多传感器磁致伸缩液位计以及液位检测方法与流程

专利检索2022-05-10  5



1.本公开涉及一种多传感器磁致伸缩液位计以及液位检测方法。


背景技术:

2.磁致伸缩液位计工作时,在波导丝上激励出脉冲电流,该脉冲电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的外套管上配有一磁性浮子,此磁性浮子沿着外套管随液位的变化而滑动。当脉冲电流磁场与磁性浮子自身产生的磁场相遇时,磁性浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在磁性浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲,该扭转波脉冲为机械振动波,扭转波脉冲以固定的速度沿波导丝向其两端传播,被磁致伸缩液位计的感应单元检测到后,通过计算发出激励脉冲电流和检测到扭转波脉冲的时间差,可精确地确定磁性浮子所在的位置,即液面的位置。
3.在实际应用中,当测量范围增大时,由于波导丝上扭转波脉冲是机械振动波,会随着传输距离的增加而衰减。对于大量程的测量,比如,30米以上量程时,扭转波脉冲随着传输距离的增加而衰减,导致最终被检测到的信号很微弱,即使通过放大电路将信号放大,也会被噪声淹没,造成无法可靠测量的结果。同时,由于磁致伸缩液位计的扭转波脉冲在波导丝上传播速度也有误差(比如受温度的影响),也会导致测量误差随着量程的增加而不断累加。
4.中国发明专利公开cn109540266a公开了一种磁致伸缩液位计及液位测量方法,其通过多个测量单元和多个波导丝实现了量程的增加,但是这种结构需要向多根波导丝提供电能,也同时需要多个处理电路对扭转波进行处理,不方便使用。


技术实现要素:

