本發(fā)明涉及一種液位測量裝置，適用于列車車載衛(wèi)生間的真空集便系統(tǒng)的污物箱，本發(fā)明還涉及液位測試方法。

背景技術(shù)：

作為列車車載衛(wèi)生間的真空集便系統(tǒng)，污物箱是重要的組成部分，污物箱內(nèi)設(shè)有液位開關(guān)，用于檢測污物箱的積滿程度，傳統(tǒng)的液位開關(guān)采用浮子式液位開關(guān)，浮于污物表面的輕質(zhì)污物粘結(jié)浮子式液位開關(guān)，容易導(dǎo)致誤報(bào)；。

還有采用超聲波傳感器來實(shí)現(xiàn)液位的非接觸式檢測，但污物箱的氣壓不穩(wěn)定(經(jīng)常抽真空或者列車在高低海拔行駛)，并且污物容易在行駛過程中濺到探頭上，導(dǎo)致測量誤差。相關(guān)文獻(xiàn)可以參考專利號為ZL201120480175.9的中國實(shí)用新型專利《非接觸式水箱液位檢測裝置》(授權(quán)公告號為CN20239746U)。

還有使用電極式液位開關(guān)和電容插入式液位，電極式液位開關(guān)由于污物粘結(jié)固化，容易導(dǎo)致誤報(bào)；電容插入式液位開關(guān)也容易受固液混合污物污染而導(dǎo)致測量誤差。相關(guān)文獻(xiàn)可以參考專利號為ZL201120124979.5的中國實(shí)用新型專利《通性污物箱》(授權(quán)公告號為CN202089076U)；還可以參考專利號為ZL201210419287.2的中國發(fā)明專利《旅客列車真空集便器》(授權(quán)公告號為CN102941857B)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而另外提供一種非接觸式液位測量裝置。

本發(fā)明所要解決的又一個(gè)技術(shù)問題是提供一種測量準(zhǔn)確穩(wěn)定的液位測量裝置。

本發(fā)明所要解決的又一個(gè)技術(shù)問題是提供一種測量準(zhǔn)確穩(wěn)定的液位測量方法。

本發(fā)明所要解決的又一個(gè)技術(shù)問題是提供一種非接觸式液位滿液的測量裝置。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種液位測量裝置，其特征在于包括

氣源發(fā)生器；

污物箱，內(nèi)設(shè)有溫度傳感器；

真空發(fā)生器，進(jìn)氣端與前述氣源發(fā)生器連接，抽氣端與前述污物箱連接；

電磁氣閥，設(shè)于前述的氣源發(fā)生器和真空發(fā)生器之間；

氣源壓力變送器，能將氣源發(fā)生器的輸出氣壓轉(zhuǎn)換為電信號；

真空壓力變送器，能將污物箱氣壓轉(zhuǎn)換為電信號；以及

檢測儀，信號輸入端與前述溫度傳感器、氣源壓力變送器及真空壓力變送器均連接，信號輸出端與前述的電磁氣閥連接，該檢測儀能依據(jù)真空壓力單位時(shí)間內(nèi)的變化量結(jié)合氣源壓力和污物箱的溫度計(jì)算出污物箱的液位。

一種液位測量方法，其特征在于包括如下步驟：

測量前，氣閥關(guān)閉，污物箱內(nèi)保持常壓；檢測儀檢測氣源壓力，溫度傳感器的溫度值；

開啟氣閥，真空發(fā)生器啟動，檢測儀同步獲得真空壓力變送器的測量值，檢測儀根據(jù)如下公式獲得液位高度：

以20℃為基準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償，先用公式Δp_T＝(k₀+k₁T+k₂T²)×Δp進(jìn)行修正，其中k₀、k₁、k₂在20℃以及其他2個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行3次實(shí)際測量進(jìn)行計(jì)算所得；Δp_T為針對溫度進(jìn)行修正后的Δp值；k₀、k₁、k₂分別為修正用多項(xiàng)式的0次、1次、2次項(xiàng)的系數(shù)；

上述公式中P為壓縮空氣壓力，T為污物箱內(nèi)的溫度，p為污物箱內(nèi)的真空壓力，t為抽真空計(jì)時(shí)t，Δp為真空壓力變化速度，V為污物箱內(nèi)總?cè)莘e，v為污物箱內(nèi)空氣體積，h為污物箱內(nèi)液位高度；

然后用Δp_p＝(k₃+k₄P+k₅P²)×Δp_T進(jìn)行修正，其中k₃、k₄、k₅以400kPa以及其他2個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行3次實(shí)際測量進(jìn)行計(jì)算所得；Δp_p為根據(jù)壓縮空氣壓力P值進(jìn)行修正后的Δp值；k₃、k₄、k₅分別為修正用多項(xiàng)式的0次、1次、2次項(xiàng)的系數(shù)；

最后用h＝k₆+k₇Δp_p+k₈Δp_p²其中k₆、k₇、k₈以在不同的標(biāo)準(zhǔn)液位點(diǎn)進(jìn)行3次實(shí)際測量進(jìn)行計(jì)算所得；

上述公式中P為壓縮空氣壓力，T為污物箱內(nèi)的溫度，p為污物箱內(nèi)的真空壓力，t為抽真空計(jì)時(shí)t，Δp為真空壓力變化速度，V為污物箱內(nèi)總?cè)莘e，v為污物箱內(nèi)空氣體積，h為污物箱內(nèi)液位高度。

