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管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，該裝置包括：導(dǎo)波管、聲波收發(fā)器、數(shù)據(jù)采集及控制器和多個(gè)信息反饋環(huán)；聲波收發(fā)器和數(shù)據(jù)采集及控制器都固定在導(dǎo)波管的其中一端；聲波收發(fā)器電連接數(shù)據(jù)采集及控制器；導(dǎo)波管的內(nèi)壁按預(yù)設(shè)間距固定有多個(gè)信息反饋環(huán)；聲波收發(fā)器用于當(dāng)接收到測(cè)量開(kāi)啟指令時(shí)發(fā)出聲波信號(hào)、接收信息反饋環(huán)返回的聲波，并檢測(cè)信息反饋環(huán)的回波時(shí)間、接收被測(cè)液面返回的聲波，并檢測(cè)被測(cè)液面的回波時(shí)間；數(shù)據(jù)采集及控制器用于根據(jù)信息反饋環(huán)的回波時(shí)間及預(yù)設(shè)的信息反饋環(huán)的固定位置計(jì)算出導(dǎo)波管內(nèi)的聲速，再根據(jù)聲速及所述被測(cè)液面的回波時(shí)間計(jì)算被測(cè)液體的液位。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；其測(cè)量方法結(jié)果精度高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置及其測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液位測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置， 以及一種管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置的測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 液位的有效測(cè)量，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活及防止自然災(zāi)害發(fā)生具有非常重要的 意義。目前，各防汛部門(mén)使用的液位遙測(cè)站，一般都使用浮子式液位計(jì)或壓力式液位計(jì)；浮 子式液位計(jì)需要一個(gè)能消波的測(cè)井，但其測(cè)量時(shí)，需建立一個(gè)測(cè)井，測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，投資較 大，成本非常高；壓力式液位計(jì)在測(cè)量時(shí)容易隨液體漂移，其測(cè)量的精度較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于此，本發(fā)明提供一種管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較 低。
[0004] 本發(fā)明還提供一種管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置的測(cè)量方法，該測(cè)量方法測(cè)量過(guò) 程快速簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精度高。
[0005] -種管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，包括：導(dǎo)波管、聲波收發(fā)器、數(shù)據(jù)采集及控制 器和多個(gè)信息反饋環(huán)；
[0006] 所述聲波收發(fā)器和數(shù)據(jù)采集及控制器都固定在所述導(dǎo)波管的其中一端；所述聲波 收發(fā)器電連接所述數(shù)據(jù)采集及控制器；
[0007] 所述導(dǎo)波管的內(nèi)壁按預(yù)設(shè)間距固定有多個(gè)所述信息反饋環(huán)；
[0008] 所述聲波收發(fā)器用于當(dāng)接收到測(cè)量開(kāi)啟指令時(shí)發(fā)出聲波信號(hào)、接收所述信息反饋 環(huán)返回的聲波，并檢測(cè)信息反饋環(huán)的回波時(shí)間、接收被測(cè)液面返回的聲波，并檢測(cè)被測(cè)液面 的回波時(shí)間；
[0009] 所述數(shù)據(jù)采集及控制器用于根據(jù)所述信息反饋環(huán)的回波時(shí)間及預(yù)設(shè)的信息反饋 環(huán)的固定位置計(jì)算出所述導(dǎo)波管內(nèi)的聲速，再根據(jù)所述聲速及所述被測(cè)液面的回波時(shí)間計(jì) 算被測(cè)液體的液位。
[0010] 一種管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括如下步驟：
[0011] 將所述導(dǎo)波管堅(jiān)直插入到被測(cè)液體的底部，其中，固定在所述導(dǎo)波管一端的聲波 收發(fā)器和數(shù)據(jù)采集及控制器在被測(cè)液體的液面之上；
[0012] 所述聲波收發(fā)器在接收到測(cè)量開(kāi)啟指令時(shí)發(fā)出聲波信號(hào)；
[0013] 所述聲波收發(fā)器接收所述信息反饋環(huán)返回的聲波，并檢測(cè)信息反饋環(huán)的回波時(shí) 間；
[0014] 所述聲波收發(fā)器接收被測(cè)液面返回的聲波，并檢測(cè)被測(cè)液面的回波時(shí)間；
[0015] 所述數(shù)據(jù)采集及控制器根據(jù)所述信息反饋環(huán)的回波時(shí)間及預(yù)設(shè)的信息反饋環(huán)的 固定位置計(jì)算出所述導(dǎo)波管內(nèi)的聲速，再根據(jù)所述聲速及所述被測(cè)液面的回波時(shí)間計(jì)算被 測(cè)液體的液位。
