一種水柱式電子水尺的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種水柱式電子水尺，包括負電源電路、啟動恒流源電路、標定恒流源電路、測量恒流源電路、啟動電極組、標定電極組、測量電極組及除法電路，其中，所述啟動恒流源電路、標定恒流源電路及測量恒流源電路為三個相互獨立且完全相同的恒流源電路。所述負電源電路與啟動恒流源電路、標定恒流源電路、測量恒流源電路、除法電路電性連接。所述啟動恒流源電路與啟動電極組電性連接，所述標定恒流源電路與標定電極組電性連接，所述測量恒流源電路與測量電極組電性連接。所述除法電路與啟動電極組、標定電極組、測量電極組電性連接。與傳統電子水尺相比，本發明安裝簡單，測量精度高，不受環境和水質的影響，可靠性高。
【專利說明】一種水柱式電子水尺
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電子水尺，尤其涉及一種水柱式電子水尺。
【背景技術】
[0002]目前，市場主要用到的電子水尺有五種:浮子式水位計、壓力式水位計、超聲波式水位計、電接點水位計以及跟蹤式水位計。一、浮子式水位計。利用浮子跟蹤水位升降，以機械方式直接傳動記錄。儀器以浮子感測水位變化，工作狀態下，浮子、平衡錘與懸索連接牢固，懸索懸掛在水位輪的“V”形槽中。平衡錘起拉緊懸索和平衡作用，調整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水線上。在水位不變的情況下，浮子與平衡錘兩邊的力是平衡的。當水位上升時，浮子產生向上浮力，使平衡錘拉動懸索帶動水位輪作順時針方向旋轉，水位編碼器的顯示讀數增加；水位下降時，則浮子下沉，并拉動懸索帶動水位輪逆時針方向旋轉，水位編碼器的顯示器讀數減小。二、壓力式水位計。根據壓力與水深成正比關系的靜水壓力原理，運用壓敏元件作傳感器的水位汁。當傳感器固定在水下某一測點時，該測點以上水柱壓力高度加上該點高程，即可間接地測出水位。三、超聲波式水位計。應用聲波反射的原理來測量水位。分為水介式和氣介式兩類。聲波在介質中以一定速度傳播，當遇到不同密度的介質分界面時，聲波立即發生反射。水介式是將換能器安裝在河底，垂直向水面發射超聲波；氣介式是將換能器固定在空氣中某一高處，向水面發射超聲波。四、電接點水位計。利用水的導電性，在有水或者無水狀況下使兩個接點間導通或者斷開，為控制電路提供一個信號。兩接點就是信號探頭。如果在不同位置設置多個接點，就可采集不同水位的多個信號。五、跟蹤式水位計。將不銹鋼探針間的水電阻，接入電橋的一個臂，當水位變化而水電阻改變時，電橋即有正式負訊號輸出，此訊號經電子放大器放大從而驅動可逆電動機，帶動探針至原來的平面，根據電動機的轉動可得水位的變化。但是，上述水位計的安裝麻煩，機械式的可靠性不好，需要維護，在水中受水溫、水壓及水中浮懸粒子濃度影響，達不到理想的測量精度。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于通過一種水柱式電子水尺，來解決以上【背景技術】部分提到的問題。
[0004]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0005]一種水柱式電子水尺，其包括負電源電路、啟動恒流源電路、標定恒流源電路、測量恒流源電路、啟動電極組、標定電極組、測量電極組及除法電路，其中，所述啟動恒流源電路、標定恒流源電路及測量恒流源電路為三個相互獨立且完全相同的恒流源電路；
[0006]所述負電源電路與啟動恒流源電路、標定恒流源電路、測量恒流源電路、除法電路電性連接，用于為啟動恒流源電路、標定恒流源電路、測量恒流源電路、除法電路供電；
[0007]所述啟動恒流源電路與啟動電極組電性連接，用于輸出恒定的電流給啟動電極組；所述啟動電極組包括兩個啟動電壓取樣電極，兩個啟動電壓取樣電極相鄰且相互絕緣；
[0008]所述標定恒流源電路與標定電極組電性連接，用于輸出恒定的電流給標定電極組；所述標定電極組包括兩個標定電極，兩個標定電極分別設置于標準長度水柱兩端；
[0009]所述測量恒流源電路與測量電極組電性連接，用于輸出恒定的電流給測量電極組；所述測量電極組包括底電極和浮子電極，底電極設置于被測水柱的底端，浮子電極漂浮在被測定水柱表面；
[0010]所述除法電路與啟動電極組、標定電極組、測量電極組電性連接，用于計算所述被測水柱的長度h，其中，h= (Vx-Vo)/ (V-V0)，Vo為通過啟動電極組測得的啟動電壓，V為通過標定電極組測得的標準長度水柱電壓，Vx為通過測量電極組測得的被測水柱電壓。
[0011 ] 特別地，所述除法電路選用除法器。
[0012]本發明提供的水柱式電子水尺通過被測水柱的電阻變化得出被測水柱電壓變化，并根據被測水柱電壓變化與標準長度水柱電壓變化的比值，獲得被測水柱長度。同時，考慮到兩個電極距離非常接近時，電極之間會存在一個啟動電壓，本發明通過啟動電極組測量兩個電極的啟動電壓，在計算被測水柱長度時，消除了啟動電壓對測量精度的影響，從而提高了測量精度。與傳統電子水尺相比，本發明安裝簡單，測量精度高，不受環境和水質的影響，可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施例提供的水柱式電子水尺電路結構框圖；
[0014]圖2為本發明實施例提供的水柱式電子水尺內部結構圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。
