[发明专利]基于热电偶测温原理的智能温差液位计系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液位计测量系统，具体涉及一种基于热电偶测温原理的智能温差液位计系统及其实现方法。

背景技术

液位计是工业现场常用的一种液位测量仪器，常见的液位计种类有：机械连通式液位计、超声波液位计、电容式液位计、雷达式液位计、磁性浮子液位计、磁致伸缩液位计、静压式液位计等。各类液位计都有其自身的不足，如：连通式液位计易破损，内表面沾污，造成读数困难；超声波液位计有测量盲区，无法测量易挥发性物质；电容式液位计，由于存在边缘效应以及寄生电容的影响，会对其测量精度有较大的影响；雷达式液位计价格昂贵，排查故障困难；磁性浮子液位计的浮子对腐蚀性液体敏感，当被测液体密度发生变化时，其测量精度有较大变化；磁致伸缩式液位计不能测量高粘度液体，有时会出现浮子被卡的情况；静压式液位计受介质密度和温度影响比较大，精度比较差。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于热电偶测温原理的智能温差液位计系统及其实现方法，通过改变热电偶沿安装管体的数量，可以满足不同液位测量量程的需求。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于热电偶测温原理的智能温差液位计系统，其改进之处在于，所述液位计系统包括液位计和测量液位计液位的测量系统，所述测量系统用于实现对液位计的128路热电偶的输出电压信号进行分时采集，对所采集到的多点温度数据处理后，得到液位高度信息。

进一步地，所述液位计包括安装管体和热电偶，在安装管体的一端留有供所有热电偶引线的出线口，热电偶按照5-10mm间距通过焊接的方式固定在安装管体内。

进一步地，所述热电偶的热端排列成一条直线，直接与被测液位的连通金属管壁接触，用于采集连通金属管壁的温度分布。

进一步地，所述安装管体由一段一侧开口的钢管(钢管的长度1-1.5m，壁厚2mm，外径40mm)构成，在所述安装管体按照一定间距设置有安装热电偶的安装孔。

进一步地，所述测量系统包括N个K型热电偶、16路模拟开关、运算放大器、RC滤波电路、单片机、液晶显示屏和AD421芯片；所述N个K型热电偶、16路模拟开关、运算放大器、RC滤波电路、单片机和AD421芯片依次连接；所述液晶显示屏与单片机连接；所述单片机与16路模拟开关连接。

进一步地，所述热电偶为128路，所述16路模拟开关的个数为8个；所述AD421芯片与远程控制室连接；所述液晶显示屏选用1602液晶屏显示模块，显示字符容量是2*16＝32个。

进一步地，所述测量系统实现对上述8个16路K型热电偶的输出电压信号进行分时采集，经16路模拟开关、运算放大器、RC滤波电路，传输给单片机；所述单片机对所采集到的多点温度数据处理后，得到液位高度信息，通过液晶显示屏进行显示，利用AD421芯片把液位高度信号转化为4mA～20mA的标准工业电流传输至远程控制室内。

进一步地，所述单片机具有54组数字I/O接口，其中14组用做PWM输出，16组模拟量输入端口，4个UART通信端口，用于数据处理和通信。

本发明还提供一种基于热电偶测温原理的智能温差液位计系统的实现方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

(1)液位计系统初始化：

在液位计系统初始化过程中，根据液位测量的实际需求，通过设定接入液位计系统有效热电偶的数目来设定液位计的有效量程，通过设定接入液位计系统热电偶的位置分布来设定液位计的测量精度(例如，(1)只接入1m长度之内的热电偶，也其测量量程为1m；(2)假如每两个热电偶间距为10mm，则测量精度为10mm，如果每隔一个热电偶接入测量系统，相当于有效接入的热电偶间距为20mm，这其测量精度为20mm)；

(2)采集多路热电偶信号：选用8个16路模拟开关来接入128路K型热电偶的1输出信号，选择的模拟多路开关芯片为CD4067；

(3)热电偶输出信号的放大及滤波；

单片机的A/D模块是10位的，模拟电压的输入范围是0-5V，其最小分辨率为4.8mv。热电偶的输出电压信号一般在mV级，因此，需要对热电偶信号进行放大和滤波处理。滤波电路采用的RC无源滤波电路，运算放大电路采用的是集成芯片LM324，通过电阻匹配，使其放大倍数为200倍。

(4)计算液位高度信息；