专利名称：磁致伸缩液位测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位测量仪器，具体的说是一种磁致伸缩液位测量仪。
背景技术：
目前，国内在进行液位检测时大部分还依靠人工检尺、记录，其指示精度和可靠性 较差，完全不能满足对液位检测和灌区自动化的要求。近年来国外市场上出现的磁致伸缩 液位测量仪是一种高技术的液位测量升级替代产品，其虽然解决了原先测量精度和可靠性 的问题，但也存在价格昂贵，维护不便等问题。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种磁致伸缩 液位测量仪，它具有准确度高、可靠性高、稳定性高、使用寿命长、环境适应性强、结构精巧、 安装维护方便等特点，它能在储罐密闭的条件下，实现对储罐中油品参数的全天候自动实 时监测，可广泛应用于石油、化工、制药、食品等各种罐、池、槽的液位监测和计量。本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的磁致伸缩液位测量仪，包括探 测杆、浮球和控制电路部分。所述探测杆由3条同轴的圆管组成，外管由防腐蚀材料制成，中间的圆管设置有 温度传感器，中心的波导管内部是由磁致伸缩材料构成的波导丝。在探测杆外设有浮球，浮球为内含永磁铁的不锈钢空腔浮体。在探测杆底部设有吸盘式固定装置。在探测杆的上端设有控制电路部分，控制电路部分主要由测量控制模块组成，测 量控制模块的输出端分别与激励信号发射电路的输入端和温度测量模块相连，激励信号发 射电路的输出端与磁致伸缩敏感组件相连，磁致伸缩敏感组件与回波信号检测组件相连， 回波信号检测组件与信号检测电路相连，信号检测电路的输出端经信号整形放大电路后与 测量控制模块的输入端相连；测量控制模块通过通讯总线RS485与PC机相连。在上述技术方案中，所述测量控制模块选用dsPic30F3012芯片作为控制器，该芯 片脚1接+5V电源，脚2接+3V基准，脚3、脚4、脚5、脚11、脚12与温度测量模块的温度模 拟信号输出端口 ANl、端口 AN2、端口 AN3、端口 AN4、端口 AN5相连，脚6、脚7之间接由晶振 Y1、电容C2、电容C3组成的晶振时钟单元，脚8通讯数据输出端TX经R2与RS485通讯模块 的输入端相连，脚9通讯数据输入端RX经R3与RS485通讯模块的输出端相连，脚9经R3、 Rl与+5V电源相连，脚10与RS485通讯模块的方向控制端相连，脚13、脚17接地，脚14、脚 18接+5V电源，+5V电源与地之间接有滤波电容Cl，脚15计时捕捉输入端IC2与信号放大 整形电路相连，脚ieConPlus与信号激励发射电路相连。在上述技术方案中，所述磁致伸缩敏感组件为信号激励脉冲信号以及回波信号的 传输载体，包含波导丝、浮球、回波反射信号衰减装置。在上述技术方案中，所述回波信号检测组件包含回波信号检测线圈、波导丝连接支架、永磁铁。本实用新型设计简单，使用方便，与现有技术相比具有以下优点1)产品具有精度高、分辨率高、可靠性好、功耗低等特点；2)可根据用户配置反算液位高度，可通过软件人工修正零位偏差；3)产品可以定时自动采集，保留最近32组数据，一次从缓存读取，减少计算机等 待测量的时间，提高计算机通讯效率；4)宽供电电压范围，抗干扰能力强；5)能在线诊断，操作简单；6)安装调试简单，维护方便。