[0016] 本發(fā)明管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，通過(guò)聲波收發(fā)器發(fā)出聲波信號(hào)，再接收信 息反饋環(huán)及被測(cè)液面的回波，獲得回波時(shí)間，數(shù)據(jù)采集及控制器根據(jù)最靠近被測(cè)液面的兩 個(gè)信號(hào)反饋環(huán)的回波時(shí)間，計(jì)算出導(dǎo)波管內(nèi)的聲速，再根據(jù)聲速計(jì)算出最靠近被測(cè)液面的 信號(hào)反饋環(huán)與被測(cè)液面的距離，從而得出液位。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且成本較低，利用該測(cè) 量裝置采用本發(fā)明的測(cè)量方法進(jìn)行液位測(cè)量時(shí)，其測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單、測(cè)量結(jié)果精度高、穩(wěn)定性 好、分辨率高，并且可靠性好。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置系統(tǒng)在一實(shí)施例中的測(cè)量過(guò)程示意 圖。
[0019] 圖3為本發(fā)明管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置系統(tǒng)在一實(shí)施例中的數(shù)據(jù)采集及控 制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置的測(cè)量方法在一實(shí)施例中的流程示 意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。
[0022] 如圖1所示，是本發(fā)明管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意 圖，包括：導(dǎo)波管10、聲波收發(fā)器20、數(shù)據(jù)采集及控制器30和多個(gè)信息反饋環(huán)（401至 405)；
[0023] 所述聲波收發(fā)器20和數(shù)據(jù)采集及控制器30都固定在所述導(dǎo)波管10的其中一端； 所述聲波收發(fā)器20電連接所述數(shù)據(jù)采集及控制器30 ;
[0024] 導(dǎo)波管10的長(zhǎng)度，需根據(jù)被測(cè)液體的深度而確定；導(dǎo)波管10的一端固定有聲波收 發(fā)器20和數(shù)據(jù)采集及控制器20,則另一端在測(cè)量時(shí)插入到被測(cè)液體的底部，使導(dǎo)波管10能 堅(jiān)直固定在被測(cè)液體上，導(dǎo)波管10的長(zhǎng)度大于被測(cè)液體的液位。
[0025] 所述導(dǎo)波管10的內(nèi)壁按預(yù)設(shè)間距固定有多個(gè)所述信息反饋環(huán)（401至405);信息 反饋環(huán)用于返回聲波信號(hào)，可為金屬材質(zhì)的反饋環(huán)；信息反饋環(huán)的個(gè)數(shù)及各個(gè)反饋環(huán)在導(dǎo) 波管10內(nèi)壁的設(shè)置間距可根據(jù)實(shí)際需要而選擇，反饋環(huán)的個(gè)數(shù)越多、設(shè)置間距越小，則可 使測(cè)量結(jié)果更為精確；在固定好信息反饋環(huán)后，則可根據(jù)導(dǎo)波管10的管體長(zhǎng)度，預(yù)先確定 各個(gè)信息反饋環(huán)的編號(hào)、固定位置及間距等信息。
[0026] 所述聲波收發(fā)器20用于：當(dāng)接收到測(cè)量開(kāi)啟指令時(shí)發(fā)出聲波信號(hào)；接收所述信息 反饋環(huán)返回的聲波，并檢測(cè)信息反饋環(huán)的回波時(shí)間；接收被測(cè)液面返回的聲波，并檢測(cè)被測(cè) 液面的回波時(shí)間；
[0027] 所述數(shù)據(jù)采集及控制器30用于根據(jù)所述信息反饋環(huán)的回波時(shí)間及預(yù)設(shè)的信息反 饋環(huán)的固定位置計(jì)算出所述導(dǎo)波管10內(nèi)的聲速，再根據(jù)所述聲速及所述被測(cè)液面的回波 時(shí)間計(jì)算被測(cè)液體的液位。
[0028] 在一較佳實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集及控制器30還可用于計(jì)算被測(cè)液體的液位：
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 一種管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，其特征在于，包括：導(dǎo)波管、聲波收發(fā)器、數(shù)據(jù) 采集及控制器和多個(gè)信息反饋環(huán)； 所述聲波收發(fā)器和數(shù)據(jù)采集及控制器都固定在所述導(dǎo)波管的其中一端；所述聲波收發(fā) 器電連接所述數(shù)據(jù)采集及控制器； 所述導(dǎo)波管的內(nèi)壁按預(yù)設(shè)間距固定有多個(gè)所述信息反饋環(huán)； 所述聲波收發(fā)器用于當(dāng)接收到測(cè)量開(kāi)啟指令時(shí)發(fā)出聲波信號(hào)、接收所述信息反饋環(huán)返 回的聲波，并檢測(cè)信息反饋環(huán)的回波時(shí)間、接收被測(cè)液面返回的聲波，并檢測(cè)被測(cè)液面的回 波時(shí)間； 所述數(shù)據(jù)采集及控制器用于根據(jù)所述信息反饋環(huán)的回波時(shí)間及預(yù)設(shè)的信息反饋環(huán)的 固定位置計(jì)算出所述導(dǎo)波管內(nèi)的聲速，再根據(jù)所述聲速及所述被測(cè)液面的回波時(shí)間計(jì)算被 測(cè)液體的液位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集 及控制器還用于： 計(jì)算被測(cè)液體的液位：
