[实用新型]一种精密的气泡式水位计

说明书

本实用新型申请提出的精密的气泡式水位计属于水位测量技术领域。

由于沿海岸地区、江河流域和冲积平原的进一步开放，水利工程的建设，以及因为温室效应地球气温变暖导致海平面的升高，使得连续、精确、稳定地监测水位成为十分必要。但在这一领域至今仍不很成熟，特别是测量精度达1mm的水位测量问题，还没有很好地解决。

目前已经应用的超声波或声纳原理的水位测量装置，不仅需要一个竖井，而且设备复杂，价格高，维护费用大，还会受水与空气界质的影响而干扰水位或潮位的测量结果，难以达到较高的精度。长期广泛采用的浮子式水位计也需要设置一个竖井，而且采用的测量方法对不同频率的波浪干扰噪声没有滤波作用，会影响其测量的精确度和可靠性。

常规的气泡式水位计是一种设备简单、测量方法较理想的水位和潮位的测量装置。然而，这种常规气泡式水位计也不能避免水面波浪引起的对测量信号的干扰噪声的影响，因此，这类气泡式水位计的测量精度和稳定性尚待进一步改善和提高。

本实用新型的目的是为了克服上述水位或潮位测量的现有技术中的不足，提出一种能够显著减少和消除水面波浪干扰噪声，从而提高量测精度和稳定性的精密气泡式水位计。

本实用新型的目的是如此完成的，即提出一种精密的气泡式水位计，该精密的气泡式水位计包括：气瓶1、减压阀2、进气阀3、气体过滤器4、限压阀5、气体流量计6、出气阀10、数据记录和传送仪13，其特征在于，还包括一个具有机械阻尼作用的滤波器9、一个作为测量管的倒置测量杯11和一个高灵敏度的数字式晶体压力传感器12。

上述的具有机械阻尼作用的滤波器9是内径为0.5～1mm和长为10000-40000mm的塑料管或金属管，这种塑料管或金属管是一条既可以制成螺旋状，也可以制成对气体阻力明显小的其它形状的长管。

旁路阀7的作用是当测量平静的江河或湖泊时，不需要用滤波器9来消除噪声干扰，此时，打开旁路阀7，使已经达到平衡的气体压力直接通到高灵敏度数字式晶体压力传感器12，读出数据。

本发明的精密气泡式水位计，可以采用廉价的惰性气体氮作为测量气体，也可以采用惰性气体氩或氦作为测量气体。

本实用新型提出的精密的气泡式水位计，由于在气路中采用了具有机械阻尼作用的滤波器9，例如采用了由塑料管制成的螺旋状滤波器，可以有效地减少或消除水面波浪引起的干

限压阀5可以限制通入整个气路系统的氮气压力避免压力过高，从而起到保证气体压力和流量的精确性并保护高灵敏度数字式晶体压力传感器12不致于因气压过高而损坏。

调节气体流量计6使流入倒置测量杯11的氮气流量保持为5ml/分，这时氮气在倒置测量杯孔口11-1处的压强与外部该水深的压强基本相等，氮气以小气泡的形式不间断地缓慢的逸出，整个气路系统形成一种动态平衡，这时高灵敏度数字式晶体压力传感器12测出的数值与水深成正比关系。

当水面出现波浪时，水位计气路系统中的氮气压强也会相应地发生波动，但种压强波动在通过螺旋状细长管构成的滤波器9时，由于滤波器9的机械阻尼作用，可以显著地减少和消除由于水面的波浪所形成的干扰噪声，经过滤波器9后，已经减少和消除了干扰噪声的气压通入数字式高灵敏晶体压力传感器12，测量到数据经处理后送到数据记录和传送仪13，需要时传送到远处的控制中心。测量精度为1mm。

旁路阀7的作用是当测量平静的江河或湖水的水位时，不需要用滤波器9来消除干扰，此时，打开旁路阀7，使达到动态平衡的气体压力直接通到高灵敏度数字式晶体压力传感器12。读出数据。

测量部位的水深值H应当符合下面的公式：

H=C·P/γ

其中，P-数据记录仪13测出的氮气压强值；

      γ-测量水位处的水的比重；

      C-修正系数，与测量水位处水的温度、冰冻程度、流量、含泥沙量、风力以及水中的动植物情况有关，该系数通过试验并借助于经验确定。

应当说明，本申请的精密的气泡式水位计所减少的或消除的仅仅是“波浪干扰”的影响，这里所指的“波浪干扰”是波动周期在10秒之内的波浪，这种波浪的干扰噪声可以减少到原来的千分之一。而周期为5分钟以上“大浪涌”能够准确地测量出来，其测量精度为1mm。

因此，这种精密的气泡式水位计可明显地提高水位和潮位的测量精度和稳定性，并且能量消耗很小，可以连续长时间监测，维护简单运行费用低，只需每半年更换一次气瓶。