數(shù)字檢索式水位傳感器的使用方法
專利匯可以提供數(shù)字檢索式水位傳感器的使用方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且一種數(shù)字檢索式 水 位 傳感器 的使用方法，屬于自動化檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是一種用于水位檢測的傳感器。其特征在于，該傳感器是由A、B、C三節(jié)組成的、由若干個傳感元對水位點實現(xiàn)檢索式數(shù)字 信號 取樣的、由 微處理器 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、由國際標準的RS－485 接口 輸出信號 的、由內(nèi)部 電路 和可塑性絕緣材料澆鑄而成的三節(jié)固態(tài)圓形棒式傳感器。信號 采樣 、處理、變送實現(xiàn)了全數(shù)字化，較徹底的回避了模擬量檢測受 溫度 、電 磁場 干擾等不穩(wěn)定、不可靠的因素，在工業(yè)液位、水位自動化測控中，可直接與數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)備接軌，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、安裝維護方便等優(yōu)點。，下面是數(shù)字檢索式水位傳感器的使用方法專利的具體信息內(nèi)容。
1一種數(shù)字檢索式水位傳感器的使用方法，其特征在于：
第一、該傳感器信號輸出為國際標準的RS-485接口，與計算機 及其數(shù)字化儀器儀表直接接軌，數(shù)字檢索式水位傳感器有三部分組 成，第一部分的功能是信號變送與檢索控制，該傳感器的檢索控制系 統(tǒng)將采集到的數(shù)字信號傳遞給信號變送器，經(jīng)過數(shù)字信號變送器轉(zhuǎn)換 就直接與通用的RS-485連接；
第二、該傳感器對安裝地點條件沒有特別的要求，無需建測井或 其他輔助設(shè)施，傳感器自由垂直固定安裝在水位變幅范圍內(nèi)即可使 用，為滿足水位變幅范圍內(nèi)的全量程使用，傳感器的B節(jié)，可多節(jié) 接插使用，可接插成十幾米到幾十米長，可實施按標高，分段、分節(jié)， 階梯式多點安裝，同樣可實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測計量目得；
第三、信號遠傳建立無人職守檢測站：傳感器信號引出線額定直 接輸送3～20公里，信號可直送中繼站，監(jiān)測站全程無人值守。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明數(shù)字檢索式水位傳感器的使用方法屬于自動化檢測技術(shù)領(lǐng) 域，具體而言是一種用于水位檢測的傳感器的使用方法。
技術(shù)背景
目前國內(nèi)外在水位檢測方面采用的技術(shù)和產(chǎn)品不少，歸納起來為 以下幾種：
1、超聲波傳感器。這類產(chǎn)品主要適用寬闊水域的水位探測。儀 器安裝在遠離水面的上方，向水面發(fā)射和接收電磁波，并測量電磁 波的反射波長、周期，測出水面距儀器的距離，從而測定水位。目前 國內(nèi)外都有此類產(chǎn)品生產(chǎn)廠家。如中國專利“自適應(yīng)超聲波液位儀” 專利號932031064。
2、壓差式水位傳感器：隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，半導體表面擴 散工藝在傳感器平衡電橋的制作中，得到了廣泛應(yīng)用。擴散硅壓差 傳感器是利用水的壓強原理，在水底下檢測水底壓強和標準大氣壓的 壓差。它是通過水底壓強使半導體擴散硅薄膜產(chǎn)生形變的壓電效應(yīng)， 而獲取水位信號。目前國內(nèi)外都有此類產(chǎn)品生產(chǎn)廠家。如中國專利“壓 差計”公開號CN?86?1?05681?A。
