一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水文、水利和環(huán)境監(jiān)測儀器儀表領域，尤其涉及一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計。
【背景技術】
[0002]水位計廣泛地應用于江河湖泊等自然水域的水位探測；水庫、儲水池等露天水渠的水位探測；地下水水位探測。高精度的水位測量可以為水利部門準確決策提供重要的依據(jù)，因此研究水位測量技術具有很廣闊的市場應用前景。
[0003]目前常見的水位計有氣泡式水位計、雷達水位計。氣泡式水位計具有單點測量精度不高、安裝維護麻煩以及使用壽命不長的缺點，雷達水位計雖然受環(huán)境影響較小，測量精度高，但是生產(chǎn)雷達水位計的廠商大部分是國外的，造成設備進口成本較高。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述的技術問題，本實用新型提出了一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計。
[0005]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，包括控制器單元、蓄電池、水位傳感器單元、數(shù)據(jù)預處理單元、存儲器單元、環(huán)境傳感器單元、數(shù)據(jù)傳輸單元以及報警器，所述水位傳感器單元包括硅電容壓力傳感器1、硅電容壓力傳感器2以及硅電容壓力傳感器3，所述環(huán)境傳感器單元包括溫度傳感器以及大氣壓力傳感器。
[0006]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，所述蓄電池和控制器單元連接，蓄電池為整個系統(tǒng)提供能源。
[0007]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，所述水位傳感器單元和數(shù)據(jù)預處理單元連接，水位傳感器單元用于采集水位信息。
[0008]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，所述數(shù)據(jù)預處理單元和控制器單元連接，數(shù)據(jù)預處理單元用于對水位傳感器采集的數(shù)據(jù)進行濾波處理。
[0009]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，所述環(huán)境傳感器單元和控制器單元連接，環(huán)境傳感器單元采集溫度和大氣壓信息，用于硅電容壓力傳感器的校準。
[0010]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，所述控制器單元和存儲器單元連接，存儲器單元存儲傳感器采集的數(shù)據(jù)信息和控制器單元的程序、數(shù)據(jù)參數(shù)。
[0011]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，所述控制器單元還和數(shù)據(jù)傳輸單元連接，數(shù)據(jù)傳輸單元用于向水位監(jiān)測站傳輸水位信息并接收水位監(jiān)護人員控制命令和參數(shù)。
[0012]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，所述控制器單元還和報警器連接，當水位超過設置的警戒水位時，將給出報警信息。
[0013]工作原理:該壓力式水位計采用全不銹鋼一體式防水結構設計。環(huán)境傳感器單元中溫度傳感器以及大氣壓力傳感器用于測量環(huán)境溫度和大氣壓參數(shù)，用于硅電容壓力傳感器的補償。存儲器單元用于存儲硅電容壓力傳感器在不同溫度和大氣壓下測量的補償數(shù)據(jù)以及控制器單元的程序。水位傳感器單元中的硅電容壓力傳感器1、硅電容壓力傳感器2和硅電容壓力傳感器3以10厘米的距離間隔分布在被測水域中，硅電容壓力傳感器1、2、3測量的水位信息發(fā)送給數(shù)據(jù)預處理單元，數(shù)據(jù)預處理單元對水位傳感器單元發(fā)送的水位信息進行低通濾波處理消除測量過程中的高頻噪聲，數(shù)據(jù)預處理單元將濾波后的水位信息發(fā)送給控制器單元，控制器單元首先對每個硅電容壓力傳感器測量的水位信息進行非線性插值處理，然后根據(jù)溫度和大氣壓對硅電容壓力傳感器測量的水位信息進行動態(tài)補償，最后根據(jù)測量置信度的高低分別對三個硅電容壓力傳感器測量的水位信息分配不同的權值，然后對三個硅電容壓力傳感器測量的水位信息進行加權后得到準確的水位信息?？刂破鲉卧炎罱K處理后的水位、溫度和大氣壓信息實時地存儲在存儲器單元中。水利監(jiān)護人員可以通過數(shù)據(jù)傳輸模塊和控制器單元設置警戒水位并控制采集上報水位的時間周期。當測量的水位超過設置的警戒水位時，控制器單元將驅動報警器給出報警信息。
[0014]本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，結合控制技術、數(shù)據(jù)通信技術、數(shù)字濾波和傳感器信息融合及傳感器校正技術，較好地解決了氣泡式水位計單點測量時精度不高、安裝維護麻煩、使用壽命短以及雷達水位計費用較高等問題。
【附圖說明】
[0015]圖1 一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計的結構框圖1:1為MSP430F413控制器，2為蓄電池，3為水位傳感器單元，4為FIR低通濾波器，5為環(huán)境傳感器單元，6為AT24C512存儲器，7為485總線傳輸模塊，8為報警器，301為3D-MEMS硅電容壓力傳感器1，302為3D-MEMS硅電容壓力傳感器2，303為3D-MEMS硅電容壓力傳感器3，501為JCJ100ZB螺紋固定式溫度傳感器，502為BMP085大氣壓力傳感器。圖2 —種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計的結構框圖2:1為PIC16F627A控制器，2為蓄電池，3為水位傳感器單元，4為數(shù)據(jù)剔除及濾波模塊，5為環(huán)境傳感器單元，6為X25F032P存儲器，7為NRF905無線收發(fā)器，8為報警器，301為FXC-35硅電容壓力傳感器1，302為FXC-35硅電容壓力傳感器2，303為FXC-35硅電容壓力傳感器3，501為TA1000溫度變送器，502為LC-QAl大氣壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體的實施例對本實用新型所述的采用硅電容壓力技術的壓力式水位計做進一步說明，但是本實用新型的保護范圍并不限于此。
[0017]實施例1
[0018]如圖1所示，本實用新型所述的一種采用硅電容壓力技術的壓力式水位計，包括MSP430F413控制器、蓄電池、水位傳感器單元、FIR低通濾波器、環(huán)境傳感器單元、AT24C512存儲器、485總線傳輸模塊以及報警器，其特征在于:所述水位傳感器單元包括為3D-MEMS硅電容壓力傳感器1、為3D-MEMS硅電容壓力傳感器2以及為3D-MEMS硅電容壓力傳感器3，所述環(huán)境傳感器單元包括JCJ100ZB螺紋固定式溫度傳感器以及BMP085大氣壓力傳感器。所述水位傳感器單元與MSP430F413控制器相連接；所述MSP430F413控制器還與環(huán)境傳感器單元相連接；所述AT24C512存儲器和MSP430F413控制器相連接；所述MSP430F413控制器與485總線傳輸模塊相連接，用于對外傳輸水位信息并接收水位監(jiān)護人員控制命令和參數(shù)；所述MSP430F413控制器還和報警器相連接；所述蓄電池和MSP430F413控制器連接，為整個系統(tǒng)提供電源。
[0019]工作原理:該壓力式水位計采用全不銹鋼一體式防水結構設計。環(huán)境傳感器單元中JCJ100ZB螺紋固定式溫度傳感器以及BMP085大氣壓力傳感器用于測量環(huán)境溫度和大氣壓參數(shù)，用于3D-MEMS硅電容壓力傳感器的補償。AT24C512存儲器用于存儲3D-MEMS硅電容壓力傳感器在不同溫度和大氣壓下測量的補償數(shù)據(jù)以及MSP430F413控制器的程序。水位傳感器單元中的3D-MEMS硅電容壓力傳感器U3D-MEMS硅電容壓力傳感器2和3D-MEMS硅電容壓力傳感器3以10厘米的距離間隔分布在被