静动双模料位计及其测量料位的方法
静动双模料位计及其测量料位的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及料位计领域，特别涉及一种静动双模料位计及其测量料位的方法。
【背景技术】
[0002]目前的接触式料位计(料位开关)广泛的运用于工业领域，原理多样，品种繁多。其中电容式料位计、射频导纳料位计、音叉式料位计、阻旋式料位计、浮球式料位计、重锤式料位计等接触式料位计占据了绝大部分市场份额。但是，目前的这些接触式料位计在工业现场的实际使用过程中，均暴露了其自身的产品缺陷，甚至导致其无法在实际工业现场长期的真正可靠使用。给工业生产带来了安全隐患与困难。
[0003]电容式料位计与射频导纳式料位计是静态测量料位计，无任何机械运动部件，通过测量测量空间内两个以上测量电极之间的电量或者电势等物理数据实现料位测量的。由于无法真正解决物料悬挂在测量电极引起的测量误差或者无法区分挂料与有料时的控制阀值，在实际使用中经常出现误报或者不报警的错误；同时、由于物料构成的复杂、变化以及容器内部环境的变化，电容与射频导纳料位计需要频繁的人为验证与重新标定，日常维护量也非常大，给生产工作带来了相当多的困难。因此、在有些测量领域，如火电厂粉煤灰的灰斗、仓栗等测量领域，射频导纳和电容式料位计已经被非接触式的无源核子料位计全面代替。由于工业现场实际环境的恶劣、以及物料实际构成的复杂多变，射频导纳与电容式料位计实际测量准确性非常差，在特定工业现场领域射频导纳与电容式料位计已经失去了市场。虽然，目前在射频导纳和电容料位计领域，做了各种改进，但是，射频导纳料位计、电容式料位计在实际工业现场中误报或者测量错误的问题依然没有被有效解决。
[0004]机械式的料位计如阻旋式料位计和音叉式料位计，由于机械式原理的固有特点，在其寿命期内具有非常高的准确性。但是，由于机械式原理的固有缺点，其寿命短和维护量大的缺陷也严重限制其真正的广泛运用。所以，刚刚开始使用阶段，阻旋料位计和音叉料位计具有极高的准确性，但是由于阻旋料位计中的电机以及旋转结构、音叉料位计中的启动部件、振动部件，在实际检测过程中需要保持持续不停的工作、不停的运动、动作，较长时间工作后磨损与损耗严重，导致阻旋料位计与音叉式料位计使用寿命非常短暂，在环境恶劣的工业现场甚至只有数月的可靠使用寿命。此类产品的寿命短、长期使用可靠性差，单单从提高结构设计以及机械运动部件的可靠性，很难真正解决阻旋料位计与音叉式料位计长期可靠性的问题。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种静动双模料位计及其测量料位的方法，本料位计通过静态检测模式和动态检测模式的双模综合运用，特别是静态检测模式作为动态检测模式的启动条件，动态检测模式优化静态模式启动条件，兼备了接触式静态料位计使用寿命长和接触式动态料位计测量精确的双重优点，避免了现有接触式静态料位计测量可靠性差，接触式动态料位计寿命短的问题，极大提升了接触式料位计测量的准确性与长期可靠性。
[0006]技术方案:本发明提供了一种静动双模料位计，包括至少两个电极、电极检测部件、运算处理器、信号输出部件、机械动作部件以及机械动作检测部件，所述电极和所述运算处理器均与所述电极检测部件电连接，所述机械动作部件、所述机械动作检测部件以及所述信号输出部件分别与所述运算处理器信号连接，所述机械动作部件与所述机械动作检测部件连接，所述机械动作部件与所述电极机械连接或设置于所述电极的附近，且在使用时所述电极与所述机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。
[0007]进一步地，所述的静动双模料位计还包含至少两个与所述运算处理器信号连接的温度部件，所述温度部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置。
[0008]优选地，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合:旋转部件、摆动部件、振动部件。
[0009]优选地，所述电极检测部件为射频导纳检测电路或者电容检测电路。
[0010]优选地，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。
[0011]本发明还提供了一种使用上述静动双模料位计测量料位的方法，包含以下步骤:S1:电极检测部件将检测到的两两电极之间的启动前物理量信息发送给运算处理器;S2:所述运算处理器将所述启动前物理量信息与其预先存储的用于启动机械动作部件的启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息符合所述启动条件，则进入S3;S3:所述运算处理器控制所述机械动作部件启动;S4:机械动作检测部件检测所述机械动作部件的动作状态信息，并将所述动作状态信息发送给所述运算处理器;S5:所述运算处理器对所述动作状态信息进行运算处理以获取待测物料的料位信息；S6:所述运算处理器将所述料位信息通过信号输出部件输出。
[0012]进一步地，在所述S4中，所述电极检测部件还检测两两所述电极间的启动后物理量信息，并将该启动后物理量信息发送给所述运算处理器;则在所述S5中，所述运算处理器对所述启动后物理量信息和所述动作状态信息进行综合运算处理以获取所述料位信息。所以在本发明中，在机械动作部件启动后，运算处理器还能够采集两两电极间的启动后物理量信息，由于机械动作部件的动作，会将电极上及电极间的挂料吹落或震落，所以启动后物理量信息相对于启动前物理量信息来说较为精确，因此，运算处理器可以对启动后物理量信息和动作状态信息进行综合逻辑判断以获取更加准确的料位信息。
[0013]优选地，所述运算处理器依据所述动作状态信息和所述启动前物理量信息调整所述启动条件;或者，所述运算处理器依据所述动作状态信息和所述启动后物理量信息调整所述启动条件;或者，所述运算处理器依据所述动作状态信息、所述启动前物理量信息以及所述启动后物理量信息调整所述启动条件。
[0014]进一步地，在所述S1中还包含以下步骤:多个温度部件将测量到的对应待测量位置处的温度数据发送给所述运算处理器；则在所述S2中，所述运算处理器将所述启动前物理量信息和所述温度数据与所述启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息和所述温度数据同时符合所述启动条件，则进入所述S3。在启动条件中增加温度因素，同时考虑温度数据和启动前物理量信息，能够保证最终测量结果更加准确可靠。
[0015]进一步地，在所述S1之前，还包含以下步骤:所述运算处理器控制所述机械动作部件启动;在所述机械动作检测部件实时检测所述机械动作部件的运行状态的同时，所述电极检测部件也实时检测两两所述电极间的物理量信息;将所述机械动作检测部件检测到所述机械动作部件的运行受阻时的物理量信息作为设置所述启动条件的依据。给启动条件的设置提供依据，使得启动条件能够更加符合现场环境，保证测量结果的准确性。
[0016]进一步地，在所述S3中，所述运算处理器还能够通过预先设定的运行程序控制所述机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间。本发明中，机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间可以通过启动前物理量信息是否符合启动条件来控制，也可以直接通过运算处理器设定控制，以保证能够及时将电极间的挂料清除，保证测量的可靠性。