3、電容式水[物]位傳感器：是近些年出現(xiàn)的新產(chǎn)品、技術(shù)， 它是依靠電容原理而制作的。電容是由兩極板和介質(zhì)構(gòu)成的，改變 介質(zhì)將改變電容量。水作為電容的介質(zhì)，水淹沒傳感器越多，介質(zhì)填 充也越多電容量越大。通過檢測電容量的大小，來檢測水位。主要由 西德、日本、加拿大幾家生產(chǎn)，目前國內(nèi)也有廠家生產(chǎn)。
4、浮子式水位傳感器：它是一種最簡單的水位傳感器，它由一 根不銹鋼管和一個不銹鋼空心球組成。不銹鋼管內(nèi)裝有四個干簧繼電 器，空心球內(nèi)裝有一塊永久磁鐵，當空心球隨著水位上下運動時，磁 鐵作用于繼電器。整個浮子式水位傳感器相當于四個定點水位開關(guān)， 用這四個水位開關(guān)對水動力裝置進行控制。它的優(yōu)點是安裝使用方 便，強信號便于輸送，且造價低/所以適應(yīng)面廣。它的缺點是不能連 續(xù)測量水位，而且它依靠穿在鋼管上的浮球作上下機械運動，容易出 現(xiàn)雜物堵塞卡殼失誤、特別是在流動的水中，上下游水壓差使浮球與 鋼管間磨擦力增加，形成卡殼。在工程應(yīng)用中需要建井，使工程造價 大幅提高。如中國專利“浮子式水位計”，公開號CN?86?1?07944?A。
5、直流電極式水位傳感器：屬裝配型傳感器，這種形式的傳感 器，其檢測原理是根據(jù)水的導電特性，當電極通過與水接觸時形成直 流電流或電壓，直接或經(jīng)一個電阻及一個三極管組成的簡單電路。信 號用導線(一點對一線多線輸出或簡單并聯(lián)兩線輸出)傳給后續(xù)處理 電路。電極用銅或不銹鋼或其它金屬材料制成，按縱向依次排列在空 芯棒外或安裝在棒內(nèi)在棒上至少開一個進水口，使電極能夠接觸到 水；由于電極縱向排列，受電極尺寸和電極之間必須留有一定間隙制 約，使測量精度受到限制。如中國專利“水位變色顯示器”公告號 CN2183556Y，它只適用于小容器或靜止的蓄水池、水塔、集水箱等 場合使用(如專利：CN2212775Y，CN2072677U，CN2045479U)。 由該傳感器的構(gòu)成形式?jīng)Q定了其管內(nèi)和管表空隙處都易滯留泥沙、水 垢和污物，容易造成極間連接，引起傳感器失效。該傳感器是以犧牲 電極為代價進行水位檢測的，需經(jīng)常檢修或更換電極，它也是一種簡 單的控制型水位傳感器，實用性差。(如專利：公告號CN2183556Y， CN2212775Y，CN2072677U中均為一點對一線多點引出信號)
隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，水位監(jiān)測不只是大型水利工程和工業(yè) 自動控制中應(yīng)用，高樓大廈的高位水箱、水塔、城市地下水道管網(wǎng)、 地下水池水井等等，都需要水位監(jiān)控。都需要新技術(shù)來解決當前存在 的問題，引黃入晉工程的水位監(jiān)測問題就是突出的一例。工業(yè)控制和 民用事業(yè)中的水位控制，在現(xiàn)代化的今天仍然用的是浮球、浮子式水 位控制方式。急需要有新的、既能滿足高性能又能適用面廣的通用水 位監(jiān)控裝置。
發(fā)明內(nèi)容
1、解決現(xiàn)有技術(shù)不能解決的問題，如傳感器穩(wěn)定性、可靠性和 惡劣條件下使用的廣泛適應(yīng)性。
2、擴大適用范圍，解決安裝、使用、維護方便的問題。使之能 適應(yīng)滿足各種使用條件。如深井、隧道、下水道、地下管道等水位監(jiān) 測。
3、降低造價，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強的，可直接采樣的 普及通用型水位傳感器。
