡，避免大气压的变化带来的测值偏差。

从上述振弦式水位计的结构及测量原理可以看出，现有振弦式水位计存在如下不足：

1）现有振弦式水位计长期防水密封性能较低：由于现有振弦式水位计常常采用通气管及外加通气干燥部件的结构，并非完全防水密封的结构，在通气接头、通气管及外部通气干燥部件连接部位常常会出现密封防水失效的现象，且随着使用时间的增加，通气干燥部件的干燥效果会逐步降低，不可避免的会有少量湿度较高的气体进入仪器敏感部件内部。同时，在更换通气干燥部件的过程中，仪器内外腔体完全连通，湿气也会进入仪器内部。长期使用，仪器绝缘电阻必然降低，甚至会影响仪器正常工作；

2）现有振弦式水位计实时测量精度不够高：现有振弦式水位计主要通过内外连通管进行气体交换后平衡敏感部件内部腔体与外部环境之间的气压，但是这需要一定的时间才能完成，尤其是在两则气压相差较小的情况下，依然无法完全达到气压的平衡，从而会导致仪器测值在不同的时间点上波动较大，无法反映真实的水位变化值，水位测值精度较低。此外，在实时加密观测测量过程中，当外界气压变化时，内外气压还没有完全平衡的情况下，所实时测得结果精度更低，无法实现实时高精度测量；