5.为了解决上述技术问题之一,本公开提供了一种多传感器磁致伸缩液位计以及液位检测方法。
6.根据本公开的一个方面,提供了一种多传感器磁致伸缩液位计,其包括:
7.浮子,所述浮子包括磁性部;
8.外套管,在磁致伸缩液位计的外套管上配有所述浮子,浮子沿着外套管随液位的变化而滑动;
9.波导丝,所述波导丝被施加脉冲电流以使得所述波导丝在所述浮子位置产生扭转波脉冲;以及
10.振动传感器,所述振动传感器用于检测所述波导丝所产生的扭转波脉冲;
11.其中,所述振动传感器设置为至少两个,所述至少两个振动传感器沿所述波导丝的长度方向设置;以便根据至少两个振动传感器中的至少一个振动传感器所检测的同一个波导丝产生的扭转波脉冲,获得所述浮子的当前位置。
12.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述浮子的数量为至少一个,通过所述至少一个浮子的当前位置可以获得至少一个液位的位置。
13.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述振动传感器与波导丝的相对位置固定,并且每一个振动传感器均具有位置初始值。
14.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述振动传感器固定在固定器上,其中,固定器固定在外套管的内壁;
15.和/或,所述振动传感器固定在固定杆上,其中,固定杆固定在外套管的内壁;
16.和/或,所述振动传感器固定在波导丝导向用的塑料管或者金属管上;并且通过螺纹或者螺丝锁定的方式固定于所述塑料管或者金属管;
17.和/或,所述振动传感器固定在固定丝上,所述固定丝的底部有拉紧器。
18.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述振动传感器包括线圈,所述波导丝穿过该线圈;
19.和/或,所述振动传感器包括压电陶瓷;
20.和/或,所述振动传感器包括一个不缠绕在波导丝上的线圈,然后波导丝上固定有一个小磁铁,小磁铁在所述不缠绕在波导丝上的线圈中。
21.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述振动传感器共用一个防护套管。
22.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述振动传感器具有信号放大功能。
23.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述振动传感器具有电路板,电路板上具有供电电路及信号放大电路,所述振动传感器将扭转波脉冲经过信号放大电路放大,以便检测微弱的扭动波脉冲。
24.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述磁致伸缩液位计具有回路电流发生器,所述回路电流发生器用于向所述波导丝施加电流。
25.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述磁致伸缩液位计具有供电模块,所述供电模块用于给所述振动传感器和运算控制模块供电。
26.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述磁致伸缩液位计具有显示器,所述显示器用于显示所述至少两个振动传感器的获得的波形信息、波形曲线。
27.根据本公开的至少一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计,所述磁致伸缩液位计具有运算控制模块,所述运算控制控制模块用于记录所述振动传感器的位置初始值、处理分析检测过程中接收到的信号、控制回路电流发生器、控制显示器和/或其它模块,从而计算获得所述浮子的当前位置。
28.根据本公开的另一方面,提供一种液位检测方法,利用上述的多传感器磁致伸缩液位计实现,所述液位检测方法包括:
29.回路电流发生器向波导丝施加脉冲电流以使得所述波导丝在所述浮子位置产生扭转波脉冲;以及
30.通过所述振动传感器中的至少一个振动传感器检测所述波导丝所产生的扭转波脉冲,获得所述浮子当前的位置,从而检测到所述浮子所在的液位。
31.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,包括:获得所述波导丝所产生的扭转波脉冲到达所述振动传感器的时间。
32.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,多路信号比较器连接各个信号放大电路,当所述信号放大电路所输出的信号的峰值大于预设阈值时,对应的所述信号比较器向外输出停止计时的信号;以及
33.多路计时器连接于所述多路信号比较器,当所述回路电流发生器向所述波导丝施加电流时,启动所述多路计时器,并且当所述多路计时器收到对应所述信号比较器所发送的停止计时的信号时,对应所述计时器停止计时,以此获得所述波导丝所产生的扭转波脉冲到达振动传感器的时间。
34.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,多路数据采集模块与所述振动传感器的信号放大电路相连,所述回路电流发生器向波导丝施加脉冲电流同时启动所述多路数据采样模块,所述振动传感器接收到所述波导丝所产生的扭转波脉冲后经所述信号放大电路将信号放大,传送至所述多路数据采样模块,以此获得所述波导丝所产生的扭转波脉冲到达振动传感器的时间。
35.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,多路切换开关连接于所述振动传感器的信号放大电路,用于从所述振动传感器中选择其中一个振动传感器的信号向外输出;
36.单路数据采集模块与所述多路切换开关相连,所述回路电流发生器向波导丝施加脉冲电流同时启动所述单路数据采集模块,采集所述多路切换开关选择的振动传感器信号,以此获得所述波导丝所产生的扭转波脉冲到达振动传感器的时间。
37.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,所述多路切换开关的切换时间间隔固定,由运算控制模块控制,通过多次向所述波导丝施加脉冲电流来完成所有信号的采集。
38.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,包括:获得所述波导丝所产生的扭转波脉冲在波导丝上的实际传输速度。
39.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,当所述扭转波脉冲被第i个振动传感器和第j个振动传感器所检测,根据第i个振动传感器和第j个振动传感器的位置初始值,以及第i个振动传感器和第j个振动传感器检测到扭转波脉冲的时间差,获得扭转波脉冲的速度v;其中,第i个振动传感器和第j个振动传感器可以均位于所述浮子的同一侧,也可以位于所述浮子的两侧。
40.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,包括:获得所述浮子的当前位置,从而检测到所述浮子所在的液位。
41.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,所述振动传感器检测所述波导丝产生的扭转波脉冲,获得所述浮子与所述振动传感器之间的距离,并且根据所述振动传感器的位置初始值以及所述浮子与所述振动传感器之间的距离获得所述浮子的当前位置。
42.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,根据所述回路电流发生器向所述波导丝施加脉冲电流的时间值、第i个振动传感器所检测到所述扭转波脉冲的时间值以及扭转波脉冲的速度v获得所述浮子与所述振动传感器之间的距离li;所述振动传感器的位置初始值为di:
43.当第i个振动传感器位于液面以上时,所述浮子的位置pi为di