[0016]請參照圖1所示，本實施例中水柱式電子水尺包括負電源電路101、啟動恒流源電路102、標定恒流源電路103、測量恒流源電路104、啟動電極組105、標定電極組106、測量電極組107及除法電路108，其中，所述啟動恒流源電路102、標定恒流源電路103及測量恒流源電路104為三個相互獨立且完全相同的恒流源電路。
[0017]所述負電源電路101與啟動恒流源電路102、標定恒流源電路103、測量恒流源電路104、除法電路108電性連接，用于為啟動恒流源電路102、標定恒流源電路103、測量恒流源電路104、除法電路108供電。
[0018]所述負電源電路101產生一組負電源，為啟動恒流源電路102、標定恒流源電路
103、測量恒流源電路104、除法電路108提供各自所需電能。
[0019]所述啟動恒流源電路102與啟動電極組105電性連接，用于輸出恒定的電流給啟動電極組105。所述啟動電極組105包括兩個啟動電壓取樣電極1051 (由于兩個電極距離較近，圖2中僅示出了一個),如圖2所示,兩個啟動電壓取樣電極1051相鄰且相互絕緣。
[0020]水的導電基本符合歐姆定律，但也稍有不同，這就反映在啟動電壓Vo上。當兩個電極距離非常接近時，電極之間會有一個固定電壓即啟動電壓Vo，電極距離拉開時，電極電壓的大小為:電流I*水柱電阻R+Vo。本發明通過啟動恒流源電路102和啟動電極組105測量電極間的啟動電壓Vo，消除了啟動電壓對測量精度的影響。
[0021]所述標定恒流源電路103與標定電極組106電性連接，用于輸出恒定的電流給標定電極組106。所述標定電極組106包括兩個標定電極。標定電極1061和標定電極1062分別設置于標準長度水柱兩端，具體情況如圖2所示。
[0022]所述測量恒流源電路104與測量電極組107電性連接，用于輸出恒定的電流給測量電極組107,所述測量電極組107包括底電極1071和浮子電極1072。如圖2所示,底電極1071設置于被測水柱的底端，浮子電極1072漂浮在被測定水柱表面。
[0023]所述除法電路108與啟動電極組105、標定電極組106、測量電極組107電性連接，用于計算所述被測水柱的長度h,其中，h= (Vx-Vo)/ (V-Vo), Vo為通過啟動電極組105測得的啟動電壓，V為通過標定電極組106測得的標準長度水柱電壓，Vx為通過測量電極組107測得的被測水柱電壓。
[0024]于本實施例，所述除法電路108選用除法器。需要說明的是，由于電子水尺為用戶定長的部件，總長度不是一個確定的值，而輸出電壓總是控制在0-5V范圍內。這樣，電子水尺需要根據用戶不同長度要求調整恒流源電路，以保證輸出范圍一定。對于上述被測水柱長度h計算公式:h= (Vx-Vo)/ (V-Vo)，此處的h為相對高度，即被測水柱相對標準水柱的長度，而標準水柱的實際長度H作為已知參數提供給用戶，用戶可根據標準水柱的實際長度H，通過公式h=H (Vx-Vo) / (V-Vo)計算出被測水柱的實際長度。在本實施例中H默認為一個標準值I。
[0025]本發明的技術方案通過被測水柱的電阻變化得出被測水柱電壓變化，并根據被測水柱電壓變化與標準長度水柱電壓變化的比值，獲得被測水柱長度。同時，考慮到兩個電極距離非常接近時，電極之間會存在一個啟動電壓，本發明通過啟動電極組測量兩個電極的啟動電壓，在計算被測水柱長度時，消除了啟動電壓對測量精度的影響，從而提高了測量精度。與傳統電子水尺相比，本發明安裝簡單，測量精度高，不受環境和水質的影響，可靠性聞。
[0026]以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，對于本領域技術人員而言，本發明可以有各種改動和變化。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種水柱式電子水尺，其特征在于，包括負電源電路、啟動恒流源電路、標定恒流源電路、測量恒流源電路、啟動電極組、標定電極組、測量電極組及除法電路，其中，所述啟動恒流源電路、標定恒流源電路及測量恒流源電路為三個相互獨立且完全相同的恒流源電路； 所述負電源電路與啟動恒流源電路、標定恒流源電路、測量恒流源電路、除法電路電性連接，用于為啟動恒流源電路、標定恒流源電路、測量恒流源電路、除法電路供電； 所述啟動恒流源電路與啟動電極組電性連接，用于輸出恒定的電流給啟動電極組；所述啟動電極組包括兩個啟動電壓取樣電極，兩個啟動電壓取樣電極相鄰且相互絕緣； 所述標定恒流源電路與標定電極組電性連接，用于輸出恒定的電流給標定電極組；所述標定電極組包括兩個標定電極，兩個標定電極分別設置于標準長度水柱兩端； 所述測量恒流源電路與測量電極組電性連接，用于輸出恒定的電流給測量電極組；所述測量電極組包括底電極和浮子電極，底電極設置于被測水柱的底端，浮子電極漂浮在被測定水柱表面； 所述除法電路與啟動電極組、標定電極組、測量電極組電性連接，用于計算所述被測水柱的長度h，其中，h= (Vx-Vo)/ (V-Vo)，Vo為通過啟動電極組測得的啟動電壓，V為通過標定電極組測得的標準長度水柱電壓，Vx為通過測量電極組測得的被測水柱電壓。
2.根據權利要求1所述的水柱式電子水尺，其特征在于，所述除法電路選用除法器。
【文檔編號】G01F23/30GK103438961SQ201310413517
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】朱亞田, 禹勝林, 袁成松 申請人:無錫信大氣象傳感網科技有限公司