图1为本实用新型磁致伸缩液位测量仪的结构示意图。图2为本实用新型工作原理示意图。图3为本实用新型控制电路部分原理框图。图4为本实用新型实施例测量控制模块dsPic30F3012芯片电路连接图。其中1探测杆，2浮球，3固定装置，4控制电路部分，5温度传感器，1-1外管，1-2 中间的圆管，1-3波导管。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的描述。如图1、图2所示，磁致伸缩液位测量仪包括探测杆1、浮球2和控制电路部分4， 所述探测杆由3条同轴的圆管组成，外管1-1由防腐蚀材料制成，以提供保护作用，中间的 圆管1-2设置有一个或多个温度传感器5，中心的波导管1-3内部是由磁致伸缩材料构成 的波导丝。波导丝可选用铁镍合金材质，材质密度均勻。在探测杆1外设有浮球2，浮球2 为内含永磁铁的不锈钢空腔浮体，浮球2分为液面浮球和界面浮球。液面浮球的要求为密 度为0. 45g/cm3，保证在汽油、柴油中的浮力；界面浮球的要求为密度为0. 93g/cm3，保证在 水中浮起在油中浮不上来。在探测杆1底部设有吸盘式固定装置3。浮球2在随液位浮动的过程中，在探测杆1的相应位置会产生磁化点。当进行测 量时，控制电路部分4首先向波导丝发送一个询问脉冲，当询问脉冲到达磁化点时会产生 一个超声返回脉冲，控制电路部分4计算询问脉冲与超声返回脉冲的时间差，从而得出相 应的液位位置。如图3所示，控制电路部分4主要由测量控制模块组成，测量控制模块的输出端分 别与激励信号发射电路的输入端和温度测量模块相连，激励信号发射电路的输出端与磁致 伸缩敏感组件相连，磁致伸缩敏感组件与回波信号检测组件相连，回波信号检测组件与信 号检测电路相连，信号检测电路的输出端经信号整形放大电路后与测量控制模块的输入端 相连；测量控制模块通过通讯总线RS485与PC机相连。各部分电路功能描述如下。测量控制模块负责与PC机通讯、定时控制、数据处理以及液位、温度测量控制。 当与PC机通讯时，测量控制模块对接收的命令检查是否为本机地址，若与本机地址不符则
4返回，若与本机地址相符则对接收的数据进行CRC校验，校验正确说明接收数据正常，然后 对接收的数据进行解析，根据数据内的命令字进行控制处理。当接收定时测量命令时，对液 位和温度进行控制测量，测量完毕，对测量数据进行修正处理，然后按与PC机约定格式对 测量数据进行格式转换并存储在缓存内，以便PC机读取。信号激励发射电路负责信号激励脉冲输出。在测量控制模块的控制下，向波导丝 上输出瞬间大电流脉冲信号，大电流脉冲将会在波导丝沿电流方向产生一个迅速移动的环 形电场，该环形电场随大电流脉冲到达液位浮球的磁场时，两者发生碰撞，并使波导丝产生 一个瞬间扭变信号(即超声波)，并沿波导丝向两端传输。磁致伸缩敏感组件即信号激励脉冲信号以及回波信号的传输载体，包含波导丝、 浮球、回波反射信号衰减装置等部件，负责信号的传输及反射回波信号衰减消除等功能。回波信号检测组件包含回波信号检测线圈、波导丝连接支架、永磁铁等部件，负 责回波信号感应检测，将回波信号转换成电信号输出。信号检测电路将回波信号检测组件转换的回波电信号耦合到差分放大电路，输 出差分预放大信号。信号放大整形电路将信号检测电路获得的回波信号进行放大以及整形成脉冲信 号供测量控制模块捕捉计时使用。温度测量模块将各个温度点位置的温度物理量转换为与温度成线性的模拟信 号，然后经AD模数转换获得温度数字量，再经测量控制模块修正和处理成温度值。RS485通讯模块负责将通讯总线RS485信号与控制电路的UART信号进行双向转 换控制。如图4所示，测量控制模块选用dsPic30F3012芯片作为控制器，该器件集成30MHz 计数功能，集成2KB的RAM (存储器)、1KB的EEPROM (可擦写存储器)、2路UART (通用异步 接收/发送装置)通讯接口等功能，完全满足测量的需求。