[0017]优选地，所述启动前物理量信息或所述启动后物理量信息为以下任意一种或其组合:电容、阻抗、电感、电阻、导 纳。
[0018]有益效果:本发明中，静动双模料位计由接触式静态料位计(由电极检测部件、电极和运算处理器构成)和接触式动态料位计(由机械动作部件、机械动作检测部件和运算处理器构成)组成，在两两电极之间的启动前物理量信息与启动条件符合时机械动作部件启动，然后由机械动作部件担任测量物料料位的任务，也就是说，由于静态料位计易挂料误报导致的测量物料的准确性低，本发明中将静态料位计的作用主要设计成用于启动机械动作部件，而不用于测量物料料位，在启动了机械动作部件之后就能够对物料料位进行精确测量，由静态料位计启动机械动作部件能够有效避免机械动作部件长时间无效运行，使得机械动作部件不会由于连续处于长时间连续运行状态而机械磨损严重，极大提升了本料位计的测量可靠性，避免了挂料误报或者报警遗漏，极大延长其使用寿命;可见，本料位计兼具极高的测量准确性和长期使用的可靠性，整体工作效率提升，显著降低了设备维护量。
【附图说明】
[0019]图1为静动双模料位计的结构示意图；
图2为静动双模料位计的结构示意图；
图3为静动双模料位计的结构示意图；
图4为静动双模料位计的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
[0021]实施方式1:
本实施方式提供了一种静动双模料位计及其测量料位的方法，该静态模式料位计主要由电极检测部件、运算处理器、信号输出部件、机械动作部件、机械动作检测部件以及三个电极组成，其中，电极检测部件、机械动作部件、机械动作检测部件、以及信号输出部件均与运算处理器连接，三个电极与电极检测部件连接，且三个电极之间通过绝缘部件隔开，机械动作部件与三个电极之间可以机械连接，此时机械动作部件可以选择使用旋转部件、摆动部件、震动部件或滑动部件，如图1(机械动作部件为旋转叶片)，也可以不与电极机械连接而是直接设置在电极附近，如图2(机械动作部件也可以选择使用旋转部件如旋转叶片)。上述电极检测部件可以是目前常用的射频导纳检测电路或电容检测电路或二者组合使用，上述运算处理器可以为一个独立的运算处理器或多个运算处理器的组合，也可以是一个PLC或多个PLC的组合。
[0022]在使用本静动双模料位计测量料位时，三个电极和机械动作部件均设置在测量空间内的待测量位置，具体测量方法如下步骤:
S1:电极检测部件检测两两电极之间在机械动作部件启动前的物理量信息一一启动前物理量信息，并将该启动前物理量信息发送给运算处理器；
上述启动前物理量信息包括两两电极之间的电容、阻抗、电感、电阻或导纳中的一种或几种的组合。
[0023]S2:运算处理器内部预先存储有用于启动机械动作部件的启动条件，在接收到上述启动前物理量信息之后，运算处理器会将启动前物理量信息与启动条件进行比较，并根据比较的结果控制机械动作部件启动;若比较的结果是启动前物理量信息符合机械动作部件的启动条件，则进入步骤S3;
上述启动条件可以是电极间的电容值，也可以是电阻，或环境温度，或机械动作部件运行的时间等等。
[0024]S3:运算处理器控制机械动作部件启动运行；
S4:在机械动作部件启动后，机械动作检测部件检测机械动作部件的动作状态信息，并将动作状态信息发送给运算处理器；
机械动作部件的动作状态信息包括机械动作部件的转动速度、频率等等。
[0025]S5:运算处理器对上述动作状态信息进行运算处理后即能够获取待测物料的料位信息；
因为若动作状态信息显示机械动作部件受阻不能运行了，则说明物料已经与机械动作部件接触，则说明物料已经到达机械动作部件所在位置，也即物料已经到达待测料位;若动作状态信息显示机械动作部件仍毫无阻碍的运行，则说明还没有到达待测料位。
[0026]S6:最后运算处理器再将上述料位信息通过信号输出部件输出。
[0027]可见，本发明中将静态料位计(由电极检测部件、电极和运算处理器构成)的作用主要设计成用于启动动态料位计(由机械动作部件、机械动作检测部件和运算处理器构成)，而不用于测量物料料位，在启动了机械动作部件之后就能够对物料料位进行精确测量，由静态料位计启动机械动作部件能够有效避免机械动作部件无效运行，使得机械动作部件不会由于连续处于运行状态而机械磨损严重，提升了动态料位计的测量可靠性低，延长其使用寿命;因此，本料位计兼具极高的测量准确性和长期使用的可靠性，整体工作效率提升，降低了设备维护量。
[0028]为了便于理解本料位计的工作原理，本实施方式还列举出了两种在实际应用中常用的料位计结构，分别如图3和4，下面将对图3和图4中的料位计结构及其工作过程做详细说明。
[0029]如图3所示，电机1经过联轴器、减速机构与转动轴连接，转动轴末端安装有旋转叶片(即机械动作部件)，电极1和电极2中间隔了绝缘材料，电机与转动轴上安装有转动检测机构(即机械动作检测部件)，电极1和电极2与电容检测电路(即电极检测部件)相连，信号输出部件、转动检测机构、电容检测电路均与运算处理器相连。当电容检测电路检测到电极1和电极2之间的电容值(即启动前物理量信息)达到预设的启动条件时，运算处理器控制电机工作，电机通过联轴器、减速机构减速后，带动转动轴缓慢旋转，转动轴再带动旋转叶片旋转。当物料到达测量位置时，由于有物料对旋转叶片的阻挡，转动检测机构检测到旋转叶片的动作受阻，运算处理器即控制电机停止运行，判断此时料位到达测量位置，并通过信号输出部件将料位信号输出。当物料离开测量位置时，转动检测机构依靠自身的弹簧机构带动转动轴和旋转叶片恢复到开始状态，并将信号传递给运算处理器，运算处理器判断料位不在测量位置，停止料位信号输出；运算处理器也可控制电机定时启动，以验证物料是否到达测量位置，防止由于预设启动条件错误，漏报；同时，运算处理器依据转动检测机构的测量数据与电容检测电路的测量数据，优化启动条件。
[0030]如图4所示，振动检测机构(机械动作检测部件)通过支撑与信号连接轴与振动元件相连，检测振动元件的振动数据，振动元件与音叉或振棒(机械动作部件)相连接，振动元件带动音叉或振棒振动，振动检测机构检测振动数据。电极1和电极2中间隔了绝缘材料，电极1和电极2与电容检测电路相连，信号输出部件、振动检测机构、电容检测电路均与运算处理器相连。当电容检测电路检测到电极1和电极2之间的电容值达到预设的启动条件时，运算处理器控制振动元件工作，振动元件带动音叉或振棒振动，振动检测机构检测音叉或振棒的振动数据，并将振动数据发送给运算处理器。当物料到达测量位置时，由于有物料对音叉或振棒的阻挡，振动检测机构检测到振动数据变化，并且到达预设的料位判断数据时，运算处理器判断料位到达测量位置，并通过信号输出部件将料位信号输出。当物料离开测量位置时，振动检测机构检测到音叉或振棒的振动数据到达预设的料位消除条件，运算处理器判断料位消除，并通过信号输出部件输出料位消除信号，并控制振动元件停止工作。运算处理器也可控制振动元件定时启动，以验证物料是否到达测量位置，防止由于预设启动条件错误，漏报。同时，运算处理器依据振动检测机构的测量数据与电容检测电路的测量数据，优 化启动条件以及停止条件。
[0031]在实际应用中，如果静态检测原理为射频检测原理，其与图3和图4所示实施方式中的电容检测原理和动作过程基本相同，此处不做赘述。
