液位监测装置广泛应用于石油、化工以及水利建设等领域，液位的精确监测对安全生产和设备运行来说至关重要。尽管液位监测装置种类繁多，但高精度的液位监测器的价格昂贵，因此设计了一种压力传感器原理制成的智能液位监测装置，其结构简单、成本低、精度高、容易维护，并且不受工作环境的限制，可以广泛地应用于工业现场的液位监测。本文分析了压力传感器的智能液位监测装置。
标签：压力传感器；智能液位监测；装置电解抛光液
工业上通过液体物位测量能正确获取各种容器和设备中所储存的液体的体积量和质量，能迅速的反映某一特定基准面上液体的相对变化，监视或连续控制容器设备中的液体物位，或对液体物位上下极限进行报警，因此，液位监测在工业生产中占有非常重要的地位。
一、压力传感器的原理
集束天线
压力传感器测试系统的动态特性主要包括动态数学模型和动态性能指标等。动态性能指标包括上升时间、过冲（超条量）、峰值时间、阻尼比等；频域性能指标为通频带、谐振频率、通柜
工作带宽等。压力传感器一般等效为二阶系统，现有的传感器受制作工艺等条件的限制，工作频带窄于信号的频谱，在冲击波信号的激励下，传感器输出的信号将在谐振点处发生震荡，引入动态误差。为了使测试结果更加精确，必须根据传感器的模型对测试结果进行补偿，以提高测试精度。根据传感器对输入激励的响应，通过最小二乘法识别出最接近传感器模型的阶次作为传感器的动态模型。为了准确获取传感器系统的动态特性，使用激波管对传感器系统进行充分激励。标定时，将压力传感器齐平安装在激波管末端端面上，在激波管阶跃压力信号的激励下，传感器将会产生振荡；使用采集卡对传感器的输出进行采集。对得到的数据进行分析，确定传感器的上升时间、谐振频率以及过冲量等各项动态特性指标。并通过输入阶跃信号压力值和传感器响应输出的稳定值计算出压力传感器的动态灵敏度。
二、压力传感器的智能液位监测装置
海马ゆう1.动态模型的确定。压力传感器一般等效为二阶系统，在数据处理中为了获取好的补偿效果，大多将传感器看做具有较高阶次的系统。但是阶次过高，会加大求解补偿器时计算的工作量而对补偿效果改善极小。因此需要对传感器的阶次做必要的验证，精确确定其模型
结构。残差的方差为：，式中u（k）和z（k）分别为模型输入和输出变量。激波管产生的压力信号可以看成是阶跃信号，压力传感器的输出作为对阶跃信号的响应，为了辨识计算的方便，对传感器的输出进行了归一化处理。利用阶跃信号与传感器输出，采用残差方差的方法进行阶次辨识。由于系统的一些噪声以及传感器结构等，用一个高阶的系统来描述该压力传感器系统会更准确，考虑到后续对传感器输出进行补偿时硬件实现难度问题，选取传感器阶数为八阶。测试系统动态特性的不确定度是多次动态校准数据确定的测试系统传递函数、频率特性等的统计结果，它表征了传递函数中各个系数、幅频特性和相角特性的均值估计及在某一置信概率下的变化范围。
2.总体设计。总体设计为采用B/S（浏览器/服务器）、M/S（移动端/服务器）的混合系统架构，软硬件紧密集成，主要包括3部分：液位监测主机装置、监测中继器装置和数据中心。液位监测主机装置利用双压力或超声波与压力组合的传感器对监测点在每分钟整点进行在线同步监测，获得逐分钟的连续液位监测数据，并按照可变化的智能传输时间间隔（当监测液位低于用户预设的预警值时，时间间隔为15min；当监测液位高于预警值时，时间间隔为5min；当监测液位高于预设的报警值时，时间间隔为1min）将数据传输给监测中继器装置。监测中继器装置接收监测数据，通过数据中心。数据中心为具有因定因特网I
机票查询接口P地址的云服务器主机或独立的计算机服务器。它接收并解析监测数据，将其存入数据库；对数据进行统计分析，并为用户提供可视化展示；同时，在发现液位异常时，动态发布报警信息，并通过或短信推送到手机端提醒用户。
3.硬件设计。本设计采用反馈改进型的恒流源为其供电。测量过程使用“一桥二测”技术，其中，电桥B、D 两端输出电压UP为压力参量的输出信号；A、C 两端输出电压Ut为温度参量的输出信号。Hz，内置高速存储器，具有丰富的增强型外设。使用一个独立的电源供电，过滤和屏蔽来自印刷电路板上的毛刺干扰。本设计中，将芯片的PA 作为信号输入用到其中一路输入压力信号，一路输入温度信号，一路接地，此接地电路可配合相应的软件来降低温漂和系统误差；实时时鐘采用12 MHz 的时钟晶振和32.768 kHz 的低速外部晶振源进行与PC 的串口通信，对采集到的有效的压力和温度信号实现远程和实时监测控制，作为预置压力、调节上、下限，开始工作的输入端；将采集到的实时数据、来自键盘的设定压力值送入液晶显示器显示。在此智能传感器系统中，微处理器启动时，A/D转换芯片等功能开始自检。如有故障，显示哪一原件出错，以便操作人员及时处理；如正常，则对系统初始化。一切就绪后，采集目标参量，进行数据处理及BP 融合，并将输出结果显示出来。同时与PC 机通信，将测试结果送入PC 机，以得到更详细的处理。
4.系统的软件设计。上电后单片机首先进行系统初始化，之后软件执行相应的自检程序，检测系统是否有故障。系统默认进入的集中控制工作模式可以方便操作和提高工作效率，此时该监测仪作为一下位机，构成基于总线的多下位机集中控制系统，下位机把采集的数据进行基本的处理后经总线送到PC 进行分析和处理。在单机工作模式下，可以根据按键选择不同的功能，系统调用相应的功能处理子程序来完成相关的功能。当前液位高度低于设定下限液位，蜂鸣器报警。低液位指示灯亮；当前液位高度高于设定上限液位后，蜂鸣器报警，高液位指示灯亮。
5.结果及分析。电阻应变片能感应到液位变化情况，并转化为相应的电压输出。装置显示数据的精度很高，液位显示值和测量值与实际值很接近，由于测量环境及其它因素的影响，使得装置的测量值在真实值上下波动，从而证明装置能够完全满足测量要求。与未融合前相比，融合处理后的传感器压力信号温度灵敏系数、零点温漂系数和温度信号压力灵敏度系数降低明显，均在一个数量级以上。
本智能传感器系统针对压力和温度相互交叉干扰的问题，利用技术提高了温度和压力两个参量的测量精度，并给出了相应的硬件结构和软件设计。实测结果显示该传感器能满足多
冰晶画设备
任务下的实时性要求，并具有更加精确、稳定、可靠的性能。该装置具有两种工作模式，既可以作为一个独立的检测系统独立使用，也可以作为PC 控制的一个下位机，构成基于总线的多下位机集中监测控制系统。该装置可以对不同容器内的不同液体进行不同的量程的液位及质量检测，具有广泛的实际用途。
参考文献：
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