li;
44.当第i个振动传感器位于液面以下时,所述浮子的位置pi为di li。
45.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,当所述浮子与所述振动传感器的位置相同时,所述浮子相对于所述振动传感器的距离li等于0。
46.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,所述振动传感器中的至少部分振动传感器检测所述波导丝产生的扭转波脉冲,获得所述浮子与所述振动传感器的相对距离;根据所述振动传感器的位置初始值以及浮子与所述振动传感器的相对距离获得所述浮子的位置。
47.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,通过测量扭转波脉冲到达各个振动传感器的时间,计算所述浮子距离各个振动传感器的距离li,其中,i为1至n,n为振动传感器的数量;并根据各个振动传感器的位置初始值di,获得各个振动传感器所检测的所述浮子的位置pi;当第j个振动传感器所检测的浮子的位置pj与其他的振动传感器所检测的所述浮子的位置的差值的绝对值大于预设阈值时,去除该第j个振动传感器所检测的浮子的位置pj,并根据去除第j个振动传感器后的其他的振动传感器所检测的所述浮子的位置,获得所述浮子的当前位置。
48.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,根据所述振动传感器所检测的所述浮子的位置pi的权重平均值获得所述浮子的当前位置,从而检测到所述浮子所在的液位。
49.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,接近所述浮子的振动传感器的权重值比远离所述浮子的振动传感器的权重值更大。
50.根据本公开的至少一个实施方式的液位检测方法,当所述波导丝产生的扭转波脉冲被第i个振动传感器和第j个振动传感器所检测,所述回路电流发生器向波导丝施加脉冲电流的时间与第i个振动传感器检测到扭转波脉冲的时间差值为ti,所述回路电流发生器向波导丝施加脉冲电流的时间与第j个振动传感器检测到扭转波脉冲的时间差值为tj,根据时间差值ti和时间差值tj获得所述浮子的当前位置,从而检测到所述浮子所在的液位,其中,第i个振动传感器和第j个振动传感器可以位于所述浮子的两侧,也可以位于所述浮子的同一侧。
附图说明
51.附图示出了本公开的示例性实施方式,并与其说明一起用于解释本公开的原理,其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解,并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
52.图1是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的结构示意图。
53.图2是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的检测原理示意图。
54.图3是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的另一检测原理示意图。
55.图4是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的电路结构示意图。
56.图5是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的另一电路结
构示意图。
57.图6是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的电路结构示意图。
58.图7是根据本公开的一个实施方式的一种液位检测方法的流程图。
59.图中附图标记具体为:
60.100多传感器磁致伸缩液位计
61.110浮子
62.120波导丝
63.130振动传感器
64.140外套管
65.160多路数据采样模块
66.170运算控制模块
67.180多路信号比较器
68.190多路计时器
69.200固定杆。
具体实施方式
70.下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容,而非对本公开的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本公开相关的部分。
71.需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
72.除非另有说明,否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此,除非另有说明,否则在不脱离本公开的技术构思的情况下,各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
73.在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此,除非说明,否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外,在附图中,为了清楚和/或描述性的目的,可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时,可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如,可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外,同样的附图标记表示同样的部件。
74.当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时,该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件,或者可以存在中间部件。然而,当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时,不存在中间部件。为此,术语“连接”可以指物理连接、电气连接等,并且具有或不具有中间部件。
75.为了描述性目的,本公开可使用诸如“在
……
之下”、“在
……
下方”、“在
……
下”、

