[发明专利]主动式水位量测传感器

说明书

技术领域：

本发明涉及水位量测装置技术领域，具体涉及一种主动式水位量测传感器。

背景技术：

水位监测是各水利部门的一项重要日常工作，测量水位、分析数据对水情预报、水量调控等水利工作都有着重要的意义；另外液面的测量也具有很重要的现实意义，两者的测量具有相通之处。目前的测量系统都由传感器和量测电路组件两部分组成，传感器主要有浮筒式、电极式、磁电式等类型，其基本原理是，采用浮子随水位的升降带动编码器的转轮转动而产生编码，然后通过电子式、数字式的量测电路组件来进行编码转换，从而得出水位或液面的变化。这些水位计都是被动式数据变化，而且浮子随水面波动，其水位采样精度差，当天气变化而造成水面波浪较大时，数据波动误差更大。

发明内容：

本发明要提供一种主动式水位量测传感器，以克服现有技术存在的水位采样精度差和数据波动误差大的问题。

为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种主动式水位量测传感器，其特殊之处在于：所述传感器由共用转轴的大齿轮4、小齿轮5，与小齿轮5啮合的垂直设置的测杆6，与大齿轮4啮合的步进电机3组成，所述测针7设置于测杆6的测量端，所述共用转轴和步进电机3设置于固定支架上。

上述固定支架是测量端开口的保护筒2，保护筒2与转轴联接，测杆6活动穿过保护筒2的封口端面。本发明可根据需要进行架设，保护筒2作为外罩，一般选用钢桶，以达到防盗和防撞击目的。

上述测杆6的上部固定设置有防雨帽1。考虑到野外作业，增设了防雨帽1，以达到系统长期稳定工作的目的。

上述大齿轮4、小齿轮5的共用转轴与固定支架之间的轴承为钟表轴承。

本发明中传感器抛弃了传统的浮子式传感器工作方式，将被动式的浮子变化，改变为水位测杆的主动量测。通过大小齿轮轮径比的选择可改善测杆运动力矩和传感器量测精度，步进电机齿轮轮径固定且转动同样圈数时，大齿轮轮径越大，则变速轮轴转动角度越小，同轴小齿轮轮径越小，测杆位移量越小，其精度就越高。只要选择合适的大小齿轮轮径比和步进电机步进角及精度，就可制造出具有足够精度的水位量测系统。其测杆前端测针可有效的减少水面波动造成的传感器计量误差。本系统的测量精度不但大大提高，而且可采用主动式测量方式，技术部门通过量测电路组件就可进行遥控和遥测，工作人员只需通过远程控制软件，就可任意改变系统测量方式，例如采用出水测量还是进水测量的选择，测量精度的调整；测量时间间距的改变；测量前调零等，以达到远程测量水位或其它液面的测量目的。

本发明适用于渠道、水库、河系、实验室等水位测量场地，也可广泛应用于非压力液面测量。测杆可以设计为硬直杆或软杆，软杆就可以用于植物杆径变化检测、果实生长检测等，还可应用于工业、农业等领域进行位移测量。

附图说明：

图1是传感器的结构示意图；

图2是传动部分的侧面视图。

1-防雨帽，2-保护筒，3-步进电机，4-大齿轮，5-小齿轮，6-测杆，7-测针。

具体实施方式：

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参见图1和图2，一种主动式水位量测系统，由共用转轴的大齿轮4、小齿轮5，与小齿轮5啮合的垂直设置的测杆6，与大齿轮4啮合的步进电机3，以及保护筒2组成。所说的测杆6下端为测量端，其端部设置有测针7，保护筒2下端开口，测杆6活动穿过保护筒2的上部端面，所说的共用转轴和步进电机3固定设置于保护筒2的壁上与之联接。在测杆6的上部固定设置有防雨帽1。

固定支架可以是任意结构，只要能使共用转轴稳定放置，并能固定步进电机3的位置的结构，均可采用。

测杆6与小齿轮5的定位可以采用很多方式，只要能让测杆在预定位置实现上下移动的结构均可采用，如将测杆上端采用滑槽固定，测杆上刻上齿槽，然后经小齿轮轮齿带动其上下移动。也可采用小齿轮上进行绕线，绕线拉起测杆的方式。

其工作过程是：将本发明中的保护筒2固定于渠道中，步进电机3的齿轮与大齿轮4啮合，大齿轮4与小齿轮5同轴，小齿轮5与测杆啮合。当步进电机3转动时，大、小齿轮4、5转动并带动测杆6上下，当探针7向下接触水面时，步进电机3停止转动，此时量测电路组件计量输入步进电机3脉冲数，即可换算出测杆的位移量。

在本发明中，步进电机既传递动力，又做为传感器的测量元件。也就是说，本发明通过步进电机3提供测杆的移动动力，同时，通过测量步进电机3的脉冲数和数值转换，就可得出水位值。