专利名称：一种液位检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量技术领域，特别是涉及一种液位检测装置。
背景技术：
利用电路测试液面高度变化是日常生活和生产中常有的需求，特别是在生产和安全生产领域经常需要测试液面高度，并根据测试数据对生产对象加以控制，目前对水位测量的方式方法多种多样，大体分为超声波检测、激光测试、压力检测、电容检测法等等。检测的方法之所以如此繁多，就是因为每种方法有所侧重，且都存在着缺点和不足I、现有方法多以幅值变化来表示液面变化容易受到干扰，不利于数据传输；2、现有方法重复度不好，由于“挂液”等问题导致检测数据不统一，变差大，可靠性较差；3、现有方法对探测电极加工要求高，成本高；4、现有方法量程�。钟械钠胀ù衅髁砍谭段。枰ü煌陌沧胺椒ɡ�
展量程。即现有技术中，缺少精度适于现场使用、测量重复性高、线性度好、易于标定、并且适用于多种液体(导电或非导电)、安装方便、性能稳定、性价比高的液位检测仪。
实用新型内容鉴于以上的问题，本实用新型提供一种液位检测装置，其制作简单，成本低，量程范围可调，适用于各种液体液位的检测，且抗干扰能力强，数据统一，可靠性好，如此以解决现有技术所存在的问题。本实用新型提供了一种液位检测装置，包括电容单元，频率采集单元和频率标定波形转换单元；电容单元，与频率采集单元相连接，包括两块表面涂有绝缘涂层的平行金属极板，两极板顶部分别设置连接金属极板的接线柱；频率采集单元,与电容单元，以及频率采集单元和频率标定波形转换单元相连接，采集电容单元两极板间电容变化而引起变化的波形的频率，并发送该波形至频率标定波形转换单元；频率标定波形转换单元,与频率采集单元相连接,对频率采集单元采集到的频率进行标定和波形转换并输出所述频率正弦波和方波。较佳地，本实用新型的液位检测装置，液位检测装置还包括电源单元，其提供直流电给与之相连接的频率采集单元和频率标定波形转换单元。较佳地，本实用新型的液位检测装置，电容单元还包括设置于两极板间位于两极板边缘处横截面为lcm*lcm，长度等于极板高度的绝缘塑料长方体。较佳地，本实用新型的液位检测装置，频率采集单元包括多谐振荡�？楹头制的？椋嘈痴竦茨？榱绞淙攵朔直鹆佑诹郊宥ゲ康慕酉咧涫涑龆肆臃制的？榈氖敝邮淙攵耍环制的？榈氖涑龆肆佑谄德时甓úㄐ巫坏ピ氖淙攵�。较佳地，本实用新型的液位检测装置，多谐振荡�？槲�555多谐振电路。较佳地，本实用新型的液位检测装置，分频�？槲姆制档缏�。较佳地，本实用新型的液位检测装置，频率标定波形转换单元包括频率标定�？楹筒ㄐ巫荒？椋黄德时甓？槭淙攵擞肫德什杉ピ涑龆讼嗔樱云德什杉ピ杉降钠德式斜甓ǎ黄德时甓？槭涑龆擞氩ㄐ巫荒？槭淙攵讼嗔樱云德什杉ピ杉降牟ㄐ谓胁ㄐ巫徊⑹涑鐾德实恼也ê头讲�。较佳地，本实用新型的液位检测装置，液位检测装置还包括一显示单元，其与频率标定波形转换单元相连接，显示测得波形的方波与正弦波以及计算得出的液面高度。本实用新型的有益效果在于，通过本实用新型的液位检测装置，液位变化带动的频率变化，从而测量液位的高度。其抗干扰能力强，便于信号传输；通过改变极板电容的高度可以任意改变量程范围；探测电极加工简单，成本低；能够用于各种液体液位的检测；并能够克服“挂液”等问题导致的检测数据不统一，变差大，可靠性较差等问题。