下”、“在
……
上方”、“上”、“在
……
之上”、“较高的”和“侧(例如,如在“侧壁”中)”等的空间相对术语,从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外,空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如,如果附图中的设备被翻转,则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此,示例性术语“在
……
下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外,设备可被另外定位(例如,旋转90度或者在其它方位处),如此,相应地解释这里使用的空间相对描述语。
76.这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的,而不意图是限制性的。如这里所使用的,除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时,说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组,但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是,如这里使用的,术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语,如此,它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
77.图1是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计100的结构示意图。
78.如图1所示,本公开提供一种多传感器磁致伸缩液位计100,其包括:
79.浮子110,所述浮子110包括磁性部;
80.波导丝120,所述波导丝120被施加脉冲电流以使得所述波导丝120在所述浮子110位置产生扭转波脉冲;以及
81.振动传感器130,所述振动传感器130用于检测所述波导丝120所产生的扭转波脉冲;
82.其中,所述振动传感器130设置为至少两个,所述至少两个振动传感器130沿所述波导丝120的长度方向设置;以便根据至少两个振动传感器130中的至少一个振动传感器130所检测的同一个波导丝120产生的扭转波脉冲,获得浮子110相对于波导丝120的位置,即获得所述浮子的当前位置。
83.由此,考虑到浮子漂浮于待测液体的表面,当获得所述浮子的当前位置时,即可以获得液体的表面位置,即获得了液体的液位。
84.现有技术中,由于扭转波脉冲信号随着距离的增加,能量会有较大的衰减,当扭转波脉冲信号衰减到后续电路无法处理的时候,则为磁致伸缩液位计的量程的极限;但是本公开中,通过至少两个振动传感器130的设置,至少两个振动传感器130用于检测同一个波导丝120上所产生的扭转波脉冲,一方面提高了多传感器磁致伸缩液位计的量程,另一方面,提高了多传感器磁致伸缩液位计的测量精度。
85.本公开中,通过回路电流发生器向所述波导丝120施加电流,其中,所述回路电流发生器可以被运算控制模块所控制,以当向所述波导丝120施加电流时,所述运算控制模块记录向波导丝120施加电流的时间值。
86.本公开中,所述多传感器磁致伸缩液位计100还包括:
87.外套管140,所述外套管140的内部沿其轴线方向形成有中心孔,所述波导丝120设
置于所述中心孔内,并使得所述波导丝120沿所述外套管140的长度方向设置。
88.此时,所述浮子110可滑动地设置于所述外套管140,并且位于所述外套管140的外部;所述多个振动传感器130位于所述外套管140的内部,此时,所述外套管140插入至待测液体的一端封闭,以使得所述外套管140的内部不会进入待测液体。
89.换句话说,在磁致伸缩液位计的外套管140上配有浮子110,浮子110沿着外套管140随液位的变化而滑动。
90.本公开中,所述浮子110的数量为至少一个;通过所述至少一个浮子110的当前位置可以获得至少一个液位的位置。例如,当所述浮子110的数量为两个时,能够检测油水混合物的水界面位置和油界面位置。
91.作为一种实现形式,所述振动传感器130固定在固定器上,其中,固定器固定在外套管的内壁;
92.和/或,所述振动传感器130固定在固定杆200上,其中,固定杆200固定在外套管140的内壁;
93.和/或,所述振动传感器130固定在波导丝导向用的塑料管或者金属管上;并且通过螺纹或者螺丝锁定的方式固定于所述塑料管或者金属管;
94.和/或,所述振动传感器130固定在固定丝上,所述固定丝的底部有拉紧器,以通过所述拉紧器使得所述固定丝保持在张紧状态。
95.本公开中,所述固定丝的两端分别固定于所述外套管140的两端。
96.本公开中,所述振动传感器130包括线圈,所述波导丝穿过该线圈;
97.和/或,所述振动传感器130包括压电陶瓷;
98.和/或,所述振动传感器130包括一个不缠绕在波导丝上的线圈,然后波导丝上固定有一个小磁铁,小磁铁在所述不缠绕在波导丝上的线圈中。
99.图2是根据本公开的一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计的检测原理示意图。
100.本公开中,沿远离插入至被测液体内的一端,所述振动传感器130的编号逐渐变大;也就是说,如图2所示,包括5个振动传感器130,从下至上依次为第1个振动传感器130至第5个振动传感器130,此时,所述多传感器磁致伸缩液位计100的上端连接于表头,所述多传感器磁致伸缩液位计100的下端插入至待测容器的内部。
101.本公开中,如图2所示,当所述扭转波脉冲被第i个振动传感器130和第j个振动传感器130所检测,根据第i个振动传感器130和第j个振动传感器130的位置初始值,以及第i个振动传感器130和第j个振动传感器130检测到扭转波脉冲的时间差,获得扭转波脉冲的传播速度;其中,第i个振动传感器130和第j个振动传感器130可以位于所述浮子110的同一侧,也可以位于所述浮子的两侧。
102.在本公开的一个实施例中,所述振动传感器130与波导丝120的相对位置固定,并且每一个振动传感器130均具有位置初始值。振动传感器130检测所述波导丝120产生的扭转波脉冲,获得所述浮子110与振动传感器130之间的距离,并且根据所述振动传感器130的位置初始值以及浮子110与振动传感器130之间的距离获得浮子110的当前位置。
103.也就是说,当所述振动传感器130安装于所述外套管140,并且所述多传感器磁致伸缩液位计,通过标定获得振动传感器130的位置初始值。
104.例如,根据向波导丝120施加脉冲电流的时间值以及所述第i个振动传感器130所检测到所述扭转波脉冲的时间值以及扭转波脉冲的速度v,获得浮子110与该振动传感器130之间的距离li;该振动传感器130的位置初始值为di:
105.当第i个振动传感器130位于液面以上时,所述浮子110的位置pi为di

