专利名称：无人值守水位水温全自动测录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无人值守水位水温全自动测录仪，其可用于在无人值守情况下，特别是无供电条件的野外，以及恶劣的高低温高湿度气候条件下，对水或其它液态介质的液位和温度参数，连续或间断地进行高精度测量和数据记录。
背景技术：
通过检索互联网资料，未发现具有万分级高精度水位水温测量、大容量记录、节能化能量应用、“机器人”式自我管理的全自动测量产品。本发明人曾利用液位变送器、记录仪、蓄电池等搭建过连续检测的水位测量系统，系统总精度只能达到满量程的0.5％，这种搭建的水位测量系统存在如下缺陷1、只能连续工作，不能间断工作，对于常见的只要求测量某几个时刻的应用，一方面液位变送器绝大部分时间都在做无用功，另一方面蓄电池能源被大量浪费；2、系统本身的抗干扰能力不强，经常出现因雷电损坏的情况。特别是对于不需要连续工作的应用，持续工作增大了系统遭受雷击损坏的几率；3、目前市场上出售的记录仪几乎全为商用级仪器，工作温度范围为0～50度，对于湿度的要求也比较苛刻，非常不适合野外应用。在低气温和高气温时，一方面记录仪容易出现异常，另一方面其本身会产生较大的误差。

发明内容
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种无人值守水位水温全自动测录仪，其可以水位、水温双参数一体测量，结构紧凑，可便携使用，使用方便，智能化程度高，测试精度高，介质和环境适应性强，功耗低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种无人值守水位水温全自动测录仪，其特殊之处在于包括水位水温一体化探头和与之相连接的全自动显示记录管理仪，水位水温一体化探头与全自动显示记录管理仪之间通过电缆连接，水位水温一体化探头内含水位水温传感器以及信号远传调理电路。
上述电缆与探头连接处设有电缆保护套，探头上设有探头导水保护帽。
上述全自动显示记录管理仪包括单片机，单片机通过A/D转换器分别与水位传感器和温度传感器连接，单片机通过D/A转换器进行水位变送输出和水温变送输出。
上述单片机上连有RS232或RS485通讯接口。
上述单片机通过键盘显示适配器与按键连接。
上述单片机通过电源控制器与电源连接。
一种无人值守水位水温全自动测录仪水位水温的测量方法，其特殊之处在于水位传感器和温度传感器的线性误差、温度误差、非关量误差的校正，分别依据零位值、零位输出和满量程值、满量程输出这两个点构成的线性方程来实现，线性方程利用实际曲线上的3～101个特征点上的特征值，使实际曲线向理论值回归。
上述水位传感器和温度传感器的准确值为在无校正情况下传感器的实测值减去传感器的线性误差、传感器的温度误差以及非关量误差。
上述单片机上带有智能管理模块，其可管理系统内部的能量使用，通过设置菜单中的参数定义系统的工作方式，在非工作时间整机自动进入休眠状态，到达工作时间时系统自动觉醒，按设定方式自动完成采样、记录、通讯、信号变送等功能。
上述系统菜单主要由初始化、量程设置、特征点特征值输入、记录方式定义、工作参数定义、通讯参数设置、变送设置等子菜单构成。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下1、本发明水位、温度双参数测量，一体化结构，结构紧凑，体积小，功耗低，可以便携使用；2、本发明全自动、免值守、免维护测量，智能化程度高，软件功能强大，中文菜单，大容量存储；4、本发明精度高，精度可达全温区，总误差小于0.05％读数，可靠性高，年稳定性达0.05％FS，测量温区宽，探头最大可测-40～+150度的液态介质；5、本发明适合高低温环境运行，全自动显示记录管理仪的不同配置产品，可分别安全工作于-20～+70度、-40～+85度、-50～+90度等温度环境，防水、防潮、防节露设计，适合露天及高湿度环境运行。