[发明专利]一种液位检测方法

权利要求书

1.一种液位检测方法，应用于浮子液位检测器，其特征在于，包括：

S101：以浮子的平衡位置为坐标原点，以所述浮子液位计在竖直方向上的振动特性为研究对象，在考虑油液对所述浮子的阻尼效应的基础上，建立关于所述浮子液位计的单自由度阻尼振动模型，并确定所述单自由度阻尼振动模型的单自由度运动微分方程；

S102：根据油液对浮子的阻尼效应和所述单自由度运动微分方程，确定关于所述单自由度阻尼振动模型的总响应方程，其中，所述总响应方程包括瞬态响应方程和稳态响应方程；

S103：求解所述总响应方程的方程参数，其中，所述方程参数包括粘性阻尼系数和垂向静水回复力刚度系数；

S104：确定针织机的主轴电机振动导致的电机振动激振力；

S105：确定所述电机振动激振力在壳液耦合系统中大幅振动产生的大幅低频重力波和微幅振动产生的法拉第波，根据所述大幅低频重力波与油液波动幅值之间的关联关系，确定在所述大幅低频重力波下的油液波动幅值，根据所述电机振动激振力的激振频率确定法拉第波的波动频率，根据所述法拉第波的波动频率确定表面波角速度；

S106：根据所述油液波动幅值和所述表面波角速度，建立表面波波动方程；

S107：根据阿基米德浮力原理和所述表面波波动方程，建立油液表面波动引起的浮子浮力波动方程；

S108：引入巴特沃斯型滤波器，以Sallen-and-Key电路为基本拓扑结构建立低通二阶有源滤波器，确定传递函数；

S109：结合所述浮子浮力波动方程和所述稳态响应方程，建立稳态响应曲线，确定波动扰动信号频率；

S110：根据所述波动扰动信号频率，对所述低通二阶有源滤波器进行参数设计，设定所述传递函数的截止频率；

S111：采集液位检测原始信号，利用设定后的低通二阶有源滤波器的传递函数对所述液位检测原始信号进行滤波，去除所述波动扰动信号频率，得到液位检测信号；

S112：根据所述液位检测信号完成液位检测。

2.根据权利要求1所述的液位检测方法，其特征在于，所述单自由度运动微分方程具体为：

其中，Z表示浮子位移量，表示浮子振动速度，表示浮子振动加速度，F₀表示所述浮子受到的激振力最大值，ω表示激振力角频率，M表示浮子质量m₁与所述浮子液位计的滑块组件质量m₂之和，c表示粘性阻尼系数，k表示垂向静水回复力刚度系数。

3.根据权利要求1所述的液位检测方法，其特征在于，所述S102具体包括：

S1021：确定浮子有阻尼状态下谐振微分方程的解：

其中，X₀表示瞬态响应振幅，X表示稳态响应振幅，ω_n表示浮子无阻尼固有频率，ω_d表示浮子有阻尼固有频率，ξ表示阻尼比；

S1022：引入浮子液位计单自由度阻尼振动模型的初始条件：

Z₀表示浮子初始位移，表示浮子初始速度；

S1023：确定关于所述单自由度阻尼振动模型的总响应方程Z(t)：