li;
106.当第i个振动传感器130位于液面以下时,所述浮子110的位置pi为di li。
107.在本公开的一个可选实施例中,当所述浮子110与所述振动传感器130的位置相同时,所述浮子110相对于振动传感器130的距离li等于0。
108.也就是说,当所述浮子110的位置与所述振动传感器130的位置相同时,可以直接将所述振动传感器130的位置初始值作为浮子110的当前位置。
109.作为另一种实现形式,所述振动传感器130与波导丝120的相对位置固定,并且每一个振动传感器130均具有位置初始值di;所述振动传感器130中的至少部分振动传感器130检测所述波导丝120产生的扭转波脉冲,获得所述浮子110与所述振动传感器130的相对距离;根据所述振动传感器130的位置初始值di以及浮子110与所述振动传感器130的相对距离获得浮子110的位置。
110.在本公开的一个可选实施例中,通过测量扭转波脉冲到达各个振动传感器130的时间,计算浮子110距离各个振动传感器130的距离li,其中,i为1至n,n为振动传感器130的数量;并根据振动传感器130的位置初始值di,获得每一个振动传感器130所检测的浮子110的位置pi;当第j个振动传感器130所检测的浮子110的位置pj与其他的振动传感器130所检测的浮子110的位置的差值的绝对值大于预设阈值时,去除该第j个振动传感器130所检测的浮子110的位置pj,并根据去除第j个振动传感器130后的其他的振动传感器130所检测的浮子110的位置,获得浮子110的当前位置。
111.以此,本公开的多传感器磁致伸缩液位计100能够利用扭转波脉冲到达各个振动传感器130的时间,计算出浮子与第i个振动传感器130之间的距离li;然后,根据第i个振动传感器130的位置初始值di,获得浮子的当前位置。
112.当其中一个振动传感器130损坏没有测量到合理的距离值,可以将该损坏的振动传感器130所检测的浮子的当前位置舍弃,并根据其他的振动传感器130所检测的浮子的当前位置,计算得到更可靠的浮子的当前位置,以此提高了多传感器磁致伸缩液位计的可靠性。
113.更优选地,根据所述振动传感器130所检测的浮子110的位置pi的权重平均值获得浮子110的当前位置。
114.例如,接近所述浮子110的振动传感器130的权重值比远离所述浮子110的振动传感器130的权重值更大。
115.也就是说,本公开中,考虑到振动传感器130与浮子之间的距离较大时,容易产生累计误差;基于此,本公开中,可以将接近所述浮子110的振动传感器130的权重值设置的比较大,而将远离所述浮子110的振动传感器130的权重值设置的比较小,由此可以提高多传感器磁致伸缩液位计的测量精度。
116.图3是根据本公开的一个实施方式的多传感器磁致伸缩液位计的另一检测原理示意图。
117.另一方面,如图3所示,当所述扭转波脉冲被第i个振动传感器130和第j个振动传
感器130所检测,向波导丝120施加脉冲电流的时间与第i个振动传感器130检测到扭转波脉冲的时间差值为ti,向波导丝120施加脉冲电流的时间与第j个振动传感器130检测到扭转波脉冲的时间差值为tj,根据时间差值ti和时间差值tj获得所述浮子110的当前位置,从而检测到所述浮子所在的液面。其中,第i个振动传感器130和第j个振动传感器130可以位于所述浮子110的两侧,也可以位于所述浮子110的同一侧。
118.当第i个振动传感器130和第j个振动传感器130位于所述浮子110的两侧,ti/tj=li/lj为一个常数k,同时li lj=|di

dj|也为一个常数c,通过解二元一次方程可得出li及lj的值。
119.当第i个振动传感器130和第j个振动传感器130位于所述浮子110的同一侧,ti/tj=li/lj为一个常数k,同时li