整机电路全金属屏蔽，抗电磁干扰、射频干扰性能优良；6、本发明具有RS232或RS485接口，支持远程通讯、调校、打印等操作，支持网络运行，并具有多种变送输出信号供选；7、本发明测量范围宽，适用介质广，可广泛应用于水文地下水观测、大坝水情监测、灌区联网群测、油点井区联测等领域。
四

图1为本发明的结构原理图；图2为本发明中探头的结构原理图；图3为本发明的电路原理图；图4为本发明的程序流程图。
五具体实施例方式参见图1，图2，本发明包括水位水温一体化探头1和与之相连接的全自动显示记录管理仪2，水位水温一体化探头1与全自动显示记录管理仪2之间通过探头专用防水屏蔽电缆3连接，电缆3与探头1连接处设有电缆保护胶套4，胶套4包裹着电缆锁固件，探头1上设有不锈钢探头导水保护帽5。水位水温一体化探头传感部6内含水位水温传感器以及信号远传调理电路，外壳为不锈钢。
参见图3，全自动显示记录管理仪包括单片机，单片机上的程序可实现线性误差校正、温度误差校正和非关量误差校正，单片机上还设有智能运行管理器。单片机通过A/D转换器和信号调理电路分别与水位传感器和温度传感器连接，单片机并通过D/A转换器进行水位变送输出和水温变送输出，可对水位、水温参数分别提供4～20mA、0～10mA、0～20mA、0～5V、1～5V、0.5～4.5V等变送输出信号，输出精度可达设定范围的0.05％。另外，单片机上还连有数据存储器，可进行大容量数据存储，容量可达16M。单片机上连有键盘显示装置，可进行五位数字巡回显示、光柱显示、百分比显示、单位显示、电池能量显示、故障报警显示，并通过键盘显示适配器与按键连接。单片机还通过电源控制器与仪表供电系统连接。单片机上设有RS232或RS485通讯接口，可以连续或间断的启动通讯功能读取、打印存储的数据。通讯功能支持网络操作，允许多达128台仪表连网运行，通过远端计算机既能读取存储的和实时的数据，还能查看、设置、修改每一台仪器的工作参数。
参见图4，水位传感器和温度传感器的线性误差、温度误差、非关量误差的校正，分别依据零位值、零位输出和满量程值、满量程输出这两个点构成的线形方程来实现，该方程利用实际曲线上的3～101个特征点上的特征值，使实际曲线向理论曲线回归，其数学表达式为Y＝kx+b，其中x为传感器的输出，Y为参数值。误差校正的方程表达式为Y标＝Y实-ΔYL-ΔYw-ΔQ，其中Y标为水位或温度传感器的准确值，Y实为在无校正情况下传感器的实测值，ΔYL为传感器的线性误差，它是利用传感器实测曲线上3～101个点的线形偏差值生成的数据表，实际计算中可通过查表求取任一点的线性误差，取点的多少根据实际情况决定。ΔYw为传感器的温度误差，它是利用传感器的两条实测温度曲线(即零位和满量程温度曲线)上3～101个点的温度引起的偏差值生成的数据表，计算中可通过查表求取任一温度状态下水位传感器的温度偏差，取点的多少根据实际情况决定。ΔQ为与传感器所测量物理量无关的其它因素引起的偏差的总称，即非关量误差，其综合表现为一个常量。单片机上的智能运行管理器是一个管理系统内部电池能量使用的子程序，可通过设置菜单中的参数定义系统的工作方式，电源的能量始终受到监控，在非工作时间整机自动进入休眠状态，到达工作时间时系统自动觉醒，按照预先设定的方式自动完成采样、记录、通讯、信号变送等功能。