图I为本实用新型第一实施例的液位检测装置的结构示意图；图2为本实用新型第二实施例的频率采集单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型液位检测装置的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本实用新型液位检测装置进行进一步详细说明。图I为本实用新型第一实施例的液位检测装置的结构示意图，如图I所示，本实施例的液位监测装置包括电容单元1，电源单元4，频率采集单元2和频率标定波形转换单元3 ；电容单元1，与电源单元4和频率采集单元2相连接，包括两块表面涂有绝缘涂层的平行金属极板，设置于两极板间位于所述两极板边缘处横截面为长度等于极板高度的绝缘塑料长方体，以及分别设置于两极板顶部连接金属极板的接线柱I和2 ;两极板将构成一平行板电容器，其电容C = ￥ (其中ε两极板间介质的介电常
a
数，S为两极板的面积，d为两极板间的距离)。因此,当被测液体的液位变化时,将引起ε *s的变化，从而引起电容C的变化。而电容C的变化直接导致与电容相连的各�？榈氖涑霾ㄐ蔚钠德史⑸浠ü云德实募剖纯苫裰好娴母叨�。电源单元4，提供直流电给与之连接的所述频率采集单元2和频率标定波形转换单元3 ；频率采集单元2,与电容单元I,电源单元4,以及频率采集单元2和频率标定波形转换单元3相连接，采集因电容变化而变化的信号的频率，调整输出矩形波、分频并发送至频率标定波形转换单元3 ；[0031]频率标定波形转换单元3，与电源单元4和频率采集单元2相连接，转换输出相应频率的正弦波和方波，并根据采集的信号的频率计算出当前液面的高度。作为一种可实施方式，本实施例中，本实用新型的液位检测装置还包括一与频率标定波形转换单元3相连接的显示单元5，用于显示测得信号的方波与正弦波以及计算得出的液面高度。图2为本实用新型的第二实施例频率采集单元2的电路示意图，如图2所示，频率采集单元2包括多谐振荡�？�21和分频模块22，多谐振荡�？�21两输入端分别连接于两极板顶部的接线柱I和2，其输出端连接分频�？�22的时钟输入端。作为一种可实施方式，本实施例中，多谐振�？椴捎�555多谐振电路。当电路接通电源的瞬间，由于电容C(即两极板所形成的电容)来不及充电，Vc = Ov(电容C阳极电压)，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端(7脚)对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态I的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度Tl ^ O. 7(R21+R22)C ;暂稳态II的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2 ^ O. 7 R22 C。因此，振荡周期T = T1+T2 = O. 7(R21+2R22)C，振荡频率f = 1/T。正向脉冲宽度Tl与振荡周期T之比称矩形波的占空比D，由上述条件可得D = (R21+R22)/(R21+2R22)。作为一种可实施方式，本实施例中，电阻R21与R22为可变电阻，即可通过调节R21与R22的阻值大�。刂剖涑龇讲ǖ恼伎毡�。作为一种可实施方式，本实施例中，分频�？�22采用四分频电路。前述多谐振荡�？�21输出频率为f的矩形波，输入分频�？�22后，经过分频，将从分频�？�22输出频率为f/4的矩形波。第三实施例本实用新型第三实施例的频率标定波形转换单元3包括频率标定�？楹筒ㄐ巫荒？椋黄德时甓？槭淙攵擞肫德什杉ピ�2相连接；频率标定模块输出端与波形转换�？槭淙攵讼嗔�。频率标定�？橛糜谄德时甓ǎ咛骞涛冉何桓叨染治堑确荩獬雒扛龈叨榷嘈痴竦茨？�21的输出频率，从满高度到O高度分别对应的频率为
fO、f I、f2、f3......fn ;频率标定�？榈氖涑銎德史直鸲杂O、FO+ Δ f、F0+2 Δ f、
