基于计算电容原理的新型电容式液位传感器及其应用

透露时间:16-10-25 18:00分拣:行当资源信息 标签:电容式液位传感器
近期,*发飞鹤(Karicare卡塔尔国项授权*–基于总计电容原理的新颖电容式液位传感器及其使用。本发明归于计算测量试验技术世界,涉及一种基于计算电容原理的电容式液位传感器。该*由中黄炎子孙民共和国计量大学申请,于二〇一六年十一月五日拿走此授权布告。
据通晓,液位衡量分布生产、生活等各类领域,越发在飞行、航天、生物等高新领域,准确衡量液位具有主要意义。那几个世界常要求衡量低温液体,如液氢、液氧、液态芳烃等,那个液体熔点低、密度小、易汽化等风味,由于接收情况和要求具备特殊性,对液位传感器不仅仅必要精度高,还需要能够接纳恶劣情况。
近些日子对低温液体实行液位监测和度量的手法众多,常用的有电容法、压差法及浮筒法,新办法有射频导纳法、超声波法、光导纤维法、热式度量法及核辐射法,市镇上依照上述原理研制作而成型的液体比重计专门的事业温度只好落得220K,而用作液氢、液氧等温度*低可达22K。
电容式液位传感器是通过衡量电容变化量来落实液位度量,它的基本原理是被测液体液位变化时,相应的传感器电极间电容率产生变动,进而抓住电容积变化。电容式液位传感器由于具备动态范围大、高阻抗、小功率、响应速度快等优点,在相当低温液位度量中获取广泛应用。但日前的电容式液位传感器由于受加工、装配等绝对误差影响,精度*高可达0
.1%,在非常的低温景况中精度会持有下落。
创新意识无终点,仪表Daihatsu明。*本着于现成设计的贫乏,本发明选择的建设方案是包含屏蔽罩、绝缘主体、金属层、上包裹、电路板、专项使用金属销和下封装。此中绝缘主体呈桶装,在其外表面镀有金属层;屏蔽罩与绝缘主体同轴设置,坐落于绝缘主体的外侧,绝缘主体与屏蔽罩间通过上包裹与下封装装配在合作,上包裹外部有固定装夹面,定位装夹面内部装有实信号管理电路板,屏蔽罩上均匀布满可供液体流动的小孔。所述的金属层在中度方向上划分成多段,除去首尾段的其他金属段在中度方向上刻出四条细小间隙,每条渺小间隙宽度相等,且围绕轴心对称,眇小间隙宽度所对应的圆心角为ri,ri<<90°,两两轻微间隙所夹的金属段形成都电子通信工程大学极,电极通过专项使用金属销与实信号管理电路板,所述的专项使用金属销为带导线的销。
基于总括电容原理设计的新颖电容式液位传感器的主视图
该新型电容式液位传感器基于计算电容原理,其总电体量只在意被测液体的相对电容率εr,空气的相对电容率ε0和液位中度。绝缘主体选用石英管、聚四氟三十烷或陶瓷,金属层所镀的五金为铬、金或银。本履行例主体部分3采纳经精密加工的熔融石英圆管,被测液体1坐落于主体部分内部;外表面用真空喷镀法镀上稳定、且导电优质的镀层4。镀层在轴向用刻线法分成多段,两端是爱慕电极,起到扶持与肃清边缘效应的功能,每段镀层在圆周趋势用刻线分成肖似90°的四片段,每部分之间为一线间隙ri(
i=1,2,3,4 卡塔尔(قطر‎,ri<<90°,以有限支撑被分割成的四有的ak( k=1,2,3,4
State of Qatar均临近为90°。相邻的两片段作为零电极,另八个相邻的电极为高压电极,将每段绝对的多个电极的所发出的电容量分别引出并管理,则可总结出相应的液位,主体外层是遮盖罩2。
该发明所卓越的理想效果授予了一种新型电容式液位传感器,该电容式液位传感器基于计算电容原理,使传感器的精度仅在于被测液体的相持电容率,空气的相持电容率那八个参数,较守旧电容式液位传感器的精度有希望增进,同临时间适于十分的低温液位的衡量,此外也适用于高温液体的度量。