本發(fā)明數(shù)字檢索式水位傳感器，是一種水位信號可直接數(shù)字取樣 的傳感器，一種數(shù)字檢索式水位傳感器，其特征在于是一種由A、B、 C三節(jié)組成的對水位點實現(xiàn)數(shù)字檢索式取樣的傳感器，按功能A、B、 C三節(jié)接插組成，接插部位為全防水接插，其電路芯片部份，用絕緣 材料板制成其骨架并按各節(jié)功能組裝相應(yīng)電路，第一節(jié)內(nèi)組裝恒壓電 路(11)、休眠式供電電路(12)、微處理器、時鐘電路(10)及傳感 器運行軟件拷貝調(diào)試部分，第二節(jié)內(nèi)組裝檢索電路(14)、檢測電路 (16)并安裝傳感元電極(6)，第三節(jié)內(nèi)安裝檢測信號發(fā)送電路(3)， 固定于支撐骨架背面上的傳感元電極(6)其間隔為1厘米或按使用 要求制造，傳感元電極(6)由耐腐蝕材料制成，傳感器芯片電路板 (8)與引線端子(9)、信號發(fā)送器(3)分別按A、B、C三節(jié)，用 絕緣材料澆鑄后，成為一個固體圓型棒式傳感器。
該傳感器特征主要在于兩個方面，一方面是傳感器電路，另一方 面是它特殊的結(jié)構(gòu)。其傳感器電路是由若干個傳感元電路對水位逐點 實現(xiàn)數(shù)字化信號取樣，由微處理器和軟件檢測程序構(gòu)成的。數(shù)據(jù)逐點 檢索、數(shù)字統(tǒng)計、數(shù)字變送、輸出數(shù)字信號等功能(詳見電路原理圖 圖4)。其傳感器結(jié)構(gòu)在于它是由三節(jié)圓形棒體接插連接構(gòu)成(詳見 傳感器結(jié)構(gòu)圖一、圖二、圖三)。第一節(jié)的功能為信號變送與檢索控 制，第二節(jié)功能為檢索檢測電路，第三節(jié)功能為信號發(fā)送，每節(jié)內(nèi)的 電路板都是置于一個有上下兩排的支撐骨架上，支撐骨架用絕緣材料 制成。支撐骨架的下面固定有若干塊傳感器芯電路板，支撐骨架的上 面固定有傳感元電極，傳感元電極之間間隔為1厘米(或按使用要求 制造)，傳感器芯片電路板與引線端子、信號元、外殼用絕緣材料澆 鑄后成為一個固體棒式傳感器。
本發(fā)明數(shù)字檢索式水位傳感器的制備，其特征在于制備分為兩部 分進行，一部分是電路芯片的制備，另一部分是結(jié)構(gòu)外殼的制備。數(shù) 字檢索式水位傳感器按功能分A、B、C三節(jié)接插組成(具體見傳感 器結(jié)構(gòu)圖一、圖二、圖三)，接插部位為全防水接插。其電路芯片部 份的制備，首先選用絕緣材料板制成其骨架并按各節(jié)功能組裝相應(yīng)電 路。第一節(jié)內(nèi)組裝恒壓電路(11)、休眠式供電電路(12)、微處理器、 時鐘電路(10)及傳感器運行軟件拷貝調(diào)試。第二節(jié)內(nèi)組裝檢索電路 (14)、檢測電路(16)并安裝傳感元電極6。第三節(jié)內(nèi)安裝檢測信 號發(fā)送電路(3)。其固定于傳感器芯骨架背面上的傳感元間隔一般為 1厘米(也可根據(jù)使用要求設(shè)置)。傳感元電極由耐腐蝕材料制成， 最后將制成的傳感器芯放入模具，用可塑性絕緣材料澆鑄成固態(tài)方形 (或圓形)棒式傳感器。
上述芯片骨架最好用與澆注材料一致的絕緣材料板制成，傳感元 電極最好由非磁性、耐腐、導體材料制成。引線端子是用塑料和環(huán)氧 樹脂或其它絕緣材料制成的，具有全封閉能力的防水三芯電器接插件。 芯片與外殼經(jīng)澆鑄后成為一個固態(tài)實體，其截面一般為直徑40毫米， 長度根據(jù)具體情況一般可設(shè)計為每節(jié)50-80厘米。其傳感器成型、澆 注工藝、壓鑄工藝和設(shè)備用自行設(shè)計并委托加工的專用設(shè)備。
本發(fā)明數(shù)字檢索式水位傳感器的使用方法，其特征在于：
