[实用新型]用于测量装置附近的液位的测量装置和测量系统

说明书

技术领域

本实用新型大体上属于液位测量领域，并涉及一种用于精确测量容器中的液位的测量装置及使用该测量装置的系统。 

背景技术

流体或液体液位监控对于多种应用场合是关键的。总的来说，液位应用场合包括需要在选定点处检测液体存在与否的应用场合，以及需要测量容器中的实际液位（深度或高度）的应用场合。这些技术基于使用液位传感器来指示罐或容器内的液位。液位传感器利用各种类型的机构，尤其包括声学、光学、光电、电阻、电容机构。光学、光电以及声学类型的传感器对于某些应用场合来说过于昂贵。 

最常用的液位传感器为可变电阻器传感器（利用浮标产生可变电阻器的电阻变化）和电容液位传感器（其包括适于完全浸入液体中的参考电容器，以及测量电容器）。然而，这些传感器对于环境变化过于敏感。 

实用新型内容

本实用新型提供一种能够利用相对简单且廉价的设备精确测量容器中的液位的新技术，该设备可容易地用于各种类型的容器和环境条件。 

本实用新型基于电容传感器的一般原理，即电容的变化由电容器极板附近的介质中的变化引起。液体液位的变化改变电容器附近的介质，由此引起电容的变化。 

然而，与电容传感器的传统方式相反，不是测量电容的直接变化，而是采用两个或多个功能电容器，其中每一个功能电容器受液位变化的不同影响，并且随后通过测定两个或多个电容器之间电容的差别变化来测定液位。 

本实用新型的测量装置由此包括本实用新型新的基于电容的液位传感器，所述液位传感器具有预定数目的基本块（一个或多个基本块），每一个所述基本 块限定至少一对电容器，且在所述至少一对电容器之间具有预定的电容关系。这种关系可为沿着所述基本块的电容之间比值的预定分布曲线（即差别变化的分布曲线）。在该情形中，使用一个基本块可能足够。可替换地或另外地，这种关系可为相邻块之间的电容的差值（变化），在该情形中，优选使用至少两个基本块。 

如果本实用新型的这种基于电容的传感器投入运行、即被暴露于液体介质中，（例如位于包含液体的环境附近），则影响所述关系的变化的唯一因素为基本块附近的液位变化。 

本实用新型的液位测量系统包括测量装置和控制单元。所述控制单元实际上为电子电路（芯片），所述电子电路尤其具有用于存储特定参考数据（校准数据）的存储器工具，以及被预编程以用于（利用校准数据）分析来自测量装置的测量数据和用于提供指示容器中的液体状况的输出数据的处理器工具。 

通常，要被测定的液体状况可以仅是在测量装置的特定基本块附近有无液体。然而优选地，测量装置被构造成测定指示容器中实际液位的液体状况。 

本实用新型的测量装置被构造成用于紧紧附接到或放置到容器的外部表面，且装置的电输出端根据可能的情况经由导线或无线信号传输（IR，RF，声学等等）可连接到控制单元。测量装置实际上可以实施为附着/附接到容器壁的外部表面上的柔性或刚性标签。优选地，测量装置和控制单元实施为整体结构。 

本实用新型的基于电容的传感器、以及优选整个测量装置包括或被构造成具有纵向轴线的细长尺状结构，以使得当传感器被放置在容器壁上时，纵向轴线沿着容器中液位的总体变化的轴线延伸。尺结构载有电极布置，所述电极布置沿着所述轴线延伸并由至少一个电极单元和附加电极形成。电极单元的电极与附加电极一起限定形成测量装置的基本块的至少一对电容器。 

优选地，提供基本块的阵列，所述阵列沿着所述轴线设置。通常说来，可以通过提供基本块阵列来实现沿着测量装置（细长结构）排列位置。该构造使得电极单元（电容单元）和附加电极（或者对所有单元来说共用的附加电极的各个段，如将在下面进一步描述）之间的关系对于所有基本块是相等的。更具体地，基本块具有相同的构造，例如具有与附加电极等距的的相同电极对。 

在下文的描述中，该至少一对电极有时被称作“电容单元”。然而应当理解的是，电容器实际上由这种单元的其中一个电极和相应的附加电极或附加电极 相应的段/部分所形成，如从下文的描述中显而易见的。 

在一些实施例中，附加电极沿着电容单元延伸，例如限定在单元的相对侧延伸的两个部分。在电容单元阵列的情形中，附加电极对所有单元共用。该附加电极可被构造成围绕电容单元阵列的闭环框架、或者被构造成包封在两个条带之间的单元阵列的两条带元件。由此，通过提供单元阵列和/或将附加电极分成段来实现沿着测量装置排列位置。