lj=di

dj也为一个常数c,通过解二元一次方程可得出li及lj的值。
120.因此,本公开的多传感器磁致伸缩液位计在检测浮子的位置时,与扭转波脉冲的传播速度无关,向前和/或向后传播的扭转波脉冲可以得到温度补偿的效果,从而可以避免因为扭转波脉冲的传播速度随随温度变化而产生的测距的误差,提高了测量的稳定性,提高量程的同时,增加测量精度。
121.本公开中,所述振动传感器130共用一个防护套管;更优选地,所述振动传感器130具有信号放大功能。
122.例如,所述振动传感器130具有电路板,电路板上具有供电电路及信号放大电路,所述振动传感器130将扭转波脉冲经过信号放大电路放大,以便检测微弱的扭动波脉冲。
123.在本公开的一个可选实施例中,所述磁致伸缩液位计具有回路电流发生器,所述回路电流发生器用于向所述波导丝施加电流。
124.更优选地,所述磁致伸缩液位计具有供电模块,所述供电模块用于给所述振动传感器130和运算控制模块供电。
125.根据本公开至少一个实施方式,所述磁致伸缩液位计具有显示器,所述显示器可以显示所述至少两个振动传感器130的获得的波形信息、波形曲线。
126.本公开中,优选地,所述磁致伸缩液位计具有运算控制模块,所述运算控制控制模块用于记录所述振动传感器130的位置初始值、处理分析检测过程中接收到的信号、控制回路电流发生器、控制显示器和/或其它模块,从而计算获得所述浮子的当前位置。
127.图4是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的电路结构示意图。图5是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的另一电路结构示意图。图6是根据本公开的一个实施方式的一种多传感器磁致伸缩液位计的电路结构示意图。图7是根据本公开的一个实施方式的一种液位检测方法的流程图。
128.根据本公开的另一方面,如图7所示,本公开提供一种液位检测方法,其利用上述的多传感器磁致伸缩液位计100实现,所述液位检测方法包括:
129.回路电流发生器向波导丝120施加脉冲电流以使得所述波导丝120在所述浮子110位置产生扭转波脉冲;以及
130.通过所述振动传感器130检测所述波导丝120所产生的扭转波脉冲,获得所述浮子110当前的位置,从而检测到所述浮子110所在的液位。
131.在本公开的一个可选实施例中,获得所述波导丝120所产生的扭转波脉冲到达所
述振动传感器130的时间,以获得波导丝120与振动传感器130之间的距离。
132.更优选地,如图6所示,在上述的液位检测方法中:
133.多路信号比较器180连接各个信号放大电路,当所述信号放大电路所输出的信号的峰值大于预设阈值时,对应的所述信号比较器向外输出停止计时的信号;以及
134.多路计时器190连接于所述多路信号比较器180,当所述回路电流发生器向所述波导丝120施加电流时,启动所述多路计时器190,并且当所述多路计时器190收到对应所述信号比较器所发送的停止计时的信号时,对应所述计时器停止计时,以此获得所述波导丝120所产生的扭转波脉冲到达振动传感器130的时间。
135.作为另一种实现形式,如图4所示,多路数据采样模块160与所述振动传感器130的信号放大电路相连,所述回路电流发生器向波导丝120施加脉冲电流同时启动所述多路数据采样模块160,所述振动传感器130接收到所述波导丝120所产生的扭转波脉冲后经所述信号放大电路将信号放大,传送至所述多路数据采样模块160,以此获得所述波导丝120所产生的扭转波脉冲到达振动传感器130的时间。
136.本公开中,优选地,如图5所示,多路切换开关连接于所述振动传感器130的信号放大电路,用于从所述振动传感器130中选择其中一个振动传感器130的信号向外输出;
137.单路数据采集模块与所述多路切换开关相连,所述回路电流发生器向波导丝120施加脉冲电流同时启动所述单路数据采集模块,采集所述多路切换开关选择的振动传感器130信号,以此获得所述波导丝120所产生的扭转波脉冲到达振动传感器130的时间。
138.本公开中,所述多路切换开关的切换时间间隔固定,由运算控制模块控制,通过多次向所述波导丝120施加脉冲电流来完成所有信号的采集。
139.本实施例所述的液位检测方法中,获得所述波导丝120所产生的扭转波脉冲在波导丝120上的实际传输速度。
140.作为一种实现形式,当所述扭转波脉冲被第i个振动传感器130和第j个振动传感器130所检测,根据第i个振动传感器130和第j个振动传感器130的位置初始值,以及第i个振动传感器130和第j个振动传感器130检测到扭转波脉冲的时间差,获得扭转波脉冲的速度v;其中,第i个振动传感器130和第j个振动传感器130可以均位于所述浮子110的同一侧,也可以位于所述浮子110的两侧。
141.在本公开的一个可选实施例中,获得所述浮子110的当前位置,从而检测到所述浮子110所在的液位。
142.作为一种实现形式,所述振动传感器130检测所述波导丝120产生的扭转波脉冲,获得所述浮子110与所述振动传感器130之间的距离,并且根据所述振动传感器130的位置初始值以及所述浮子110与所述振动传感器130之间的距离获得所述浮子110的当前位置。
143.例如,根据所述回路电流发生器向所述波导丝120施加脉冲电流的时间值、第i个振动传感器130所检测到所述扭转波脉冲的时间值以及扭转波脉冲的速度v获得所述浮子110与所述振动传感器130之间的距离li;所述振动传感器130的位置初始值为di:
144.当第i个振动传感器130位于液面以上时,所述浮子110的位置pi为di