F0+3 Δ f......RHnAf (Af = (O高度频率标定�？槭涑銎德蔩F0)/n);多谐振荡模块 21的输出频率为F，经过分频�？�22后该频率传输给频率标定模块。频率标定�？榕卸螰的区间，若f(m-l)彡F < fm，(I ^ m < η)，则频率标定�？槭涑鰂为f = FO+(m-1)Δ f+ Δ f* (F-f (m-1)) / (fm-f (m_l));若 F > fn,则输出频率 f = FO+n Δ f 频率标定�？槭涑銎德饰猣的信号，发送至波形转换�？椤２ㄐ巫荒？樽皇涑龈闷德实恼也ê头讲ǎ⒏莞貌ǖ钠德始扑愕贸鲆何桓叨龋⒔谜也�、方波和液位高度发送至显示单元5。以上所述仅为本实用新型的优选事例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本实用新型的保护范围以内。
权利要求1.一种液位检测装置，其特征在于，包括电容单元，频率采集单元和频率标定波形转换单元； 所述电容单元，与所述频率采集单元相连接，包括两块表面涂有绝缘涂层的平行金属极板，所述两极板顶部分别设置连接金属极板的接线柱； 所述频率采集单元，与所述电容单元，以及频率采集单元和频率标定波形转换单元相连接，采集所述电容单元两极板间电容变化而引起变化的波形的频率，并发送该波形至所述频率标定波形转换单元； 所述频率标定波形转换单元，与频率采集单元相连接，对频率采集单元采集到的频率进行标定和波形转换并输出所述频率正弦波和方波。
2.根据权利要求I所述的液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置还包括电源单元；所述电源单元提供直流电给与之相连接的所述频率采集单元和频率标定波形转换单元
3.根据权利要求I所述的液位检测装置，其特征在于，所述电容单元还包括设置于所述两极板间位于所述两极板边缘处横截面为lcm*lcm，长度等于所述极板高度的绝缘塑料长方体。
4.根据权利要求I所述的液位检测装置，其特征在于，所述频率采集单元包括多谐振荡�？楹头制的？椋龆嘈痴竦茨？榱绞淙攵朔直鹆佑谒隽郊宥ゲ康慕酉咧涫涑龆肆铀龇制的？榈氖敝邮淙攵耍凰龇制的？榈氖涑龆肆佑谒銎德时甓úㄐ巫坏ピ氖淙攵�。
5.根据权利要求I所述的液位检测装置，其特征在于，所述多谐振荡�？槲�555多谐振电路。
6.根据权利要求I所述的液位检测装置，其特征在于，所述分频�？槲姆制档缏�。
7.根据权利要求I所述的液位检测装置，其特征在于，所述频率标定波形转换单元包括频率标定�？楹筒ㄐ巫荒？椋� 所述频率标定�？槭淙攵擞胨銎德什杉ピ涑龆讼嗔樱运銎德什杉ピ杉降钠德式斜甓ǎ� 所述频率标定�？槭涑龆擞胨霾ㄐ巫荒？槭淙攵讼嗔樱运銎德什杉ピ杉降牟ㄐ谓胁ㄐ巫徊⑹涑鐾德实恼也ê头讲�。
8.根据权利要求I所述的液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置还包括一显示单元,其与所述频率标定波形转换单元相连接,显示测得波形的方波与正弦波以及计算得出的液面高度。
专利摘要本实用型提供了一种液位检测装置，包括电容单元，频率采集单元和频率标定、波形转换单元。本实用新型的有益效果在于，通过本实用新型的液位检测装置，液位变化带动的频率变化，从而测量液位的高度。其抗干扰能力强，便于信号传输；通过改变极板电容的高度可以任意改变量程范围；探测电极加工简单，成本低；能够用于各种液体液位的检测；并能够克服“挂液”等问题导致的检测数据不统一，变差大，可靠性较差等问题。
文档编号G01F23/26GK202433057SQ201220022750
公开日2012年9月12日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者于京, 吴友兰, 朱恭生, 蔡志芳 申请人:于京, 朱恭生
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