[0032]值得一提的是，由于本实施方式中的静动双模料位计是由静态料位计和动态料位计组成，若静态料位计中有某个零部件损坏，则可以只依据动态料位计的测量结果判断料位信息，反之亦然。另外，在本实施方式中，机械动作部件也能够在一定程度上避免电极挂料，保证电极测量部件测量数据的准确性，原因如下:
在机械动作部件启动运行后，若机械动作部件与各电极之间机械连接，如图1、3和4，则机械动作部件运行后发生的摆动、旋转、振动或滑动均能够将各电极上的挂料吹落(由于摆动或旋转导致周围空气流动，此时机械动作部件相当于风扇)或震落、推落(机械动作部件的振动导致与其机械连接的各电极也会振动，从而将各电极上的挂料震落，机械动作部件的滑动会将与其机械连接的各电极上的挂料推落)，若机械动作部件是非接触式的设置在各电极附近，如图2，则机械动作部件运行后发生的旋转能够带动其周围的空气和/或物料流动，进而将各电极上的挂料吹落或推落。
[0033]实施方式2:
本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1的步骤S4中，运算处理器只对机械动作部件的动作状态信息进行运算处理获取料位信息，而在实际应用中，机械动作检测部件对机械动作部件的动作状态信息的检测有时候会出现误差，特别是机械检测部件由于机械故障，无法检测到机械动作部件的动作状态，此时若运算处理器只对动作状态信息进行运算处理所得到的料位信息可能是不准确的，所以在本实施方式中，在机械动作部件启动后，电极检测部件还检测两两电极间的启动后物理量信息(机械动作部件启动后电极检测部件检测到的两两电极之间的物理量信息)并将其发送给运算处理器，运算处理器将启动后物理量信息与动作状态信息进行综合的运算处理以获取更加精确的料位信息。因为由于机械动作部件的动作，会将电极上及电极间的挂料推落、吹落或震落，启动后物理量信息相对于启动前物理量信息来说更为精确，运算处理器对启动后物理量信息和动作状态信息进行综合运算处理后能够获取到更加准确的料位信息，相当于对料位信息进一步进行了修正。
[0034]实施方式3:
本实施方式为实施方式2的进一步改进，主要改进之处在于本实施方式会对机械动作部件的启动条件进行适应性调整，以使得启动条件更加符合现场状况，因为在实际的应用中，启动条件往往不是一次性就能够准确设置的，往往需要根据现场状况进行调整。
[0035]在本实施方式中，运算处理器还可以根据动作状态信息和启动前物理量信息对启动条件进行调整。比如在启动前物理量信息符合启动条件(假如说启动条件是电极间电容量为100F，则启动前物理量信息也需要达到或约达到100F)的前提下，机械动作部件启动，若机械动作部件启动后，机械动作检测部件检测到的动作状态信息显示机械动作部件没有或几乎没有运行(说明机械动作部件被物料掩盖阻挡)，则说明机械动作部件启动的晚了(因为正常情况下是物料刚刚接触到机械动作部件就已经说明物料到达预设高度，此时，机械动作部件应该是具有一定阻碍的运行)，此时则需要将启动条件下调(假如将启动条件下调到80F，则启动前物理量信息只需要达到或约达到80F即可启动机械动作部件)，以保证机械动作部件的有效运行;反之，若机械动作部件启动后，机械动作检测部件检测到的动作状态信息显示机械动作部件毫无阻碍的通畅运行(说明机械动作部件还没有接触到任何物料)，则说明机械动作部件启动的早了，此时则需要将启动条件上调(假如将启动条件上调至IJ110F，则启动前物理量信息则需要达到或约达到110F才能启动机械动作部件)，以减少机械动作部件的无效运行时间、减少磨损;依据启动前物理量信息的变化趋势(比如电极间物理量的变化趋势、物理量特征值(最大值、最小值)等)对启动条件进行调整，对于优化设置启动条件具有非常重要的作用。
[0036]同理，运算处理器也可以根据动作状态信息和启动后物理量信息对启动条件进行调整，比如:机械动作部件启动后，电极检测部件检测到机械动作部件运行，若启动后物理量信息显著变化，比如电极间电容值显著上升，则可以判断为物料已经到达测量位置，因为只有物料已经达到测量位置，物料才会由于机械动作部件的运行导致坍陷，进而导致启动后物理量信息的显著变化，此时则需要下调启动条件，同时需要调整机械动作部件的力距等相关参数;反之，若启动后物理量信息没有发生显著变化，则可以判断物料还未到达测量位置，此时则需要上调启动条件。
[0037]同样的，若运算处理器依据动作状态信息、启动前物理量信息以及启动后物理量信息来综合调整启动条件则更加全面与完善。
[0038]实施方式4:
本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，机械动作部件的启动条件是运算处理器内部预先设计好的，当启动前物理量信息符合上述启动条件后，机械动作部件就启动，若启动后一段时间后不符合上述启动条件后，机械动作部件就会停止运行，由于电极检测本身存在较大误差的原因，实施方式1中对机械动作部件的启动在实际应用中可能会导致电极上的挂料不能及时清除的问题;而本实施方式中可以直接通过运算处理器设置机械动作部件具体何时启动、启动后运行多长时间停止以及间隔多久后重新启动，这样设计的目的是为了保证能够及时将电极间的挂料清除，避免由于静态检测部件(即电极检测部件和电极)损坏或者启动条件设置不当的情况下导致料位判断失误，保证测量的可靠性。
[0039]除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
[0040]实施方式5:
本实施方式与实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，启动条件是运算处理器内部预先设计好的，这个启动条件的设定没有一个合适的依据，在实际应用中，很容易出现启动条件不符合现场实际状况的情况，为了使得预先存储在运算处理器内部的启动条件更加符合现场情况，本实施方式中在实施方式1的步骤S1之前，还为启动条件的选择提供了具体可行的办法，具体如下:
在S1之前，首先使用运算处理器控制机械动作部件启动;然后在机械动作检测部件实时检测机械动作部件的运行状态的同时，电极检测部件也实时检测两两电极间的物理量信息;接着将机械动作检测部件检测到机械动作部件的运行受阻时的物理量信息作为设置启动条件的依据。即先把机械动作部件启动，然后向测量空间内加待测物料，在待测物料的料位上升到机械动作部件的位置时，机械动作部件的运行必然会受到待测物料的阻碍，此时机械动作部件的运行状态会被机械动作检测部件检测到，而这个时候电极检测部件也能够检测到两两电极间的一个物理量信息，用户就可以将这个物理量信息作为设定启动条件的参考(可以将这个物理量信息就作为启动条件，或设定一定的误差范围)，以更加迅速精确地确定准确的启动条件。
[0041]除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
[0042]实施方式6:
本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，若遇到料位上升缓慢且与测量环境有较大温差的物料时，物料本身的热辐 射会影响电极的检测精度，使得电极检测到的启动前物理量信息的可靠性大大降低，增大测量结果的误差，所以此时再仅仅根据启动前物理量信息与启动条件的比较来启动机械动作部件往往会导致过早启动;而在本实施方式中，在料位计中还包含至少两个温度测量部件，各温度测量部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置，用于采集对应位置处的温度数据，当物料接触或者接近料位计时，不同温度测量位置处温差会显著增加，当物料远离料位计时，各测量点的温度特征具有显著的差异;温度测量部件将采集到的温度数据发送给运算处理器，运算处理器将启动前物理量信息和温度数据与启动条件进行比较，若启动前物理量信息和温度数据同时符合启动条件，运算处理器才会控制机械动作部件启动;所以温度测量部件的增加使机械动作部件的启动需要同时具备两个条件:一是启动前物理量信息符合启动条件，二是温度数据符合启动条件，启动滚轮机械动作部件之后，运算处理器再依据料位判断条件，判断料位是否达到测量位置，这样就能够进一步保证机械动作部件能够在最合适的时刻启动运行，保证最终测量结果的准确可靠。
