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專利名稱：一種兩相液體液位測量傳感器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于 傳感器技術(shù)與制備領(lǐng)域，涉及一種新型分層液位測量的“碟形”浮子式 壓差液位傳感器的設(shè)計與制備方法。
背景技術(shù)：
在石油化工、水利水電、農(nóng)田灌溉、環(huán)境監(jiān)測以及自來水廠、污水處理廠、船舶等領(lǐng) 域，液位(或水位)是一個重要測量與控制的技術(shù)參數(shù)。目前常用的液位傳感器有電容式 液位傳感器、重錘浮子式液位傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼浮子式液位傳感器(機械式和光電式)、磁 浮子接點式液位傳感器(連續(xù)式和液位開關(guān)式)、非接觸式的超聲波液位傳感器、靜壓壓力 式液位傳感器(投入式和壓差式)等。其分辨率從毫米級到厘米級不等，測量范圍從幾十厘 米到幾十米，測量準(zhǔn)確度在士2% FS 士0. 1% FS范圍內(nèi)。除磁浮子接點式傳感器外，其 余傳感器均比較適合測量范圍較寬的應(yīng)用場合。一般電容式、靜壓壓力式和超聲波傳感器 均帶有變送部分，即將液位信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(4 20mA)。旋轉(zhuǎn)編碼浮子式傳感器 分為機械式和光電式兩種，光電式又分為絕對型和增量型。這類傳感器輸出通常為并行二 進制碼、串行二進制碼和脈沖信號。除智能型一體化傳感器外(電容式靜壓式或超聲波)， 一般沒有就地顯示和數(shù)字通信功能。對于諸如農(nóng)田灌溉、環(huán)境監(jiān)測、污水處理、船舶等公益 性部門，除測量精度、可靠性、可維護、易安裝等技術(shù)性能要求外，有些部門提出對密度不同 的分層液位測量問題，上述傳感器不具備分層液位測量的功能，是直接影響傳感器選用的 重要因素。為此，我們研究了一種新型的基于浮子式和靜壓壓力傳感器優(yōu)點的“碟形”浮子 式壓差液位傳感器，具有測量范圍寬、測量準(zhǔn)確度高的新型液位傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)液位傳感器存在的以下問題(1)傳統(tǒng)液位傳感器 不能在不同密度不相溶的液體中進行分層液位測量，提出了“碟形”浮子式壓差液位測量方 法；(2)浮子壓力探頭漂浮于兩種液體交界面的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；(3)為了適應(yīng)機電一體化的 傳感器在液體中的使用，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)水密封的方法；(4)提高浮子式壓力探頭在液體中自由 垂放的穩(wěn)定性方法；(5)提高液位測量精度方法(密度溫度補償法)。本發(fā)明提供了一種新型液位傳感器的制備方法。本發(fā)明中涉及的制備方法有以下工藝步驟組成根據(jù)被測的兩相液體密度P 1和 P2及浮子材料的密度P w設(shè)計確定“碟形”浮子式壓力探頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)_結(jié)構(gòu)件加工_結(jié) 構(gòu)件的清洗_溫度探頭和壓力探頭安裝_電裝(電路板的焊接)"調(diào)試_總裝(結(jié)構(gòu)件焊 接、水密電纜和浮子穩(wěn)定板的安裝)。


圖1是“碟型”浮子式壓差液位傳感器制備工藝流程框圖；圖2是“碟型”浮子壓 力探頭的結(jié)構(gòu)圖；圖3是浮子穩(wěn)定板的結(jié)構(gòu)圖；圖4是水密結(jié)構(gòu)圖；圖5是“碟型”浮子式壓差液位傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖6是“碟型”浮子式壓差液位傳感器的外觀圖。
具體實施例方式
“碟形”浮子式壓差液位傳感器制備按工藝流程框圖進行，該流程概括起來為根 據(jù)被測液體的密度及浮子材料的密度和測量深度確定浮子壓力探頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)a和b、結(jié) 構(gòu)件加工、結(jié)構(gòu)件的清洗、溫度探頭安裝(溫度鉬電阻保護外殼的氬弧焊接)、壓力芯體安 裝(壓力芯體與浮子安裝位置的電子束密封焊接)、調(diào)理電路上的元器件電裝、零點和上限 調(diào)試、總裝(電路板固定、電纜水密安裝、電連接器安裝和外殼密封焊接和浮子穩(wěn)定板的焊 接安裝)、標(biāo)定。
權(quán)利要求
1.根據(jù)權(quán)利要求1對傳統(tǒng)液位傳感器不能在兩相液位中進行分層液位測量，提出了 “碟形”浮子式壓差液位測量方法，其特征為“碟形”浮子式壓力探頭浮于兩種液體交界面， 測出此處的液體壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求2浮子壓力探頭漂浮于兩種液體交界面的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征為浮 子壓力探頭自由漂浮于兩種液體交界面，根據(jù)兩種液體密度及浮子材料密度設(shè)計“碟形”浮 子的結(jié)構(gòu)參數(shù)a和b設(shè)計方法(在空間ZOY平面上，確定橢圓的短軸a和橢圓的長軸b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求3為了適應(yīng)機電一體化的傳感器在液體中的使用，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)水密封的 方法，其特征為機械式緊固彈性體水密方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求4提高浮子式壓力探頭在液體中自由垂放的穩(wěn)定性方法，其特征為橢 圓式正交穩(wěn)定板的設(shè)計和使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求5提高液位測量精度方法，其特征為雙溫度電阻補償方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求6“碟形”浮子式壓差液位傳感器的測量范圍從Im至所要求的最大上 限值，其特征為根據(jù)測量上限值確定水密電纜長度和量程。
全文摘要
本發(fā)明解決了不同密度不相溶液體分層液位的高精度測量問題，提出并可以實現(xiàn)的一種新型“碟形”浮子式壓差液位傳感器，給出了“碟形”浮子壓力探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論參數(shù)，較好地解決了在液體中的穩(wěn)定測量問題。
文檔編號G01F23/14GK102103001SQ20091007345
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者王凡, 秦雪 申請人:中國電子科技集團公司第四十九研究所