一种水位冗余测量装置

摘要

一种水位冗余测量装置，属于测量技术领域，其特征在于是一种同时以两种测量方式测量同一水位的测量装置，两种测量方式是冗余关系。整套装置可实现压差和电容两种测量方式同时检测同一水位，传感器部分由壳体上部1、壳体下部2、空心丝堵3、压敏器件4、电缆5、球形密封圈6、上环形密封圈7、下环形密封圈8和可变电容10组成，最大特点是其中一种测量方式出现故障后，装置自动转入另一种测量方式，不影响测量装置正常工作，本发明适用于对水位测量有严格要求的各种重要场合，具有可靠性高、结构紧凑、安装方便等优点。

主权项

一种水位冗余测量装置，其特征在于是一种将传感器设计成压差信号和电容信号两种测量方式的双重功能一体化结构的测量装置，其整套装置由传感器和电路两部分组成，其所述传感器部分由壳体上部(1)、壳体下部(2)、空心丝堵(3)、压敏器件(4)、电缆(5)、球形密封圈(6)、上环形密封圈(7)、下环形密封圈(8)和可变电容(10)组成，其中壳体上部(1)、壳体下部(2)、空心丝堵(3)均为圆柱形，采用不锈钢材质，相互之间采用螺纹连接方式，壳体上部(1)、壳体下部(2)与空心丝堵(3)的外圆处加工成六方，便于组装，压敏器件(4)选用扩散硅压力膜片，它是利用单晶硅压阻效应制成的压敏器件，在扩散硅弹性膜片上集成有组成惠斯通电桥的四个等值应变电阻器，扩散硅弹性膜片受力变形引起应变电阻器电阻值发生变化，惠斯通电桥输出信号，电缆(5)选用专用带有导气管(9)的六芯屏蔽电缆，这种电缆最外层为聚氯乙烯护套层，第二层为金属屏蔽层，第三层为聚乙烯绝缘层，最里边为六芯导线和导气管(9)，电缆(5)中的四芯导线与压敏器件(4)的四个输出管脚焊接，组成压差信号测量系统的传感部分，电容信号测量系统的传感部分使用电缆(5)剩余的两芯导线，其中一芯与电缆(5)的金属屏蔽层焊接，然后用密封胶将屏蔽层的裸露部分与外界隔离，以防传感器内部进水后屏蔽层与水接触，另外一芯用螺丝与壳体上部(1)连接，可变电容(10)的一个极为电缆(5)的金属屏蔽层，另外一个极为通过壳体接触的水，两个极之间的绝缘介质为电缆(5)最外边的护套层，水位变化时水与电缆(5)最外边的护套层接触面积发生改变，从而引起可变电容(10)的电容值变化，球形密封圈(6)、上环形密封圈(7)和下环形密封圈(8)均选用橡胶密封圈，保证壳体上部(1)、壳体下部(2)、空心丝堵(3)、压敏器件(4)、电缆(5)、球形密封圈(6)、上环形密封圈(7)和下环形密封圈(8)组装拧紧后，使壳体上部(1)的空腔形成密闭体，防止水在压力的作用下渗入壳体上部(1)空腔内部，电缆(5)所带的导气管(9)将壳体上部(1)空腔与大气连通，以保证压敏元件(4)承受压差；所述电路部分由单片机(11)、信号放大电路(12)、上电压频率转换电路(13)、上光电隔离电路(14)、电容电压转换电路(15)、下电压频率转换电路(16)及下光电隔离电路(17)组成，其中压敏器件(4)、信号放大电路(12)、上电压频率转换电路(13)和上光电隔离电路(14)组成压差信号测量系统，压敏器件(4)输出的mV级模拟信号，经信号放大电路(12)放大至V级模拟信号，送至上电压频率转换电路(13)转换成频率信号，通过上光电隔离电路(14)送至单片机(11)，可变电容(10)、电容电压转换电路(15)、下电压频率转换电路(16)和下光电隔离电路(17)组成电容信号测量系统，可变电容(10)的水位变化信号，经电容电压转换电路(15)转换成电压信号，送至下电压频率转换电路(16)转换成频率信号，通过下光电隔离电路(17)送至单片机(11)，由单片机(11)完成计算、判断、显示、控制和报警。