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专利名称：一种自动测量水位变化的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动测量水位变化的方法及测量装置，属于水文地质参数自动化
测量方法与测量仪器领域。
背景技术：
水位反应水体水头的高低，在地下水动力学、流体力学等与水有关的学科中起着重要的作用，静态水位的高低以及长时间内水位的变化情况是研究地下水渗流、堤坝渗流安全、管流的重要参数，因此，水位的测量以及监测具有重要的理论意义与实际意义。
在目前的研究与应用中，水位的测量一般采用传统的测压管，即在测量位置设置一根空心管，通过读取液面高度的方法得到水位的高低，对于精度要求较高的场所，则采用水压力传感器测量水压力，通过水压力与水位的关系反算水位的高低。对于传统的测压管，由于需要人工读取水位数据，则不可避免的出现读数误差，而且，人工读数的频率较低，很难实现高频率、长时间的水位监测测量；对于利用水压力传感器测量水位的情况，由于成本较高，且待测水体的密度与探测到的水位值密切相关，很难得到广泛的应用。当水位变化时，传感器需要一定的反应时间，因此测量的数据具有一定的延时性，并不能代表实时的水位数据。 水体具有导电性。待测水体导电性能的强弱可通过水体电导值反应，而水体电导值的大小与探测电极的间距成反比，与探测电极的导电面积成正比，即 Cocf (1)丄 式中C为电导；S为导电截面积；L为长度。 在测压管中，如果沿管长设置两根等间距的金属丝，由于金属丝具有良好的导电性，因此，金属丝相当于两个探测电极。由于两金属丝间距恒定，即L为常数。当测压管内有水时，由于测压管管径处处相同，那么导电面积与水位的高度呈正比，那么根据式(l)，电导值与水位将呈线性关系。要考虑到测压管材料的电导性，消除管压管自身的导电性影响，因此测压管应取绝缘性材料的长直管，金属丝也应具有抗腐蚀能力。由于水位变化时，电导值将会立刻改变，因此电导值将随水位实时变化，而不会出现延时现象。

发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种水位测量与监测的方法，其通过将测压管与测量位置连通，以使测压管内的水位可以代表测量位置的水位；在测压管内设置两根等间距的金属丝，由于水位不同，两根金属丝间的电导值不同，电导值随水位的变化基本上呈线性变化。通过测量金属丝间电导值的方法得到测水压管内的水位，从而得到测量位置处的水位值。通过数据采集系统按一定的时间间隔对测得的电导值进行采集，实现水位的连续监测。
根据以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案
—种水位测量与监测的方法，包括以下步骤 第一步设置测压管。测压管取横截面恒定的绝缘材料制成的直管，测压管可以直接设置在测量位置上，也可以通过管路与测压管相连，根据连通器原理，测压管内水位即为测量位置处的水位。
第二步测压管内设置两根金属丝，金属丝之间等间距。 第三步测量前的校正。在测压管内设置不同的已知水位，测量不同水位条件下两根金属丝之间的电导值大�。�得到水位与电导值的关系曲线。 第四步数据的测量与采集。在水位测量与监测过程中，测量金属丝间的电导值，并利用数据采集系统对电导值数据进行采集，按所需的时间间隔采集数据，采集到的数据自动传输至计算机并保存。 第五步水位的计算。利用第三步得到的水位与电导的关系，将监测过程中测量到的电导值数据换算为水位值。
根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果 1.由于测压管两根金属丝之间的电导值与水位值呈线性关系，且两者之间的关系对于同一种水具有很强的稳定性，因为电导值测量精度很高，因此测得的水位值具有很高的精度和稳定性。
2.测压管内水位波动时，电导值也随之立即波动，因此测量的值没有延时性。
3.数据的测量全部采用系统自动测量、自动记录，因此不会产生计数误差，且可以实现长时间的监测。 本发明的另一个发明目的是提供一种可以实施上述方法的装置，其包括一系列测压管、电导测量仪、数据采集系统以及计算机。所述的测压管采用管径为15mm的PVC管，测压管的数据根据需要来确定；每个测压管与不同的测量位置相连通； 所述测压管中的金属丝采用铜丝，每根铜丝与电导探测系统中数据采集�？榈牟饬拷涌谙嗔�；数据采集模块与数据传输�？橄嗔�，数据传输模块通过数据传输线与微型计算机相连。 根据以上的技术方案可知，本发明所提供的测量装置，具有以下的有益效果