[0043]除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
[0044]值得一提的是，在实际应用中，也可以不考虑启动前物理量信息(比如电极检测部件或电极损坏时)，只将温度测量部件测量到的温度数据单独与启动条件进行比较，若温度数据符合启动条件，运算处理器即可以控制机械动作部件启动。当然，这种方式相对于将温度数据与启动前物理量信息配合工作精度较低，但也是一种可以实施的方式。
[0045]上述各实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种静动双模料位计，其特征在于，包括至少两个电极、电极检测部件、运算处理器、信号输出部件、机械动作部件以及机械动作检测部件，所述电极和所述运算处理器均与所述电极检测部件电连接，所述机械动作部件、所述机械动作检测部件以及所述信号输出部件分别与所述运算处理器信号连接，所述机械动作部件与所述机械动作检测部件连接，所述机械动作部件与所述电极机械连接或设置于所述电极的附近，且在使用时所述电极与所述机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。2.根据权利要求1所述的静动双模料位计，其特征在于，还包含至少两个与所述运算处理器信号连接的温度部件，所述温度部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置。3.根据权利要求1所述的静动双模料位计，其特征在于，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合: 旋转部件、摆动部件、振动部件、滑动部件。4.根据权利要求1?3中任一项所述的静动双模料位计，其特征在于，所述电极检测部件为射频导纳检测电路和/或电容检测电路。5.根据权利要求1?3中任一项所述的静动双模料位计，其特征在于，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。6.—种使用如权利要求1?3中任一项所述的静动双模料位计测量料位的方法，其特征在于，包含以下步骤: S1:电极检测部件将检测到的两两电极之间的启动前物理量信息发送给运算处理器； S2:所述运算处理器将所述启动前物理量信息与其预先存储的用于启动机械动作部件的启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息符合所述启动条件，则进入S3; S3:所述运算处理器控制所述机械动作部件启动； S4:机械动作检测部件检测所述机械动作部件的动作状态信息，并将所述动作状态信息发送给所述运算处理器； S5:所述运算处理器对所述动作状态信息进行运算处理以获取待测物料的料位信息； S6:所述运算处理器将所述料位信息通过信号输出部件输出。7.根据权利要求6所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S4中，所述电极检测部件还检测两两所述电极间的启动后物理量信息并将该启动后物理量信息发送给所述运算处理器； 则在所述S5中，所述运算处理器对所述启动后物理量信息和所述动作状态信息进行综合运算处理以获取所述料位信息。8.根据权利要求7所述的测量料位的方法，其特征在于，所述运算处理器依据所述动作状态信息和所述启动前物理量信息调整所述启动条件；或者，所述运算处理器依据所述动作状态信息和所述启动后物理量信息调整所述启动条件；或者，所述运算处理器依据所述动作状态信息、所述启动前物理量信息以及所述启动后物理量信息调整所述启动条件。9.根据权利要求6所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S1中还包含以下步骤: 多个温度部件将测量到的对应待测量位置处的温度数据发送给所述运算处理器； 则在所述S2中，所述运算处理器将所述启动前物理量信息和所述温度数据与所述启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息和所述温度数据同时符合所述启动条件，则进入所述S3。10.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S1之前，还包含以下步骤: 所述运算处理器控制所述机械动作部件启动； 在所述机械动作检测部件实时检测所述机械动作部件的运行状态的同时，所述电极检测部件也实时检测两两所述电极间的物理量信息； 将所述机械动作检测部件检测到所述机械动作部件的运行受阻时的物理量信息作为设置所述启动条件的依据。11.根据权利要求6?9所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S3中，所述运算处理器还能够通过预先设定的运行程序控制所述机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间。12.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述启动前物理量信息或所述启动后物理量信息为以下任意一种或其组合: 电容、阻抗、电感、电阻、导纳。13.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合: 旋转部件、摆动部件、振动部件、滑动部件。14.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述电极检测部件为射频导纳检测电路和/或电容检测电路。15.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。
【专利摘要】本发明涉及料位计领域，公开了一种静动双模料位计及其测量料位的方法，该料位计中，电极和运算处理器均与电极检测部件电连接，机械动作部件、机械动作检测部件以及信号输出部件分别与运算处理器信号连接，机械动作部件与机械动作检测部件连接，机械动作部件与电极机械连接或设置于电极的附近，且在使用时电极与机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。与现有技术相比，本料位计通过静态检测模式和动态检测模式的双模综合运用，特别是静态检测模式作为动态检测模式的启动条件，动态检测模式优化静态模式启动条件，兼备了静态料位计使用寿命长和动态料位计测量精确的双重优点，极大提升了接触式料位计测量的准确性与长期可靠性。
【IPC分类】G01F23/22, G01F23/00
【公开号】CN105486374
【申请号】CN201610030324
【发明人】胡桂标
【申请人】上海云鱼智能科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月18日
