[实用新型]液压传感间接测量水位计

说明书

本实用新型属于液位测量技术领域，涉及一种液压传感间接测量水位计。

目前水文上所采用的主要水位计中，最常见的为浮子式水位计。近年来由于土建工程费用不断上涨，无需水位测井的压力式水位计随着现代技术的发展和进步也日趋稳定和成熟，致使人们越来越重视使用压力式水位计。压力式水位计主要用在江河、湖泊、水库及其它天然水体中，无需建造水位测井，实现水位远传显示、固态存储、编码输出等功能。压力式水位计由水位传感器、水下通气电缆和水上信号传输电缆、水位显示器等组成，其中关键部件是水位传感器，这里的传感器采用的是压力传感器，其原理是利用压力传感器来感应静水压力，根据测点到水面距离和测点静水压力成正比的关系来测得水深的。压力传感器有电位式、电容式、电动式、变磁式、压电式、谐振式、压组式等，由于扩散硅集成压组式压力传感器具有很多优点，其线性度、迟滞、重复性误差都很小。目前压力传感器通常采用进口或国产固态压阻式传感器，这种芯片是采用集成电路的工艺，在硅片上扩散成电阻条形成一组电阻，组成惠斯登全电桥。由于硅晶体具有压阻效应，当硅应变体受到静水压力作用后，其中两个对应的应变电阻变大，而另两个对应的应变电阻变小，致使惠斯登电桥失去平衡，输出一个对应于静水压力大小的电压信号。再用精密的数字测量电路即可精确测量出信号电压值，通过转换即可获得水位值。

压力式水位计测量水位原理(见图1)：将压力式水位计传感头安装在水下零点高程，已知水体密度，测点水深为：

       H=P/r     (1)式中：H——测点到水面的距离

  P——测点的静水压力

  r——水体的密度，一般为1水深再加上该点的水准高程得到水位值。

压力式水位计选用国内先进的传感器配套，无需测井，投资较少，安装测卸方便，特别适用于无法建造测井或建井有困难的地方和临时观测用，仪器基本解决了大气压力，波浪，零漂等因素对水位测量精度影响的一些关键技术问题，确保了仪器精度。但由于其受各种外界因素的影响严重，特别是含沙量、水体含盐度、流速等对压力式水位计测量精度的影响很大。压力式水位计传统使用方法是将传感头安装在水底深处，主要有如下缺点：1、传感器感压孔容易被淤泥或沙石堵塞，这将严重影响传感器的测量；2、传感器安装在水底，对其安装和维护带来很大不便；3、传感器直接与测量物质(水体)接触，被测量物质的压力特性是不断发生变化的，因此外界引起的测量误差将不可避免。水体含盐度或含有其它可溶性物质将引起水体密度变化，根据公式(1)可知，水体密度将直接影响到水位测量值，一般情况下，压力传感器只能用于密度为1±0.1％的水体中。当用于其它密度的水体中时，应根据公式(1)对测量值进行修正。水体密度经常变化，且变化量超过0.1％时，传感器将无法使用。含沙量的大小也将直接影响到水体密度，实测水体的含沙量将会使压力水位计的测量值比实际水位偏大。流速产生的压力若被引入到压力传感器的感压面，将会引起水位测量值偏大，若水流流线在传感器的感压面处产生脱离现象，则会引起水位测量值偏小。正是由于这些原因，目前，压力式水位计在使用上仍存在一定障碍。

本实用新型的目的是为了解决目前压力传感器要潜入水下安装和维护的困难，以及水体含沙量、含盐度、流速等因素对压力水位计测量精度的影响，提出了一种利用压力传感器间接测量水位的液压传感间接测量水位计。

本实用新型的目的是用以下方式来实现的。该液压传感间接测量水位计包括压力传感器、水位显示器，压力传感器固定在浮子上，压力传感器通过密封紧固接头与液压软管连接，液压软管的另一端为固定在岸上的液压软管固定件，有通气电缆一端与压力传感器连接，另一端与水位显示器连接。本实用新型不对水体本身产生的压力进行测量，而是将压力传感器浮于水面，传感器感压面与水面平齐，传感器和液压软管连接，传感器的压力是由盛在液压软管中的水或液体产生的。测量时，压力传感器安装在浮子上，使其浮于水面，液压软管另一端固定在河岸，通气电缆浮于水面，液压软管(充水)平均密度与水体密度基本相同，即液压软管(充水)在水中的浮力和重力不应影响传感器浮出水面的高度。当水位变化时，传感器在浮子的作用下将随水位涨落而变化，液压软管中液体对传感器感压面的压力可线性反映被测水位变化。根据液压原理，液压软管中的液体对传感器产生的压力只与河岸测点到水面的垂直距离和液压软管内径有关，而只要使液压软管的截面积大于或等于压力传感器感压面的面积，则液压软管内径大小、液压软管长度和弯度都对传感器产生的压力无关。