第一、該傳感器信號輸出為國際標準的RS-485接口，與計算機 及其數(shù)字化儀器儀表直接接軌，數(shù)字檢索式水位傳感器有三部分組 成，第一部分的功能是信號變送與檢索控制，該傳感器的檢索控制系 統(tǒng)將采集到的數(shù)字信號傳遞給信號變送器，經(jīng)過數(shù)字信號變送器轉(zhuǎn)換 就可直接與通用的RS-485連接。
第二、由傳感器的原理所決定，該傳感器對安裝地點條件沒有特 別的要求，無需建測井或其他輔助設(shè)施。傳感器自由垂直固定安裝在 水位變幅范圍內(nèi)即可使用。為滿足水位變幅范圍內(nèi)的全量程使用，傳 感器的B節(jié)，可多節(jié)接插使用(可接插成十幾米到幾十米長)，如安 裝條件不能滿足同一點上垂直安裝的情況下(如河灘、海灘、水庫沿 岸，無需豎高架固定安裝)，可實施按標高，分段、分節(jié)，階梯式多 點安裝，同樣可實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測計量目得。
第三、信號遠傳可建無人職守檢測站：傳感器信號引出線額定直 接輸送3～20公里，信號可直送中繼站，實現(xiàn)監(jiān)測站全程無人值守。
發(fā)明的主要用途及優(yōu)點
1、用途：用于工礦企業(yè)的水位自動化控制。用于礦山、冶金、 建材、電力、化工等工礦企業(yè)和水資源管理，水文測報的自動化檢測 控制。
2、優(yōu)點：a、信號具有抗干擾能力強，不受溫度、電波電場等、 環(huán)境條件影響。
?????????b、測量誤差小，穩(wěn)定可靠。
?????????c、全投入式，具有不怕泥沙污物不怕粉塵堵塞掩埋。
?????????d、安裝、使用、維護方便。不受安裝條件所限制。
附圖說明
圖1數(shù)字檢索式水位傳感器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2數(shù)字檢索式水位傳感器的內(nèi)芯片正面圖
圖3是數(shù)字檢索式水位傳感器截面圖
圖4是數(shù)字檢索式水位傳感器原理圖。
1、傳感器A節(jié)?????????????????2、傳感器B節(jié)
3、傳感器C節(jié)?????????????????4、接插連接螺絲
5、電路芯體骨架??????????????6、感應(yīng)元電極
7、絕緣材料澆鑄材料??????????8、電路板
9、水封引線接插件????????????10、變送、時鐘、CPU、檢索指令 電路
11、恒壓電路?????????????????12、5V休眠式供電電路
13、信號發(fā)送元???????????????14、檢索電路
15、選通電路?????????????????16、取樣電路
具體實施方式：
數(shù)字檢索式水位傳感器使用與安裝：
數(shù)字檢索式水位傳感器是以A、B、C三節(jié)組裝構(gòu)成完整功能的 水位傳感器，A、C節(jié)在每個傳感器中只使用一個，B節(jié)在使用中可 根據(jù)水位變幅的大小可6節(jié)連接垂直安裝。在橋墩、測井壁和其他具 備垂直安裝的地方都可以多節(jié)連接，貼壁安裝，可接插成二十米長， 滿足水位變幅范圍內(nèi)的全量程使用，
在安裝條件不能滿足同一點上垂直安裝的情況下(如河灘、海灘、 水庫沿岸，無需豎高架固定安裝)，可實施按標高，分段、分節(jié)，階 梯式多點安裝，同樣可實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測計量目得。
引線端子用自行設(shè)計的帶有水封的接插式引線端子，該接插件， 在接插緊固好后無需做其它防水處理。
由傳感器的原理和性能所決定所決定，該傳感器具有特別的信號 遠傳能力，傳感器信號輸出線額定直接輸送18公里，信號可不經(jīng)任 何變送電路，直送中繼站，實現(xiàn)監(jiān)測站全程無人值守。
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