1.使用方便。可以根据需要增加或减少测压管的数量，安装使用简便，测压管的数量多少对测量结果没有影响； 2.精确度高。该装置采用电导与液位高度的关系探测水位的高低，电导对液位的高低非常敏感，采用了高精度的电导测量仪，只要水位有微小的波动就能在电导值中反应出来； 3.测量频率高。该装置采用数据采集系统对电导值数据进行采集，可以实现数据的连续、高频采集，当水位变化较快时，可以实现水位的实时监测。


图1是本发明所述测量方法的流程 图2是本发明所述测量装置的结构示意图； 图3是利用本发明所述方法和装置得到的水位与电导值关系曲线；
图4是利用本发明所述方法和装置得到的水位随时间的变化曲线。
具体实施例方式
以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。 如图l所示，本发明的水位测试方法包括以下步骤1、设置测压管。测压管取横截面恒定的绝缘材料制成的直管，测压管可以直接设置在测量位置上，也可以通过管路与测压管相连，根据连通器原理，测压管内水位即为测量位置处的水位。2、测压管内设置两根金属丝，金属丝之间等间距。3、测量前的校正。在测压管内设置不同的已知水位，测量不同水位条件下两根金属丝之间的电导值大�。�得到水位与电导值的关系曲线。4、数据的采集与传输。在水位测量与监测过程中，测量金属丝间的电导值，并利用数据采集系统对电导值数据进行采集，按所需的时间间隔采集数据，采集到的数据自动传输入计算机并保存。5、水位
的计算。利用第三步得到的水位与电导的关系，将监测过程中测量到的电导值数据换算为水位值。 如图2所示，本发明所述的试验装置，包括若干个测压管，测压管底部与待测水位位置相连通，测压管内等间距设置两根金属铜丝；铜丝与电导探测系统中数据采集�？榈亩嗦方涌谙嗔�，数据采集�？橛胧�据传输�？橄嗔�，数据传输�？橥ü�数据传输线与微型计算机相连。 如图3所示，利用本发明所述的测量方法与装置，测量了不同的液体在测压管内处于不同水位时的电导值，建立了电导值与水位值的关系。其过程是在测压管内，使水位依次上升，每升高一次水位，记录下该水位下对应的电导值，以电导值为横坐标轴，以水位值为纵坐标轴，建立电导与水位的关系。 如图4所示，利用本发明所述的测量方法与装置，在确定了电导值与水位的关系后，测量了水位变化的过程。其过程中，利用电导测量仪测量测压管内的电导值，利用数据采集系统每隔一定的时间采集数据，并将数据传输到微型计算机内存储；利用测量到的电导值数据，结合得到的电导值与水位的关系，计算得到水位值，从而得到水位与时间的关系。
权利要求
一种自动测量水位变化的方法，其特征在于监测位置与测压管连通；测压管内设置两根等间距的金属丝，在监测过程中监测两根金属丝之间的电导值，通过电导值与水位的关系反推得到水位值；通过连续监测并记录电导值的方法实现水位的连续监测。
2. 根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于测压管的横截面面积恒定。
3. 根据权利要求l所述的测量方法，其特征在于测压管为绝缘材料制成，管内设置两根导电金属丝，金属丝为等间距。
4. 根据权利要求l所述的测量方法，其特征在于在测量水位前，在测压管内设置不同的已知水位，得到水位与电导值之间的关系。
5. 根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于电导探测系统测得的电导数据通过自动采集系统传输至计算机分析并存储。
6. 根据权利要求l所述的测量方法，其特征在于在得到了电导数据以后，利用得到的水位与电导值之间的关系，计算出水位值。
7. —种自动测量水位变化的装置，其特征在于包括测压管，数据采集系统；测压管由一系列直径为15mm的PVC圆管构成，每个测压管与对应测量位置相连通，每个测压管内设置两根等间距的细铜丝，两根细铜丝分别与电导探测系统中数据采集�？榈亩嗦方涌谙嗔�，数据采集�？橛胧�据传输�？橄嗔�，数据传输�？橥ü�数据传输线与微型计算机相连。
全文摘要
本发明涉及一种自动测量水位变化的方法及测量装置，其利用连通器原理，利用测压管内的水位代替待测位置的水位；在测压管内等间距设置两根金属丝，根据介质导电的物理特性，得到水位与电导值的关系曲线；通过测量测压管内电导值的大�。�结合得到的水位与电导值的关系，计算得到水位的高低。电导值的数据采用高精度电导探测系统进行测量，电导数据通过数据采集系统自动采集，并传输至微型计算机，通过测量电导值随时间的变化监测水位数据的变化，因此，按照本发明提供的方法和装置，可以方便准确的得到水位的数据，并实时的监测水位的变化情况。
文档编号G01F23/24GK101782417SQ201010103908
公开日2010年7月21日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者梁越, 王宇铭, 陈亮, 陈建生 申请人:河海大学