[发明专利]TDR浮球开关式水位传感器及其水位测量方法

说明书

本发明公开了一种TDR浮球开关式水位传感器及其水位测量方法。两芯线从水泵到地面沿水泵扬程管轴向布置，沿两芯线间隔均布有多个浮球开关，浮球开关和两芯线捆绑在水泵扬程管上，TDR测量仪经两芯线与各个浮球开关连接；通过浮球开关中浮球的上下浮动控制两芯线的通断获得短路点位置数据传送到TDR测量仪，测量前先把传感器放入被测井中标定，记录下每个浮球被淹没时对应的TDR采样数据短路点的位置，测量时，TDR测量仪多次采样短路点，若点位变化量小于阈值，则取平均值与测量前的标定值进行比较确定水面到井口实际距离。本发明抗变频器干扰能力强，能实现深水高精度测量，且维修更换都比较方便，尤其适用于在有变频水泵工作的井中。

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及了一种TDR浮球开关式水位传感器及其水位测量方法，可用于有变频器工作的井下的水位测量。

背景技术

目前水位测量中，浮球式水位传感器只能通过开关量测量水的有无，分级是浮球水位传感器虽然可以测量多个深度的水位，但每级浮球开关都需要两根引出线，级数越多，引线越多；现有的超声波是水位变送器虽然使用方便精度较高，但在有变频水泵工作，密布电缆线，且有变径的深井中，根本无法使用，发射信号会被扬程管的缠绕电缆线阻断。

现有的TDR原理的水位传感器和电容原理的水位传感器，在没有变频水泵工作的空井中可以用来水位测量，但当有变频水泵工作时，TDR的传输线或者电容传感器的极板需要和变频水泵的电缆线平行安装，当变频器工作时，水泵电缆线所辐射的变频干扰，远远大于有用信号，造成TDR的传输线或者电容传感器根本无法正常工作。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种TDR浮球开关式水位传感器及其水位测量方法，克服了现有技术中在水泵和变频器使用情况下TDR测量仪测量干扰的问题。本发明的传感器在TDR测量的传输线上加了一系列浮球开关，大大地提高了信噪比，可克服变频水泵的干扰，实现水位测量。

本发明采用的技术方案是：

一、一种TDR浮球开关式水位传感器：

所述水位传感器包括TDR测量仪，两芯线和多个浮球开关，两芯线从水泵到地面沿水泵扬程管轴向布置，沿两芯线间隔均布有多个浮球开关，浮球开关和两芯线捆绑在有变频水泵作业的水泵扬程管上，TDR测量仪置于地面，TDR测量仪经两芯线与各个浮球开关连接。

当本发明传感器被竖直安装在井中时，在水面以上的浮球开关在重力处于常开状态，水面以下的浮球开关在水的浮力作用下处于常闭状态，通过TDR测量仪测量两芯线上的第一个短路点，获得其到井口的距离，即为水面到井口的距离。

所述的两芯线是两芯双绞线或者两芯平行线，优选两芯双绞线。

所述的两芯双绞线带屏蔽层的。

所述的浮球开关包括不锈钢滑动杆以及固定套在不锈钢滑动杆上的上不锈钢卡片和下不锈钢卡片，不锈钢滑动杆通过不锈钢安装支架固定安装在水泵扬程管侧壁；上不锈钢卡片和下不锈钢卡片之间的不锈钢滑动杆上活动套有浮球，不锈钢滑动杆内部封装有干簧管，浮球内部封装有环形磁铁，环形磁铁与干簧管配合以导通干簧管，干簧管连接到两芯线上。

所述的浮球在竖直方向沿不锈钢滑动杆在重力和浮力作用下能够上下自由移动。

所述的浮球开关的浮球和滑动轴都需要密封良好且内部以密度小于水的材料实心填充，以提高抗压性能。

二、一种TDR浮球开关式的水位检测方法：