【技术领域】
[0001]本发明涉及料位计领域，特别涉及一种静动双模料位计及其测量料位的方法。
【背景技术】
[0002]目前的接触式料位计(料位开关)广泛的运用于工业领域，原理多样，品种繁多。其中电容式料位计、射频导纳料位计、音叉式料位计、阻旋式料位计、浮球式料位计、重锤式料位计等接触式料位计占据了绝大部分市场份额。但是，目前的这些接触式料位计在工业现场的实际使用过程中，均暴露了其自身的产品缺陷，甚至导致其无法在实际工业现场长期的真正可靠使用。给工业生产带来了安全隐患与困难。
[0003]电容式料位计与射频导纳式料位计是静态测量料位计，无任何机械运动部件，通过测量测量空间内两个以上测量电极之间的电量或者电势等物理数据实现料位测量的。由于无法真正解决物料悬挂在测量电极引起的测量误差或者无法区分挂料与有料时的控制阀值，在实际使用中经常出现误报或者不报警的错误；同时、由于物料构成的复杂、变化以及容器内部环境的变化，电容与射频导纳料位计需要频繁的人为验证与重新标定，日常维护量也非常大，给生产工作带来了相当多的困难。因此、在有些测量领域，如火电厂粉煤灰的灰斗、仓栗等测量领域，射频导纳和电容式料位计已经被非接触式的无源核子料位计全面代替。由于工业现场实际环境的恶劣、以及物料实际构成的复杂多变，射频导纳与电容式料位计实际测量准确性非常差，在特定工业现场领域射频导纳与电容式料位计已经失去了市场。虽然，目前在射频导纳和电容料位计领域，做了各种改进，但是，射频导纳料位计、电容式料位计在实际工业现场中误报或者测量错误的问题依然没有被有效解决。
[0004]机械式的料位计如阻旋式料位计和音叉式料位计，由于机械式原理的固有特点，在其寿命期内具有非常高的准确性。但是，由于机械式原理的固有缺点，其寿命短和维护量大的缺陷也严重限制其真正的广泛运用。所以，刚刚开始使用阶段，阻旋料位计和音叉料位计具有极高的准确性，但是由于阻旋料位计中的电机以及旋转结构、音叉料位计中的启动部件、振动部件，在实际检测过程中需要保持持续不停的工作、不停的运动、动作，较长时间工作后磨损与损耗严重，导致阻旋料位计与音叉式料位计使用寿命非常短暂，在环境恶劣的工业现场甚至只有数月的可靠使用寿命。此类产品的寿命短、长期使用可靠性差，单单从提高结构设计以及机械运动部件的可靠性，很难真正解决阻旋料位计与音叉式料位计长期可靠性的问题。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种静动双模料位计及其测量料位的方法，本料位计通过静态检测模式和动态检测模式的双模综合运用，特别是静态检测模式作为动态检测模式的启动条件，动态检测模式优化静态模式启动条件，兼备了接触式静态料位计使用寿命长和接触式动态料位计测量精确的双重优点，避免了现有接触式静态料位计测量可靠性差，接触式动态料位计寿命短的问题，极大提升了接触式料位计测量的准确性与长期可靠性。
[0006]技术方案:本发明提供了一种静动双模料位计，包括至少两个电极、电极检测部件、运算处理器、信号输出部件、机械动作部件以及机械动作检测部件，所述电极和所述运算处理器均与所述电极检测部件电连接，所述机械动作部件、所述机械动作检测部件以及所述信号输出部件分别与所述运算处理器信号连接，所述机械动作部件与所述机械动作检测部件连接，所述机械动作部件与所述电极机械连接或设置于所述电极的附近，且在使用时所述电极与所述机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。
[0007]进一步地，所述的静动双模料位计还包含至少两个与所述运算处理器信号连接的温度部件，所述温度部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置。
[0008]优选地，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合:旋转部件、摆动部件、振动部件。
[0009]优选地，所述电极检测部件为射频导纳检测电路或者电容检测电路。
[0010]优选地，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。
[0011]本发明还提供了一种使用上述静动双模料位计测量料位的方法，包含以下步骤:S1:电极检测部件将检测到的两两电极之间的启动前物理量信息发送给运算处理器;S2:所述运算处理器将所述启动前物理量信息与其预先存储的用于启动机械动作部件的启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息符合所述启动条件，则进入S3;S3:所述运算处理器控制所述机械动作部件启动;S4:机械动作检测部件检测所述机械动作部件的动作状态信息，并将所述动作状态信息发送给所述运算处理器;S5:所述运算处理器对所述动作状态信息进行运算处理以获取待测物料的料位信息；S6:所述运算处理器将所述料位信息通过信号输出部件输出。
[0012]进一步地，在所述S4中，所述电极检测部件还检测两两所述电极间的启动后物理量信息，并将该启动后物理量信息发送给所述运算处理器;则在所述S5中，所述运算处理器对所述启动后物理量信息和所述动作状态信息进行综合运算处理以获取所述料位信息。所以在本发明中，在机械动作部件启动后，运算处理器还能够采集两两电极间的启动后物理量信息，由于机械动作部件的动作，会将电极上及电极间的挂料吹落或震落，所以启动后物理量信息相对于启动前物理量信息来说较为精确，因此，运算处理器可以对启动后物理量信息和动作状态信息进行综合逻辑判断以获取更加准确的料位信息。
[0013]优选地，所述运算处理器依据所述动作状态信息和所述启动前物理量信息调整所述启动条件;或者，所述运算处理器依据所述动作状态信息和所述启动后物理量信息调整所述启动条件;或者，所述运算处理器依据所述动作状态信息、所述启动前物理量信息以及所述启动后物理量信息调整所述启动条件。
[0014]进一步地，在所述S1中还包含以下步骤:多个温度部件将测量到的对应待测量位置处的温度数据发送给所述运算处理器；则在所述S2中，所述运算处理器将所述启动前物理量信息和所述温度数据与所述启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息和所述温度数据同时符合所述启动条件，则进入所述S3。在启动条件中增加温度因素，同时考虑温度数据和启动前物理量信息，能够保证最终测量结果更加准确可靠。
[0015]进一步地，在所述S1之前，还包含以下步骤:所述运算处理器控制所述机械动作部件启动;在所述机械动作检测部件实时检测所述机械动作部件的运行状态的同时，所述电极检测部件也实时检测两两所述电极间的物理量信息;将所述机械动作检测部件检测到所述机械动作部件的运行受阻时的物理量信息作为设置所述启动条件的依据。给启动条件的设置提供依据，使得启动条件能够更加符合现场环境，保证测量结果的准确性。
[0016]进一步地，在所述S3中，所述运算处理器还能够通过预先设定的运行程序控制所述机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间。本发明中，机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间可以通过启动前物理量信息是否符合启动条件来控制，也可以直接通过运算处理器设定控制，以保证能够及时将电极间的挂料清除，保证测量的可靠性。