该芯片脚1接+5V电源，脚2接+3V基准，脚3、脚4、脚5、脚11、脚12与温度测量 模块的温度模拟信号输出端口 AN1、端口 AN2、端口 AN3、端口 AN4、端口 AN5相连，脚6、脚7 之间接由晶振Y1、电容C2、电容C3组成的晶振时钟单元，脚8通讯数据输出端TX经R2与 RS485通讯模块的输入端相连，脚9通讯数据输入端RX经R3与RS485通讯模块的输出端 相连，脚9经R3、R1与+5V电源相连，脚10与RS485通讯模块的方向控制端相连，脚13、脚 17接地，脚14、脚18接+5V电源，+5V电源与地之间接有滤波电容Cl，脚15计时捕捉输入 端IC2与信号放大整形电路相连，脚ieConPlus与信号激励发射电路相连。
权利要求磁致伸缩液位测量仪，包括探测杆、浮球和控制电路部分，其特征是所述探测杆由3条同轴的圆管组成，外管由防腐蚀材料制成，中间的圆管设置有温度传感器，中心的波导管内部是由磁致伸缩材料构成的波导丝；在探测杆外设有浮球，浮球为内含永磁铁的不锈钢空腔浮体；在探测杆底部设有吸盘式固定装置；在探测杆的上端设有控制电路部分，控制电路部分主要由测量控制模块组成，测量控制模块的输出端分别与激励信号发射电路的输入端和温度测量模块相连，激励信号发射电路的输出端与磁致伸缩敏感组件相连，磁致伸缩敏感组件与回波信号检测组件相连，回波信号检测组件与信号检测电路相连，信号检测电路的输出端经信号整形放大电路后与测量控制模块的输入端相连；测量控制模块通过通讯总线RS485与PC机相连。
2.根据权利要求1所述的磁致伸缩液位测量仪，其特征是所述测量控制模块选用 dsPic30F3012芯片作为控制器，该芯片脚1接+5V电源，脚2接+3V基准，脚3、脚4、脚5、 脚11、脚12与温度测量模块的温度模拟信号输出端口 AN1、端口 AN2、端口 AN3、端口 AN4、 端口 AN5相连，脚6、脚7之间接由晶振Y1、电容C2、电容C3组成的晶振时钟单元，脚8通 讯数据输出端TX经R2与RS485通讯模块的输入端相连，脚9通讯数据输入端RX经R3与 RS485通讯模块的输出端相连，脚9经R3、R1与+5V电源相连，脚10与RS485通讯模块的 方向控制端相连，脚13、脚17接地，脚14、脚18接+5V电源，+5V电源与地之间接有滤波电 容Cl，脚15计时捕捉输入端IC2与信号放大整形电路相连，脚ieConPlus与信号激励发射 电路相连。
3.根据权利要求1所述的磁致伸缩液位测量仪，其特征是所述磁致伸缩敏感组件为 信号激励脉冲信号以及回波信号的传输载体，包含波导丝、浮球、回波反射信号衰减装置。
4.根据权利要求1所述的磁致伸缩液位测量仪，其特征是所述回波信号检测组件包 含回波信号检测线圈、波导丝连接支架、永磁铁。
专利摘要一种磁致伸缩液位测量仪，包括探测杆、浮球和控制电路部分，所述探测杆由3条同轴的圆管组成，在探测杆外设有浮球，探测杆底部设有吸盘式固定装置，探测杆的上端设有控制电路部分，控制电路部分主要由测量控制模块组成，负责对液位和温度进行测量。本实用新型具有准确度高、可靠性高、稳定性高、使用寿命长、环境适应性强、结构精巧、安装维护方便等特点，它能在储罐密闭的条件下，实现对储罐中油品参数的全天候自动实时监测，可广泛应用于石油、化工、制药、食品等各种罐、池、槽的液位监测和计量。
文档编号G01F23/62GK201688893SQ20102011945
公开日2010年12月29日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者王川 申请人:王川