[发明专利]噪声式水位控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种噪声式水位控制装置，尤其涉及一种采用水中噪声信号对水位进行自动调控的水位控制装置。

背景技术

水位控制装置是应用十分广泛的自动控制设备。其中，电子式水位控制装置因为具有小型、廉价、安装方便的优点，所以，在工农业生产、环境保护和日常生活等领域有大量的应用。所述的电子式水位控制装置基本的构成形式是：在盛水的容器中设置三根传感电极并在电极间施加直流电压，利用电极间有水时有直流电流在极间流动、无水时无直流电流这两种不同的情况，对水位实行自动控制。中国公开专利：CN200720060936.9电子自动控水器、CN200910115057.5水位控制电路、CN200910074261.7自动抽水控制器等就展示了以上所述的“直流”电子式水位控制装置。这种“直流”型的电子水位控制装置虽然具有以上所述的优点，但也存在以下的重大缺点：

1、因为电极间流通的是直流电流，所以存在“电鍍效应”，导致：a、正极(接直流电压正端的电极)不断地被“电腐蚀”、需频繁更换。中国专利CN99224691.1电极防腐形水位控制装置以实例说明了这种电腐蚀的严重程度。b、负极(接直流电压负端的电极)则不断地结垢，在水硬度较高的北方地区，这种负极结垢的现象则更为严重。而垢是导电性极差的物质，水位控制装置会因负极结垢而失效。C、正极不断地向水中释放金属离子，容器中的水会因此而受污染。在一些对水质有特殊要求的场合例如医院、科研部門就不能使用上述装置控制水位。

发明内容

本发明的目的就是針对上述现有技术的不足而提供一种电极不腐蚀不结垢的简单、廉价的“噪声式水位控制装置”。

本发明实现上述目的的技术思路为：在容器中设置接地、低水位、高水位三根电极，并采用水中的电噪声作测试信号，利用电极浸入水中时、对应电极有噪声信号输出；电极露出水面时、噪声信号开路、对应电极无噪声信号输出这两种不同的情况，实现对水位的自动控制。

众所周知，除纯净水以外的水，例如自来水、江河水、工业或生活污水都是具有一定导电能力的物质，其含有离子、水合电子(hydrated elecctron或eaq)等多种带电微粒。这些带电微粒受热、光、电磁场等作用，会产生热噪声、散弹噪声、闪烁噪声等多种噪声。根据《概率论》和热力学统计理论等方法可以证明，水中的噪声是功率频谱密度均匀、与频率无关的白噪声，其电压均方值为Un²＝4KTRB

上式中：K为波尔兹曼常数：1.38×10^-23焦耳/度(绝对温度)；

T为水的温度，以绝对温度计量；

R为水的等效电阻；

B为测试设备的通频带。

上式表明，所述的水中存在数值为Un的噪声电压。用示波器则可直观地显示该噪声电压Un，图1是上海地区自来水的噪声波形图。笔者还通过以下实验验证了所述的水中噪声信号Un的存在：用塑料脸盆取宁波市区自来水一盆，用灵敏度较高的电压表、电流表就可以测得该噪声信号的电压为mV级、电流为μA级；若在脸盆中撒10g食盐，所述的噪声电压下降而电流则增加。

如前所述，本发明就是一种利用所述的噪声信号Un来实现对水位自动控制的装置。

结合图2：本发明由直流电源10、放大电路20、检波电路30、比较电路40、执行电路50、接地电极AE、低水位电极AD、高水位电极AG及容器AV组成。

本发明的特征为：直流电源10输出的直流电压Uc的正端分别与放大电路20、比较电路40、执行电路50相连接，负端与线路接地线E相连接；低水位电极AD通过执行电路中的执行器件-继电器之动合触点DH与高水位电极AG连接；高水位电极AG通过第三电容C3与放大电路20相连接；放大电路20、检波电路30、比较电路40、执行电路50依次相连接、并且，它们均与线路接地线E相连接；接地电极AE处于低水位D以下的容器AV的底部、其也与线路接地线E连接。

容器AV若用金属制作，则接地电极AE可以省略，但所述的金属容器须与线路接地线E连接。

本发明的工作过程分为上水和用水两步过程：