一種液位測量裝置，其特征在于包括

氣源發(fā)生器；

污物箱；

真空發(fā)生器，進(jìn)氣端與前述氣源發(fā)生器連接，抽氣端與前述污物箱連接；

電磁氣閥，設(shè)于前述的氣源發(fā)生器和真空發(fā)生器之間；

真空開關(guān)，用于監(jiān)測前述污物箱內(nèi)的真空度；以及

檢測儀，信號輸入端與前述真空開關(guān)連接，信號輸出端與前述的電磁氣閥連接，該檢測儀能依據(jù)抽真空持續(xù)時(shí)間來判斷污物箱是否滿液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：利用壓縮空氣對污物箱抽真空的方式進(jìn)行液位測量，無需接觸污物，檢測準(zhǔn)確快速。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例1中溫度T與Δp關(guān)系圖。

圖3為實(shí)施例1中溫度補(bǔ)償基礎(chǔ)上P對Δp關(guān)系圖。

圖4為實(shí)施例1中Δp與V關(guān)系圖。

圖5為實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1，如圖1所示，本實(shí)施例中的液位測量裝置包括氣源發(fā)生器1、污物箱2、真空發(fā)生器3、電磁氣閥4、氣源壓力變送器5、真空壓力變送器6及檢測儀7，污物箱2內(nèi)設(shè)有溫度傳感器8；真空發(fā)生器3的進(jìn)氣端與氣源發(fā)生器1連接，抽氣端與污物箱2連接；電磁氣閥4設(shè)于氣源發(fā)生器1和真空發(fā)生器3之間；氣源壓力變送器5能將氣源發(fā)生器1的輸出氣壓轉(zhuǎn)換為電信號，真空壓力變送器6能將污物箱2氣壓轉(zhuǎn)換為電信號。

檢測儀7的信號輸入端與溫度傳感器8、氣源壓力變送器5及真空壓力變送器6均連接，信號輸出端與電磁氣閥4連接，該檢測儀7能依據(jù)真空壓力單位時(shí)間內(nèi)的變化量結(jié)合氣源壓力和污物箱2的溫度計(jì)算出污物箱2的液位。

液位測量方法：

測量前，電磁氣閥4關(guān)閉，污物箱2內(nèi)保持常壓；檢測儀7檢測氣源壓力，溫度傳感器8的溫度值；

開啟電磁氣閥4，真空發(fā)生器3啟動，檢測儀7同步獲得真空壓力變送器6的測量值，檢測儀7根據(jù)如下公式獲得液位高度：

如圖2所示，T對Δp的影響與其他參數(shù)無關(guān)的，以20℃為基準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償，先用公式Δp_T＝(k₀+k₁T+k₂T²)×Δp進(jìn)行修正，其中k₀、k₁、k₂在20℃以及其他2個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行3次實(shí)際測量進(jìn)行計(jì)算所得；Δp_T為針對溫度進(jìn)行修正后的Δp值；k₀、k₁、k₂分別為修正用多項(xiàng)式的0次、1次、2次項(xiàng)的系數(shù)；

上述公式中P為壓縮空氣壓力，T為污物箱2內(nèi)的溫度，p為污物箱2內(nèi)的真空壓力，t為抽真空計(jì)時(shí)t，Δp為真空壓力變化速度，V為污物箱2內(nèi)總?cè)莘e，v為污物箱2內(nèi)空氣體積，h為污物箱2內(nèi)液位高度；

如圖3所示，然后用Δp_p＝(k₃+k₄P+k₅P²)×Δp_T進(jìn)行修正，其中k₃、k₄、k₅以400kPa以及其他2個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行3次實(shí)際測量進(jìn)行計(jì)算所得；Δp_p為根據(jù)壓縮空氣壓力P值進(jìn)行修正后的Δp值；k₃、k₄、k₅分別為修正用多項(xiàng)式的0次、1次、2次項(xiàng)的系數(shù)；

如圖4所示，最后用h＝k₆+k₇Δp_p+k₈Δp_p²其中k₆、k₇、k₈以在不同的標(biāo)準(zhǔn)液位點(diǎn)進(jìn)行3次實(shí)際測量進(jìn)行計(jì)算所得；

液位高度h與v存在一一對應(yīng)關(guān)系，因此只要直接計(jì)算液位h即可。

h的計(jì)算一共涉及到P，T，p，t這4個(gè)參數(shù)，其中p和t可以合成為Δp一個(gè)參數(shù)，因此，一共有3個(gè)參數(shù)(P，T，Δp)參與運(yùn)算，整個(gè)對應(yīng)關(guān)系呈現(xiàn)一個(gè)四維圖形，考慮校準(zhǔn)時(shí)候的工作量，以及參數(shù)的物理對應(yīng)關(guān)系，采用了一種降維分步計(jì)算的算法。

實(shí)施例2，如圖5所示，本實(shí)施例中的液位測量裝置包括氣源發(fā)生器1、污物箱2、真空發(fā)生器3、電磁氣閥4、真空開關(guān)9及檢測儀7，真空發(fā)生器3的進(jìn)氣端與氣源發(fā)生器1連接，抽氣端與污物箱2連接，電磁氣閥4設(shè)于氣源發(fā)生器1和真空發(fā)生器3之間，真空開關(guān)9用于監(jiān)測污物箱2內(nèi)的真空度，檢測儀7的信號輸入端與前述真空開關(guān)9連接，信號輸出端與電磁氣閥4連接，該檢測儀7能依據(jù)抽真空持續(xù)時(shí)間來判斷污物箱2是否滿液。

首先污物箱2內(nèi)保持常壓，然后打開電磁氣閥4，對污物箱2進(jìn)行抽真空，真空值到達(dá)設(shè)定值，真空開關(guān)9動作后，停止抽真空，檢測儀7記錄抽真空持續(xù)時(shí)間，若時(shí)間少于指定值，就認(rèn)為污物箱2滿液位。