電容式柔性電子水尺制造技術

本發明專利技術公開了一種電容式柔性電子水尺，包括作為傳感元件的柔性尺體和處理電路；所述柔性尺體包括多個成排設置的柔性電容極板和嵌入在多個柔性電容極板內的水尺支撐體，用于提高尺體的強度和防止電子水尺長度方向尺寸伸縮產生誤差；所述柔性電容極板和處理電路通過電路連接，用于實現水位測量的功能；所述柔性電容極板為相鄰兩電容極板交錯排列結構。本發明專利技術提供的電容式柔性電子水尺，結構簡單，使用方便，分辨力高、累計誤差小、水位量程大、電子水尺可以彎卷，利用柔性電容極板作為傳感元件，電容極板既用于模擬測量又用于數字測量，電容極板的模擬測量得到高分辨力，電容極板的數字測量減小累計誤差，采用柔性材料作為尺體。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電容式柔性電子水尺。·
技術介紹
目前，現有技術的液位測量工具有電容式液位計、電子水尺或電極式液位計；存在以下缺陷I、電容式液位計由于測量原理的局限，高精度電容式液位計的量程都很小，不能滿足大量程的需要。2、電子水尺的測量依靠電極與水面的接觸進行測量，分辨力越高或量程越大，電極的數量就越多，增大量程困難。電子水尺的尺體都由剛性材料制成，受運輸條件的限制，電子水尺的單體長度都很短。3，在許多應用場合，水位測量通道既彎曲且水位量程大，使得電容式液位計和電子水尺無法使用。
技術實現思路
目的為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種電容式柔性電子水尺，結構簡單，使用方便，分辨力高、累計誤差小、水位量程大、電子水尺可以彎卷，利用柔性電容極板作為傳感元件，電容極板既用于模擬測量又用于數字測量，電容極板的模擬測量得到高分辨力，電容極板的數字測量減小累計誤差，采用柔性材料作為尺體。技術方案為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為一種電容式柔性電子水尺，其特征在于包括作為傳感元件的柔性尺體和處理電路；所述柔性尺體包括多個成排設置的柔性電容極板和嵌入在多個柔性電容極板內的水尺支撐體，用于提高尺體的強度和防止電子水尺長度方向尺寸伸縮產生誤差；所述柔性電容極板和處理電路通過電路連接，用于實現水位測量的功能。所述柔性尺體為兩排相鄰柔性電容極板交錯排列結構，用于防止相鄰兩柔性電容極板過渡時模擬數值的間斷，使模擬數值和數字數值能夠平滑交接。所述柔性電容極板為能夠彎卷的柔性非金屬材料覆金屬薄膜結構。所述水尺支撐體為加強芯結構。所述處理電路由低功耗微處理器組成。所述柔性尺體兼具作為模擬參數測量極板和作為數字參數的測量電極的功能。有益效果本專利技術提供的電容式柔性電子水尺，具有如下優點1、具有分辨力高、累計誤差小、量程大、可卷彎便于運輸和便于在彎曲環境使用的明顯優點，它既具備了模擬測量高分辨力的優點，又具有數字測量累計誤差小的優點，同時能夠彎卷具有方便運輸和能夠在彎曲通道使用的優點，解決了大量程、高分辨力、低測量誤差、彎曲通道液位測量的問題。2、柔性電容極板制成的大量程電容式柔性電子水尺，屬于模擬測量與數字測量的有機結合，它充分利用電容極板的物理特性進行模擬測量，使得電容極板既是數字電極，又是3模擬極板，不僅減少電容極板的數量，同時提高了測量分辨力。3、柔性電子水尺的電容極板、尺體均采用柔性材料制成，尺體內嵌入加強芯用于提高尺體的強度，防止尺體長度尺寸的伸縮。電子水尺可以彎卷，不僅方便運輸，又可以在彎曲通道使用。4、運用范圍廣尤其適用于水利、地質、海洋等領域的水位檢測。高分辨力大量程柔性電子水尺幾乎可以替代現有的任何水位計。5、由于其結構簡單，制造成本低、可靠性高，使用價值和經濟價值都非常明顯。附圖說明圖I為本專利技術中柔性電容極板的結構示意圖2為本專利技術的工作原理示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作更進一步的說明。本專利技術為一種電容式柔性電子水尺，包括作為傳感元件的柔性尺體10和處理電路；所述柔性尺體10包括多個成排設置的柔性電容極板20和嵌入在多個柔性電容極板內的水尺支撐體，用于提高尺體的強度和防止電子水尺長度方向尺寸伸縮產生誤差；所述柔性電容極板20和處理電路通過電路連接，用于實現水位測量的功能。所述柔性尺體10為兩排相鄰柔性電容極板20交錯排列結構，用于防止相鄰兩柔性電容極板20過渡時模擬數值的間斷，使模擬數值和數字數值能夠平滑交接。