[0017]优选地，所述启动前物理量信息或所述启动后物理量信息为以下任意一种或其组合:电容、阻抗、电感、电阻、导 纳。
[0018]有益效果:本发明中，静动双模料位计由接触式静态料位计(由电极检测部件、电极和运算处理器构成)和接触式动态料位计(由机械动作部件、机械动作检测部件和运算处理器构成)组成，在两两电极之间的启动前物理量信息与启动条件符合时机械动作部件启动，然后由机械动作部件担任测量物料料位的任务，也就是说，由于静态料位计易挂料误报导致的测量物料的准确性低，本发明中将静态料位计的作用主要设计成用于启动机械动作部件，而不用于测量物料料位，在启动了机械动作部件之后就能够对物料料位进行精确测量，由静态料位计启动机械动作部件能够有效避免机械动作部件长时间无效运行，使得机械动作部件不会由于连续处于长时间连续运行状态而机械磨损严重，极大提升了本料位计的测量可靠性，避免了挂料误报或者报警遗漏，极大延长其使用寿命;可见，本料位计兼具极高的测量准确性和长期使用的可靠性，整体工作效率提升，显著降低了设备维护量。
【附图说明】
[0019]图1为静动双模料位计的结构示意图；
图2为静动双模料位计的结构示意图；
图3为静动双模料位计的结构示意图；
图4为静动双模料位计的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
[0021]实施方式1:
本实施方式提供了一种静动双模料位计及其测量料位的方法，该静态模式料位计主要由电极检测部件、运算处理器、信号输出部件、机械动作部件、机械动作检测部件以及三个电极组成，其中，电极检测部件、机械动作部件、机械动作检测部件、以及信号输出部件均与运算处理器连接，三个电极与电极检测部件连接，且三个电极之间通过绝缘部件隔开，机械动作部件与三个电极之间可以机械连接，此时机械动作部件可以选择使用旋转部件、摆动部件、震动部件或滑动部件，如图1(机械动作部件为旋转叶片)，也可以不与电极机械连接而是直接设置在电极附近，如图2(机械动作部件也可以选择使用旋转部件如旋转叶片)。上述电极检测部件可以是目前常用的射频导纳检测电路或电容检测电路或二者组合使用，上述运算处理器可以为一个独立的运算处理器或多个运算处理器的组合，也可以是一个PLC或多个PLC的组合。
[0022]在使用本静动双模料位计测量料位时，三个电极和机械动作部件均设置在测量空间内的待测量位置，具体测量方法如下步骤:
S1:电极检测部件检测两两电极之间在机械动作部件启动前的物理量信息一一启动前物理量信息，并将该启动前物理量信息发送给运算处理器；
上述启动前物理量信息包括两两电极之间的电容、阻抗、电感、电阻或导纳中的一种或几种的组合。
[0023]S2:运算处理器内部预先存储有用于启动机械动作部件的启动条件，在接收到上述启动前物理量信息之后，运算处理器会将启动前物理量信息与启动条件进行比较，并根据比较的结果控制机械动作部件启动;若比较的结果是启动前物理量信息符合机械动作部件的启动条件，则进入步骤S3;
上述启动条件可以是电极间的电容值，也可以是电阻，或环境温度，或机械动作部件运行的时间等等。
[0024]S3:运算处理器控制机械动作部件启动运行；
S4:在机械动作部件启动后，机械动作检测部件检测机械动作部件的动作状态信息，并将动作状态信息发送给运算处理器；
机械动作部件的动作状态信息包括机械动作部件的转动速度、频率等等。
[0025]S5:运算处理器对上述动作状态信息进行运算处理后即能够获取待测物料的料位信息；
因为若动作状态信息显示机械动作部件受阻不能运行了，则说明物料已经与机械动作部件接触，则说明物料已经到达机械动作部件所在位置，也即物料已经到达待测料位;若动作状态信息显示机械动作部件仍毫无阻碍的运行，则说明还没有到达待测料位。
[0026]S6:最后运算处理器再将上述料位信息通过信号输出部件输出。
[0027]可见，本发明中将静态料位计(由电极检测部件、电极和运算处理器构成)的作用主要设计成用于启动动态料位计(由机械动作部件、机械动作检测部件和运算处理器构成)，而不用于测量物料料位，在启动了机械动作部件之后就能够对物料料位进行精确测量，由静态料位计启动机械动作部件能够有效避免机械动作部件无效运行，使得机械动作部件不会由于连续处于运行状态而机械磨损严重，提升了动态料位计的测量可靠性低，延长其使用寿命;因此，本料位计兼具极高的测量准确性和长期使用的可靠性，整体工作效率提升，降低了设备维护量。
[0028]为了便于理解本料位计的工作原理，本实施方式还列举出了两种在实际应用中常用的料位计结构，分别如图3和4，下面将对图3和图4中的料位计结构及其工作过程做详细说明。
[0029]如图3所示，电机1经过联轴器、减速机构与转动轴连接，转动轴末端安装有旋转叶片(即机械动作部件)，电极1和电极2中间隔了绝缘材料，电机与转动轴上安装有转动检测机构(即机械动作检测部件)，电极1和电极2与电容检测电路(即电极检测部件)相连，信号输出部件、转动检测机构、电容检测电路均与运算处理器相连。当电容检测电路检测到电极1和电极2之间的电容值(即启动前物理量信息)达到预设的启动条件时，运算处理器控制电机工作，电机通过联轴器、减速机构减速后，带动转动轴缓慢旋转，转动轴再带动旋转叶片旋转。当物料到达测量位置时，由于有物料对旋转叶片的阻挡，转动检测机构检测到旋转叶片的动作受阻，运算处理器即控制电机停止运行，判断此时料位到达测量位置，并通过信号输出部件将料位信号输出。当物料离开测量位置时，转动检测机构依靠自身的弹簧机构带动转动轴和旋转叶片恢复到开始状态，并将信号传递给运算处理器，运算处理器判断料位不在测量位置，停止料位信号输出；运算处理器也可控制电机定时启动，以验证物料是否到达测量位置，防止由于预设启动条件错误，漏报；同时，运算处理器依据转动检测机构的测量数据与电容检测电路的测量数据，优化启动条件。
[0030]如图4所示，振动检测机构(机械动作检测部件)通过支撑与信号连接轴与振动元件相连，检测振动元件的振动数据，振动元件与音叉或振棒(机械动作部件)相连接，振动元件带动音叉或振棒振动，振动检测机构检测振动数据。电极1和电极2中间隔了绝缘材料，电极1和电极2与电容检测电路相连，信号输出部件、振动检测机构、电容检测电路均与运算处理器相连。当电容检测电路检测到电极1和电极2之间的电容值达到预设的启动条件时，运算处理器控制振动元件工作，振动元件带动音叉或振棒振动，振动检测机构检测音叉或振棒的振动数据，并将振动数据发送给运算处理器。当物料到达测量位置时，由于有物料对音叉或振棒的阻挡，振动检测机构检测到振动数据变化，并且到达预设的料位判断数据时，运算处理器判断料位到达测量位置，并通过信号输出部件将料位信号输出。当物料离开测量位置时，振动检测机构检测到音叉或振棒的振动数据到达预设的料位消除条件，运算处理器判断料位消除，并通过信号输出部件输出料位消除信号，并控制振动元件停止工作。运算处理器也可控制振动元件定时启动，以验证物料是否到达测量位置，防止由于预设启动条件错误，漏报。同时，运算处理器依据振动检测机构的测量数据与电容检测电路的测量数据，优 化启动条件以及停止条件。
[0031]在实际应用中，如果静态检测原理为射频检测原理，其与图3和图4所示实施方式中的电容检测原理和动作过程基本相同，此处不做赘述。
[0032]值得一提的是，由于本实施方式中的静动双模料位计是由静态料位计和动态料位计组成，若静态料位计中有某个零部件损坏，则可以只依据动态料位计的测量结果判断料位信息，反之亦然。另外，在本实施方式中，机械动作部件也能够在一定程度上避免电极挂料，保证电极测量部件测量数据的准确性，原因如下:
