[发明专利]电容式自适应通用液位测量装置及方法

权利要求书

1.一种电容式自适应通用液位测量装置，其特征在于，包括：

电容传感器模块，包括设置于被测液体中的液位传感器、设置于被测液体液面上方的第一环境传感器和设置于被测液体正常最低液面下方的液体传感器，所述液位传感器采集反映液位变化的电容值，所述第一环境传感器采集其所处环境无液体状态的电容值，所述液体传感器测得其所在位置被液体浸没状态下的电容值；

转换模块，与所述电容传感器模块连接，将电容传感器模块采集的电容值转换为频率信号并数字输出；

数据收集和处理模块，与所述转换模块的输出端连接，将所述转换模块输出的数据处理并得到被测液体的液位高度；

电源模块，为上述电容传感器模块、转换模块、数据收集和处理模块供电。

2.如权利要求1所述电容式自适应通用液位测量装置，其特征在于，还包括第二环境传感器，设置于容器内高度方向上第一环境传感器和液体传感器之间，测得其所在位置的电容值。

3.如权利要求2所述电容式自适应通用液位测量装置，其特征在于，所述电容传感器模块还包括固定壳体，所述固定壳体内竖直固定设置有测量极板和参考极板，所述测量极板和参考极板平行且间距固定，所述固定壳体上对应于极板间位置设置有贯穿的极板间全通腔体，所述液位传感器、环境传感器和液体传感器分布设置在所述固定壳体内的两块极板上，所述各个传感器的测量极位于测量极板上，参考极位于参考极板上。

4.如权利要求3所述电容式自适应通用液位测量装置，其特征在于，所述测量极板上，液位传感器为长条状并设置于左侧或右侧，另一侧从上至下依次设置第一环境传感器、第二环境传感器和液位传感器，所述四个电极分别引出信号线接入所述转换模块，所述参考极板为一块整电极并与转换模块连接。

5.如权利要求1所述电容式自适应通用液位测量装置，其特征在于，还包括显示模块，与所述数据收集和处理模块连接，显示被测液体的液位高度。

6.如权利要求1所述电容式自适应通用液位测量装置，其特征在于，所述数据收集和处理模块具体为单片机。

7.一种电容式自适应通用液位测量方法，其特征在于，包括：

液位传感器采集反映液位变化的电容值，第一环境传感器采集其所处环境无液体状态的电容值，液体传感器测得被液体完全浸没状态下的电容值；

转换模块将电容传感器模块采集的电容值转换为频率信号输出至数据收集和处理模块；

数据收集和处理模块根据所述三个传感器对应的频率信号计算获得对应所述三个传感器的电容值；

数据收集和处理模块根据所述三个传感器的电容值以及预设的液位为零时液位传感器的初始电容值计算被测液体的液位高度。

8.如权利要求7所述电容式自适应通用液位测量方法，其特征在于，所述根据所述三个传感器的电容值以及预设的液位为零时液位传感器的初始电容值计算被测液体的液位高度的方法为按照如下公式计算：

其中，为第一环境传感器测得的其所在位置无液体状态的电容值，为液体传感器测得其所在位置被液体浸没状态下的电容值，则为液位传感器测得当前液位下的电容值，为液位传感器在液位为零时的初始电容值，为测量该容器中液位测量的最小高度单位，它是液体电容传感器的极板高度。

9.如权利要求7所述电容式自适应通用液位测量方法，其特征在于，还包括通过设置于容器内高度方向上位于第一环境传感器和液体传感器之间的第二环境传感器采集所在位置的电容值，所述转换模块和数据收集和处理模块处理计算后获得其电容值，通过比较第一环境传感器、第二环境传感器和液位传感器的电容值判断系统故障状态。

10.如权利要求9所述电容式自适应通用液位测量方法，其特征在于，所述判断系统故障的方法为如果第二环境传感器电容值与第一环境传感器电容值或液体传感器的电容值之一相同，而与另一个不同则判断系统正常，如果第一环境传感器、第二环境传感器和液位传感器的电容值从小到大排列，则所述计算液位的方法获得实时液位，并将计算的液位与第二环境传感器结构位置比较，如果第二环境传感器正好处于计算的液面位置则判定系统正常，否则判断为系统故障。