li;以及
145.当第i个振动传感器130位于液面以下时,所述浮子110的位置pi为di li。
146.相应地,当所述浮子110与所述振动传感器130的位置相同时,所述浮子110相对于所述振动传感器130的距离li等于0。
147.作为另一种实现形式,所述振动传感器130中的至少部分振动传感器130检测所述波导丝120产生的扭转波脉冲,获得所述浮子110与所述振动传感器130的相对距离;根据所述振动传感器130的位置初始值以及浮子110与所述振动传感器130的相对距离获得所述浮子110的位置。
148.例如,通过测量扭转波脉冲到达各个振动传感器130的时间,计算所述浮子110距离各个振动传感器130的距离li,其中,i为1至n,n为振动传感器130的数量;并根据各个振动传感器130的位置初始值di,获得各个振动传感器130所检测的所述浮子110的位置pi;当第j个振动传感器130所检测的浮子110的位置pj与其他的振动传感器130所检测的所述浮子110的位置的差值的绝对值大于预设阈值时,去除该第j个振动传感器130所检测的浮子110的位置pj,并根据去除第j个振动传感器130后的其他的振动传感器130所检测的所述浮子110的位置,获得所述浮子110的当前位置。
149.本公开的液位检测方法中,根据所述振动传感器130所检测的所述浮子110的位置pi的权重平均值获得所述浮子110的当前位置,从而检测到所述浮子110所在的液位。
150.例如,接近所述浮子110的振动传感器130的权重值比远离所述浮子110的振动传感器130的权重值更大。
151.也就是说,本公开中,考虑到振动传感器130与浮子之间的距离较大时,容易产生累计误差;基于此,本公开中,可以将接近所述浮子110的振动传感器130的权重值设置的比较大,而将远离所述浮子110的振动传感器130的权重值设置的比较小,由此可以提高多传感器磁致伸缩液位计的测量精度。
152.作为第三种实现形式,当所述波导丝120产生的扭转波脉冲被第i个振动传感器130和第j个振动传感器130所检测,所述回路电流发生器向波导丝120施加脉冲电流的时间与第i个振动传感器130检测到扭转波脉冲的时间差值为ti,所述回路电流发生器向波导丝120施加脉冲电流的时间与第j个振动传感器130检测到扭转波脉冲的时间差值为tj,根据时间差值ti和时间差值tj获得所述浮子110的当前位置,从而检测到所述浮子110所在的液位,其中,第i个振动传感器130和第j个振动传感器130可以位于所述浮子110的两侧,也可以位于所述浮子110的同一侧。
153.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
154.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
155.本领域的技术人员应当理解,上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开,而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言,在上述公开的基础上还可
以做出其它变化或变型,并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
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