[发明专利]一种液位监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及监测技术领域，更具体的涉及一种液位监测装置及方法。

背景技术

农用植保无人机将无人直升机技术施药技术相结合，具有尺寸小、无需专用机场、操控灵活、可在田间地头起降、下洗气流可提升靶标着药效果等优点，非常适用于中、小田块的病虫害防治或大田块局部精准施药，目前越来越受到社会各界的关注。

药箱是农用植保无人机的作业关键部件，在作业过程中，药箱中的药量是动态变化的，如何根据药箱的药量调整农用植保无人机的飞行操控策略，是地面飞控手时刻关注的重要信息。特别是在超视距飞行和自动驾驶飞行作业中，药箱药量与电池电量的优化搭配、药箱药量用尽后的断点续航等，更需要精确掌握药箱药量信息，否则容易出现频繁起降、电池损耗大、作业效率低下和漏喷等不利现象。

药箱液位的监测是获得药箱中药量信息的方法之一。农用植保无人机作业过程中，药箱液位的测量有如下特点：

1、农用植保无人机作业过程中，阵风等环境因素干扰、地头调头等特殊工况较多，在这些特殊工况出现时，药液由于惯性作用，其行驶方向和垂直方向受力都比较大，产生震荡效应，因此液面易出现较剧烈的波动；

2、植保作业对象的多样性，决定了农药或助剂的多样性，而不同类型的农药或助剂导致药箱中液体的浓度、粘度、导电特性等理化特性各异；

3、农用植保无人机载荷有限使得农用植保无人机药箱结构非常紧凑，液面上方留空非常少，且药箱的体积通常较小，同时也要求使用的液位监测装置不宜过大和过重，且功耗要非常小；

4、农药或助剂通常都具有一定腐蚀性，要求液位监测装置具有一定的抗腐蚀和抗污染能力。

近年来,随着科技的发展，液位检测技术也向着检测速度更快、检测精度更高、检测装置的使用寿命更长、检测装置的性价比更好的方向发展。现有可考虑用于农用植保无人机药箱液位监测的装置主要有差压式液位测量、浮体式液位测量、电容式液位测量、电极式液位测量、超声波液位测量、激光液位测量、光电式液位测量等方式，但上述测量方式各有优缺点，较难满足农用植保无人机药箱液位监测的需要，分析如下：

差压式液位测量的原理是根据测量到的液柱的重量间接反映液位，常用于常温常压且精度要求不高的场合的液位监测。缺点：(1)取样系统复杂，连接管路长，阀门较多，易堵塞或泄露；(2)由于变送器感应的是微差压，任何轻微泄露，都将严重影响液位测量，而对于真空系统，轻微的泄漏往往不易被察觉；(3)投用时麻烦，须在变送器引压管中注满水或等水蒸气凝结充满引压管后才能准确投用；(4)测量的综合误差较大，变送器测量微差压的精度有限，再加上取样管路中液柱的不稳定等因素致使实际测量的综合误差较大。

浮体式液位测量主要分为浮筒式与浮子式两种，其中钢带浮子式液位传感器是浮体式液位测量中最常见的类型，它由一根不锈钢管和一个空心球组成，不锈钢管内部装有若干个干簧继电器,空心球内装有一块永磁铁,当空心球随着液位上下运动时，磁铁作用于继电器，从而产生相应的液位信号。该方式结构简单，成本低。但由于钢丝绳与滑轮间存在滑动摩擦力，回位误差较大，特别是在钢丝绳和滑轮生锈的情况下,回位误差更大甚至失效。浮体式液位测量一般用于静止固定的水箱液位测量。