其中，L為所述液位，L1為預(yù)設(shè)的導(dǎo)波管的管體長(zhǎng)度，L3為所述聲波收發(fā)器與第二信息 反饋環(huán)的距離，V為所述聲速，
，L4為第一信息反饋環(huán)與所述第二信息反饋環(huán)的 距離，T1為第一信息反饋環(huán)的回波時(shí)間，T2為所述第二信息反饋環(huán)的回波時(shí)間，T3為所述 被測(cè)液面的回波時(shí)間；其中，所述第一信息反饋環(huán)和所述第二信息反饋環(huán)為在被測(cè)液面以 上的與被測(cè)液面距離最近的兩個(gè)信息反饋環(huán)，第一信息反饋環(huán)與被測(cè)液面的距離大于第二 信息反饋環(huán)與被測(cè)液面的距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述聲波收發(fā) 器還用于發(fā)出預(yù)設(shè)頻率的聲波信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述導(dǎo)波管的 管體長(zhǎng)度大于所述被測(cè)液體的液位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，其特征在于，各個(gè)所述信息 反饋環(huán)之間的間距相等。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集 及控制器包括主控單元、電源管理控制單元、信號(hào)控制及采集處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和通 訊單元； 所述主控單元分別與所述電源管理控制單元、信號(hào)控制及采集處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單 元和通訊單元連接，所述信號(hào)控制及采集處理單元與所述聲波收發(fā)器連接； 所述信號(hào)控制及采集處理單元用于接收所述主控單元的控制指令，控制所述聲波收發(fā) 器的開(kāi)啟或關(guān)閉，以及用于接收所述聲波收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)并傳輸?shù)街骺貑卧?；所述主?單元用于根據(jù)所述聲波收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)計(jì)算所述液位；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述 液位，以及存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的所述導(dǎo)波管的管體長(zhǎng)度以及所述各個(gè)信息反饋環(huán)的固定位置； 所述電源管理控制單元用于供電；所述主控單元還用于通過(guò)所述通訊單元連接至遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)。
7. -種如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其 特征在于，包括如下步驟： 將所述導(dǎo)波管堅(jiān)直插入到被測(cè)液體的底部，其中，固定在所述導(dǎo)波管一端的聲波收發(fā) 器和數(shù)據(jù)采集及控制器在被測(cè)液體的液面之上； 所述聲波收發(fā)器在接收到測(cè)量開(kāi)啟指令時(shí)發(fā)出聲波信號(hào)； 所述聲波收發(fā)器接收所述信息反饋環(huán)返回的聲波，并檢測(cè)信息反饋環(huán)的回波時(shí)間； 所述聲波收發(fā)器接收被測(cè)液面返回的聲波，并檢測(cè)被測(cè)液面的回波時(shí)間； 所述數(shù)據(jù)采集及控制器根據(jù)所述信息反饋環(huán)的回波時(shí)間及預(yù)設(shè)的信息反饋環(huán)的固定 位置計(jì)算出所述導(dǎo)波管內(nèi)的聲速，再根據(jù)所述聲速及所述被測(cè)液面的回波時(shí)間計(jì)算被測(cè)液 體的液位。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的管狀多點(diǎn)反饋式液位測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，所 述數(shù)據(jù)采集及控制器根據(jù)所述信息反饋環(huán)的回波時(shí)間及預(yù)設(shè)的信息反饋環(huán)的固定位置計(jì) 算出所述導(dǎo)波管內(nèi)的聲速，再根據(jù)所述聲速及被測(cè)液面的回波時(shí)間計(jì)算被測(cè)液體的液位的 步驟為： 計(jì)算被測(cè)液體的液位：
其中，L為所述液位，L1為預(yù)設(shè)的導(dǎo)波管的管體長(zhǎng)度，L3為所述聲波收發(fā)器與第二信息 反饋環(huán)的距離，V為所述聲速，
，L4為第一信息反饋環(huán)與所述第二信息反饋環(huán)的 距離，T1為第一信息反饋環(huán)的回波時(shí)間，T2為所述第二信息反饋環(huán)的回波時(shí)間，T3為所述 被測(cè)液面的回波時(shí)間；其中，所述第一信息反饋環(huán)和所述第二信息反饋環(huán)為在被測(cè)液面以 上的與被測(cè)液面距離最近的兩個(gè)信息反饋環(huán)，第一信息反饋環(huán)與被測(cè)液面的距離大于第二 信息反饋環(huán)與被測(cè)液面的距離。
【文檔編號(hào)】G01F23/296GK104061980SQ201410311854
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】陳軍強(qiáng), 鐘道清, 黃灶金 申請(qǐng)人:廣東華南水電高新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司