工厂标定时，将水位水温一体化探头封装好后与全自动显示记录管理仪连接，然后应用标准液位温度源对仪器进行高精度的校准，校准精度与标准源相差可达+/-1个字，校准的过程通过写入微电脑内的软件，对传感器的非线性误差、温度误差以及其它无关量引入的误差进行精密的数字化修正，修正效果可达全温区，总误差不超过读数的0.05％。本发明实际使用时，将探头投入水中，将全自动显示记录管理仪安装在墙壁或支架上。进入软件菜单，选择“开机工作”，整机将按照事先输入的工作参数，开始无人值守免维护方式的全自动测量记录工作。
本发明中全自动显示记录管理仪也可配备其它物理量的传感器，如一体或分体的压力温度探头、温度湿度探头、流量温度探头、电流电压探头等，组成高精度大容量的全自动测试系统。
权利要求
1.一种无人值守水位水温全自动测录仪，其特征在于包括水位水温一体化探头(1)和与之相连接的全自动显示记录管理仪(2)，水位水温一体化探头(1)与全自动显示记录管理仪(2)之间通过电缆(3)连接，水位水温一体化探头(1)内含水位水温传感器以及信号远传调理电路。
2.根据权利要求1所述的无人值守水位水温全自动测录仪，其特征在于所述电缆(3)与探头(1)连接处设有电缆保护套(4)，探头上设有探头导水保护帽(5)。
3.根据权利要求2所述的无人值守水位水温全自动测录仪，其特征在于所述智能显示记录控制仪包括单片机，单片机通过A/D转换器分别与水位传感器和温度传感器连接，单片机并通过D/A转换器进行水位变送输出和水温变送输出。
4.根据权利要求3所述的无人值守水位水温全自动测录仪，其特征在于所述单片机上连有RS232或RS485通讯接口。
5.根据权利要求4所述的无人值守水位水温全自动测录仪，其特征在于所述单片机通过键盘显示适配器与按键连接。
6.根据权利要求5所述的无人值守水位水温全自动测录仪，其特征在于所述单片机通过电源控制器与电源连接。
7.一种无人值守水位水温全自动测录仪水位水温的测量方法，其特征在于水位传感器和温度传感器的线性误差、温度误差、非关量误差的校正，分别依据零位值、零位输出和满量程值、满量程输出这两个点构成的线性方程来实现，线性方程利用实际曲线上的3～101个特征点上的特征值，使实际曲线向理论值回归。
8.根据权利要求7所述的无人值守水位水温全自动测录仪水位水温的测量方法，其特征在于所述水位传感器和温度传感器的准确值为在无校正情况下传感器的实测值减去传感器的线性误差、传感器的温度误差以及非关量误差。
9.根据权利要求8所述的无人值守水位水温全自动测录仪水位水温的测量方法，其特征在于所述单片机上带有智能管理模块，其可管理系统内部的能量使用，通过设置菜单中的参数定义系统的工作方式，在非工作时间整机自动进入休眠状态，到达工作时间时系统自动觉醒，按设定方式自动完成采样、记录、通讯、信号变送等功能。
10.根据权利要求9所述的无人值守水位水温全自动测录仪水位水温的测量方法，其特征在于所述系统菜单主要由初始化、量程设置、特征点特征值输入、记录方式定义、工作参数定义、通讯参数设置、变送设置等子菜单构成。
全文摘要
本发明涉及一种无人值守水位水温全自动测录仪，其可以水位、水温双参数一体测量，结构紧凑，可便携使用，使用方便，智能化程度高，测试精度高，介质和环境适应性强，功耗低。本发明包括水位水温一体化探头和与之相连接的全自动显示记录管理仪，水位水温一体化探头与全自动显示记录管理仪之间通过电缆连接，水位水温一体化探头内含水位水温传感器以及信号远传调理电路。电缆与探头连接处设有电缆保护套，探头上设有探头导水保护帽。全自动显示记录管理仪包括单片机，单片机通过A/D转换器分别与水位传感器和温度传感器连接，单片机并通过D/A转换器进行水位变送输出和水温变送输出。
文档编号G01D21/02GK1447097SQ03114659
公开日2003年10月8日 申请日期2003年4月21日 优先权日2003年4月21日
发明者李兴伟, 金翔 申请人:李兴伟