在机械动作部件启动运行后，若机械动作部件与各电极之间机械连接，如图1、3和4，则机械动作部件运行后发生的摆动、旋转、振动或滑动均能够将各电极上的挂料吹落(由于摆动或旋转导致周围空气流动，此时机械动作部件相当于风扇)或震落、推落(机械动作部件的振动导致与其机械连接的各电极也会振动，从而将各电极上的挂料震落，机械动作部件的滑动会将与其机械连接的各电极上的挂料推落)，若机械动作部件是非接触式的设置在各电极附近，如图2，则机械动作部件运行后发生的旋转能够带动其周围的空气和/或物料流动，进而将各电极上的挂料吹落或推落。
[0033]实施方式2:
本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1的步骤S4中，运算处理器只对机械动作部件的动作状态信息进行运算处理获取料位信息，而在实际应用中，机械动作检测部件对机械动作部件的动作状态信息的检测有时候会出现误差，特别是机械检测部件由于机械故障，无法检测到机械动作部件的动作状态，此时若运算处理器只对动作状态信息进行运算处理所得到的料位信息可能是不准确的，所以在本实施方式中，在机械动作部件启动后，电极检测部件还检测两两电极间的启动后物理量信息(机械动作部件启动后电极检测部件检测到的两两电极之间的物理量信息)并将其发送给运算处理器，运算处理器将启动后物理量信息与动作状态信息进行综合的运算处理以获取更加精确的料位信息。因为由于机械动作部件的动作，会将电极上及电极间的挂料推落、吹落或震落，启动后物理量信息相对于启动前物理量信息来说更为精确，运算处理器对启动后物理量信息和动作状态信息进行综合运算处理后能够获取到更加准确的料位信息，相当于对料位信息进一步进行了修正。
[0034]实施方式3:
本实施方式为实施方式2的进一步改进，主要改进之处在于本实施方式会对机械动作部件的启动条件进行适应性调整，以使得启动条件更加符合现场状况，因为在实际的应用中，启动条件往往不是一次性就能够准确设置的，往往需要根据现场状况进行调整。
[0035]在本实施方式中，运算处理器还可以根据动作状态信息和启动前物理量信息对启动条件进行调整。比如在启动前物理量信息符合启动条件(假如说启动条件是电极间电容量为100F，则启动前物理量信息也需要达到或约达到100F)的前提下，机械动作部件启动，若机械动作部件启动后，机械动作检测部件检测到的动作状态信息显示机械动作部件没有或几乎没有运行(说明机械动作部件被物料掩盖阻挡)，则说明机械动作部件启动的晚了(因为正常情况下是物料刚刚接触到机械动作部件就已经说明物料到达预设高度，此时，机械动作部件应该是具有一定阻碍的运行)，此时则需要将启动条件下调(假如将启动条件下调到80F，则启动前物理量信息只需要达到或约达到80F即可启动机械动作部件)，以保证机械动作部件的有效运行;反之，若机械动作部件启动后，机械动作检测部件检测到的动作状态信息显示机械动作部件毫无阻碍的通畅运行(说明机械动作部件还没有接触到任何物料)，则说明机械动作部件启动的早了，此时则需要将启动条件上调(假如将启动条件上调至IJ110F，则启动前物理量信息则需要达到或约达到110F才能启动机械动作部件)，以减少机械动作部件的无效运行时间、减少磨损;依据启动前物理量信息的变化趋势(比如电极间物理量的变化趋势、物理量特征值(最大值、最小值)等)对启动条件进行调整，对于优化设置启动条件具有非常重要的作用。
[0036]同理，运算处理器也可以根据动作状态信息和启动后物理量信息对启动条件进行调整，比如:机械动作部件启动后，电极检测部件检测到机械动作部件运行，若启动后物理量信息显著变化，比如电极间电容值显著上升，则可以判断为物料已经到达测量位置，因为只有物料已经达到测量位置，物料才会由于机械动作部件的运行导致坍陷，进而导致启动后物理量信息的显著变化，此时则需要下调启动条件，同时需要调整机械动作部件的力距等相关参数;反之，若启动后物理量信息没有发生显著变化，则可以判断物料还未到达测量位置，此时则需要上调启动条件。
[0037]同样的，若运算处理器依据动作状态信息、启动前物理量信息以及启动后物理量信息来综合调整启动条件则更加全面与完善。
[0038]实施方式4:
本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，机械动作部件的启动条件是运算处理器内部预先设计好的，当启动前物理量信息符合上述启动条件后，机械动作部件就启动，若启动后一段时间后不符合上述启动条件后，机械动作部件就会停止运行，由于电极检测本身存在较大误差的原因，实施方式1中对机械动作部件的启动在实际应用中可能会导致电极上的挂料不能及时清除的问题;而本实施方式中可以直接通过运算处理器设置机械动作部件具体何时启动、启动后运行多长时间停止以及间隔多久后重新启动，这样设计的目的是为了保证能够及时将电极间的挂料清除，避免由于静态检测部件(即电极检测部件和电极)损坏或者启动条件设置不当的情况下导致料位判断失误，保证测量的可靠性。
[0039]除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
[0040]实施方式5:
本实施方式与实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，启动条件是运算处理器内部预先设计好的，这个启动条件的设定没有一个合适的依据，在实际应用中，很容易出现启动条件不符合现场实际状况的情况，为了使得预先存储在运算处理器内部的启动条件更加符合现场情况，本实施方式中在实施方式1的步骤S1之前，还为启动条件的选择提供了具体可行的办法，具体如下:
在S1之前，首先使用运算处理器控制机械动作部件启动;然后在机械动作检测部件实时检测机械动作部件的运行状态的同时，电极检测部件也实时检测两两电极间的物理量信息;接着将机械动作检测部件检测到机械动作部件的运行受阻时的物理量信息作为设置启动条件的依据。即先把机械动作部件启动，然后向测量空间内加待测物料，在待测物料的料位上升到机械动作部件的位置时，机械动作部件的运行必然会受到待测物料的阻碍，此时机械动作部件的运行状态会被机械动作检测部件检测到，而这个时候电极检测部件也能够检测到两两电极间的一个物理量信息，用户就可以将这个物理量信息作为设定启动条件的参考(可以将这个物理量信息就作为启动条件，或设定一定的误差范围)，以更加迅速精确地确定准确的启动条件。
[0041]除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
[0042]实施方式6:
本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，若遇到料位上升缓慢且与测量环境有较大温差的物料时，物料本身的热辐 射会影响电极的检测精度，使得电极检测到的启动前物理量信息的可靠性大大降低，增大测量结果的误差，所以此时再仅仅根据启动前物理量信息与启动条件的比较来启动机械动作部件往往会导致过早启动;而在本实施方式中，在料位计中还包含至少两个温度测量部件，各温度测量部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置，用于采集对应位置处的温度数据，当物料接触或者接近料位计时，不同温度测量位置处温差会显著增加，当物料远离料位计时，各测量点的温度特征具有显著的差异;温度测量部件将采集到的温度数据发送给运算处理器，运算处理器将启动前物理量信息和温度数据与启动条件进行比较，若启动前物理量信息和温度数据同时符合启动条件，运算处理器才会控制机械动作部件启动;所以温度测量部件的增加使机械动作部件的启动需要同时具备两个条件:一是启动前物理量信息符合启动条件，二是温度数据符合启动条件，启动滚轮机械动作部件之后，运算处理器再依据料位判断条件，判断料位是否达到测量位置，这样就能够进一步保证机械动作部件能够在最合适的时刻启动运行，保证最终测量结果的准确可靠。
