气泡水位计设计

发布时间：2020-07-27 19:17

【摘要】：水位计,也叫“液位计”或“液面计”,是用来测量液面高度变化的一种仪器,广泛应用于水利、石油、化工、电力、煤炭等领域。根据其工作原理的不同,可分为浮子式、压力式、反射式和跟踪式,不同的应用领域和应用环境有着不同的需求。气泡水位计属于压力式水位计的的一种,具有与液面非接触、体积小巧、安装简单、维护方便、操作灵活、运行稳定可靠、精度高等特点,主要应用于水文站水位观测点不便建井或建井费用昂贵的地区[1]。本课题旨在设计一种高精度、低功耗、非恒流、静压式气泡水位计,符合国家标准GBT 11828.2-2005(水位测量仪器-压力式水位计),外加自动定位、精确授时功能。促进此产品技术升级、降低成本。气泡水位计由气动器件、控制电路板和上位机三部分构成。气动器件负责测量过程的动作执行,包括空气过滤器、充气泵、单向阀、气罐、电磁阀、压力传感器、限流阀和各种气动接头。控制电路板负责控制气动器件按照测量流程运行并进行数据处理,控制电路板硬件主要包括电源模块、微控制器、压力采集模块、北斗模块、电流环模块、继电器驱动模块、开关量驱动模块和数据接口转换模块,控制电路板软件部分包括命令解析、运行控制、数据采集、平衡检测、数据处理、结果回传、动态校准运行参数。上位机通过串口与气泡水位计通信,配置运行参数和控制测量。本气泡水位计实现了根据环境变化自动校准运行参数,各项指标均达到国家标准一级,静态值守功耗低至同类型产品的四分之一,成本优势突出。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH816
【图文】：

从而减少功耗。完成技术升级，必须对以上三方面都加以改进。逡逑气泡水位计硬件由气动器件、控制电路板及外壳构成。经过多次试验，对逡逑设计方案经过数次优化，最终确定为以下方案，气路结构如图２．１所示。由数逡逑字式压力传感器、模拟压力传感器、二位三通阀、空气过滤器、气泵、单向阀、逡逑气罐、泄气阀、限流阀及气动连接管和接头构成。电路连接图如图２．２所示，逡逑由控制电路板控制可控器件气泵、模拟压力传感器、泄气阀、二位三通电磁阀、逡逑数字式压力传感器按照测量流程采集数据。逡逑气泵逦单向阀｜邋｜￣￣逦泄气阀卜逡逑逦邋逦１逦逦Ｉ逡逑丨焌ＦＥ＋ｔ逦限流阀逡逑模拟压力逦＿３逡逑：逦丨传感器逡逑ｊ空气过逦￣￣￣￣￣逡逑｜滤器逦Ｔ型三通逡逑Ｔ］逦一邋１Ｔ逡逑■逦二位三通数字式压逦气逡逑Ｉ＿＿｜阀逦ｐ力传感器逦管逡逑图２．１气泡水位计气路结构图逡逑

３．１气泡水位计测量原理逡逑气泡水位计测量的主要原理：密闭的气体容器内，各点静态压强相等。其逡逑工作不意图如图３．１所不。逡逑ｆｙ逡逑丨，、ｈ逡逑？邋Ｉ逡逑：逦ｖ逡逑图３．１气泡水位计测量原理逡逑压缩空气或氮气经过过滤后通过单向阀流入测量气管，挤压气管内被测液逡逑体排出，当液气分界处正好在管口，气体不流动或只冒气泡｜１２１，那么该点处的逡逑压强和通气管内任何点处压强相等，通过测量通气管在液面上任一点处的气压，逡逑根据公式（３．１）可计算出水位高度值。逡逑Ｐ逡逑ｈ邋＝逦邋（３－１）逡逑Ｐｇ逡逑８逡逑

图３．３通用ＭＯＤＢＵＳ帧逡逑

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本文编号：2772260