所述柔性電容極板20為能夠彎卷的柔性非金屬材料覆金屬薄膜結構；所述水尺支撐體為加強芯結構；所述處理電路由低功耗微處理器組成；所述柔性尺體10兼具作為模擬參數測量極板和作為數字參數的測量電極的功能。一、傳感電容其電容極板由柔性非金屬材料覆金屬膜制成，保證了電子水尺的柔性。由電容測量的高分辨力性質，保證了電子水尺的高分辨力二、模擬測量在模擬測量中，電容極板是一個面，電容極板進入水中時，入水深度不同，電容極板與水形成的電容就不同，通過測量電容極板與水形成的電容值換算入水深度。模擬測量保證了測量的高分辨力。三、數字測量在數字測量中，電容極板是一個點，水面電容極板進入水中時，由前面浸沒與水中電容極板的個數確定水位的整數數值。由于電容極板的位置精度是由加工的機械精度確定的，不存在間接轉換的轉換誤差，從而保證了低累計誤差。四、交錯排列相鄰兩電容極板交錯排列，可以防止相鄰兩電容極板過渡時模擬數值的間斷，使模擬數值和數字數值能夠平滑交接。當其中某個電容極板損壞時，與損壞電容極板相鄰的2個電容極板仍然可以完成損壞電容極板的工作。五、參考電容利用電容傳感的原理測量液位，測量精度受液體和絕緣體介電常數、環境溫度、電器參數等影響，通過相同環境的、確定長度的電容就可以消除這些誤差。由于每個電容極板的面積是已知的，上一個淹沒電容極板與當前的水面電容極板距離最近，這2個電容極板的各項參數最接近，利用上一個淹沒電容極板作為參考電容，保證了當前水面電容極板電容值的測量精度。六、柔性尺體水尺支撐體由柔性非金屬材料內嵌柔性加強芯制成,既可以保證電子水尺的柔性，又可防止電子水尺長度方向尺寸誤差。柔性的尺體可以卷彎，便于運輸，水位測量現場直接展開使用，無需二次拼接。同時柔性的尺體也可在測量通道彎曲場合使用。本專利技術的工作原理如下I、電容極板交錯排列及其冗余糾錯相鄰兩電容極板交錯排列，可以防止相鄰兩電容極板過渡時模擬數值的間斷，使模擬數值和數字數值能夠平滑交接。如圖I所不,水面處于3號電容極板位置時，當水面低于3號電容極板1/2時,2號電容極板和3號電容極板同時處于可測量的未飽和電容值位置，當水面高于3號電容極板1/2時，3號電容極板和4號電容極板同時處于可測量的未飽和電容值位置。這就是說在同一時刻總有2個電容極板同時處于可測量的未飽和電容值位置，當其中某個電容極板損壞時，與損壞電容極板相鄰的2個電容極板仍然可以完成損壞電容極板的工作。即使電容極板沒有損壞，同時有2個電容極板參與測量也可以將2個測量結果進行比對，判斷測量結果的合理性。2、參考電容利用電容傳感的原理測量液位，測量精度受液體和絕緣體介電常數、環境溫度、電器參數等影響，通過相同環境的、確定長度的電容值就可以消除這些誤差。如圖2所示，當水面高于3號電容極板1/2時，3號電容極板和4號電容極板同時處于可測量的未飽和電容值位置，即電容C3和C4都可以測量水位的高度。此時I號電容極板和2電容極板處于完全浸沒狀態，即電容極板的的高度就是已知的，電容值C1=C2。I號電容極板和2電容極板也是距離3號電容極板和4電容極板最近的電容極板，Cl和C2電容極板的各項環境參數與C3和C4最為接近。測量前首先將通過Kl將Cl的測量端與測量電路的B端相連，通過K2和KS將C2的測量端與測量電路的A端相連，此時測得的電容值為Cl、C2的串聯值。由于C1、C2電容極板的高度是已知的，C3、C4的環境參數可以通過C1、C2參數獲得，此時C1、C2就是C3、C4的參考電容。3、水位模擬數值的測量測量C3時通過K2將C2的測量端與測量電路的B端相連，通過K3和KS將C3的測量端與測量電路的A端相連，此時測得的電容值為C2、C3的串聯值；測量C4時通過K2將C2的測量端與測量電路的B端相連，通過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
電容式柔性電子水尺，其特征在于：包括作為傳感元件的柔性尺體和處理電路；所述柔性尺體包括多個成排設置的柔性電容極板和嵌入在多個柔性電容極板內的水尺支撐體，用于提高尺體的強度和防止電子水尺長度方向尺寸伸縮產生誤差；所述柔性電容極板和處理電路通過電路連接，用于實現水位測量的功能。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：金玉虹，唐躍平，
申請(專利權)人：水利部南京水利水文自動化研究所，金玉虹，
類型：發明
國別省市：