[0043]除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
[0044]值得一提的是，在实际应用中，也可以不考虑启动前物理量信息(比如电极检测部件或电极损坏时)，只将温度测量部件测量到的温度数据单独与启动条件进行比较，若温度数据符合启动条件，运算处理器即可以控制机械动作部件启动。当然，这种方式相对于将温度数据与启动前物理量信息配合工作精度较低，但也是一种可以实施的方式。
[0045]上述各实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种静动双模料位计，其特征在于，包括至少两个电极、电极检测部件、运算处理器、信号输出部件、机械动作部件以及机械动作检测部件，所述电极和所述运算处理器均与所述电极检测部件电连接，所述机械动作部件、所述机械动作检测部件以及所述信号输出部件分别与所述运算处理器信号连接，所述机械动作部件与所述机械动作检测部件连接，所述机械动作部件与所述电极机械连接或设置于所述电极的附近，且在使用时所述电极与所述机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。2.根据权利要求1所述的静动双模料位计，其特征在于，还包含至少两个与所述运算处理器信号连接的温度部件，所述温度部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置。3.根据权利要求1所述的静动双模料位计，其特征在于，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合: 旋转部件、摆动部件、振动部件、滑动部件。4.根据权利要求1?3中任一项所述的静动双模料位计，其特征在于，所述电极检测部件为射频导纳检测电路和/或电容检测电路。5.根据权利要求1?3中任一项所述的静动双模料位计，其特征在于，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。6.—种使用如权利要求1?3中任一项所述的静动双模料位计测量料位的方法，其特征在于，包含以下步骤: S1:电极检测部件将检测到的两两电极之间的启动前物理量信息发送给运算处理器； S2:所述运算处理器将所述启动前物理量信息与其预先存储的用于启动机械动作部件的启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息符合所述启动条件，则进入S3; S3:所述运算处理器控制所述机械动作部件启动； S4:机械动作检测部件检测所述机械动作部件的动作状态信息，并将所述动作状态信息发送给所述运算处理器； S5:所述运算处理器对所述动作状态信息进行运算处理以获取待测物料的料位信息； S6:所述运算处理器将所述料位信息通过信号输出部件输出。7.根据权利要求6所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S4中，所述电极检测部件还检测两两所述电极间的启动后物理量信息并将该启动后物理量信息发送给所述运算处理器； 则在所述S5中，所述运算处理器对所述启动后物理量信息和所述动作状态信息进行综合运算处理以获取所述料位信息。8.根据权利要求7所述的测量料位的方法，其特征在于，所述运算处理器依据所述动作状态信息和所述启动前物理量信息调整所述启动条件；或者，所述运算处理器依据所述动作状态信息和所述启动后物理量信息调整所述启动条件；或者，所述运算处理器依据所述动作状态信息、所述启动前物理量信息以及所述启动后物理量信息调整所述启动条件。9.根据权利要求6所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S1中还包含以下步骤: 多个温度部件将测量到的对应待测量位置处的温度数据发送给所述运算处理器； 则在所述S2中，所述运算处理器将所述启动前物理量信息和所述温度数据与所述启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息和所述温度数据同时符合所述启动条件，则进入所述S3。10.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S1之前，还包含以下步骤: 所述运算处理器控制所述机械动作部件启动； 在所述机械动作检测部件实时检测所述机械动作部件的运行状态的同时，所述电极检测部件也实时检测两两所述电极间的物理量信息； 将所述机械动作检测部件检测到所述机械动作部件的运行受阻时的物理量信息作为设置所述启动条件的依据。11.根据权利要求6?9所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S3中，所述运算处理器还能够通过预先设定的运行程序控制所述机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间。12.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述启动前物理量信息或所述启动后物理量信息为以下任意一种或其组合: 电容、阻抗、电感、电阻、导纳。13.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合: 旋转部件、摆动部件、振动部件、滑动部件。14.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述电极检测部件为射频导纳检测电路和/或电容检测电路。15.根据权利要求6?9中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。
【专利摘要】本发明涉及料位计领域，公开了一种静动双模料位计及其测量料位的方法，该料位计中，电极和运算处理器均与电极检测部件电连接，机械动作部件、机械动作检测部件以及信号输出部件分别与运算处理器信号连接，机械动作部件与机械动作检测部件连接，机械动作部件与电极机械连接或设置于电极的附近，且在使用时电极与机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。与现有技术相比，本料位计通过静态检测模式和动态检测模式的双模综合运用，特别是静态检测模式作为动态检测模式的启动条件，动态检测模式优化静态模式启动条件，兼备了静态料位计使用寿命长和动态料位计测量精确的双重优点，极大提升了接触式料位计测量的准确性与长期可靠性。
【IPC分类】G01F23/22, G01F23/00
【公开号】CN105486374
【申请号】CN201610030324
【发明人】胡桂标
【申请人】上海云鱼智能科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月18日
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