因此,新型电容式液位传感器可在衡量超级低温液体时选取,所述非常的低温液体为液氧、液氮或液氢。
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创新意识无终点,仪表Daihatsu明。前几日为大家介绍一项国家发明授权专利——基于总计电容原理的新颖电容式液位传感器及其使用。该专利由中华夏族民共和国计量大学提请,并于2015年1月三十日收获授权公告。
内容说明本发明归属计量测量试验才具领域,涉及一种基于总计电容原理的风行电容式液位传感器及其使用。
发明背景
液位衡量分布分娩、生活等各种领域,特别在飞行、航天、生物等高新领域,精确衡量液位具备举足轻重意义。那一个世界常要求衡量低温液体,如液氢、液氧、液态加氢苯等,这个液体沸点低、密度小、易汽化等性情,由于采纳条件和须要具有特殊性,对液位传感器不仅仅供给精度高,还需要能够采纳恶劣条件。
方今对低温液体实行液位监测和度量的一手众多,常用的有电容法、压差法及浮筒法,新议程有射频导纳法、超声波法、光纤法、热式度量法及核辐射法,市镇上信守上述原理研制作而成型的液体比重计专门的学问温度只好达到220K,而用作液氢、液氧等温度最低可达22K。
电容式液位传感器是由此衡量电容变化量来得以完毕液位衡量,它的基本原理是被测液体液位变化时,相应的传感器电极间电容率发生变动,进而吸引电体量变化。电容式液位传感器由于全数动态范围大、高阻抗、小功率、响应速度快等优点,在相当低温液位衡量中获得广泛应用。但眼下的电容式液位传感器由于受加工、装配等标称误差影响,精度最高可达0
.1%,在比非常的低温意况中精度会有着下落。 发明内容
针对现成规划的欠缺,本发明提供了一种基于总计电容原理的新型电容式液位传感器及其使用。
为直达上述指标,本发明接纳的才干方案是:满含屏蔽罩、绝缘主体、金属层、上包裹、电路板、专项使用金属销和下封装。当中绝缘主体呈桶装,在其外表面镀有金属层;屏蔽罩与绝缘主体同轴设置,坐落于绝缘主体的外围,绝缘主体与屏蔽罩间通过上包裹与下封装装配在联名,上包裹外界有固定装夹面,定位装夹面内部有着连续信号管理电路板,屏蔽罩上均匀布满可供液体流动的小孔。所述的金属层在中度方向上划分成多段,除去首尾段的其余金属段在高度方向上刻出四条细小间隙,每条眇小间隙宽度相等,且围绕轴心对称,微小间隙宽度所对应的圆心角为ri,ri<<90°,两两微微间隙所夹的金属段造成都电子通信工程大学极,电极通过专项使用金属销与复信号管理电路板,所述的专项使用金属销为带导线的销。

本文介绍了一种电容式液位变送器的劳作规律和电路设计的新章程,它经过行使单片的电容/电抓实信号转变微电路CAV424得以达成了对电容积简单而纯粹度量,该变送器材有度量精度高、可信赖性好和较高的性能与价格之间比等优点。电容式液位变送器结构轻易,安装形式灵活,可适用于高压、高温、强腐蚀、易结晶等恶性条件下的液位的接连检查评定。但出于电容式液位传感器所测的电容积十二分微薄,往往出于杂散电容和条件温度等转移难以达成高精度的连天衡量。CAV424是一种将电容能量信号调换成都电讯工程高校压信号的集成都电子通信工程高校路集成电路,具备功率信号的征集管理和差分电压输出的等作用,能够一本万利地克性格很顽强在艰难困苦或巨大压力面前不屈阳极电容和条件变迁的影响来進张开垦设计。电容式液位变送器的度量原理电容式液位变送器利用液体电容率恒定期,极问电容正比于液位的原理举行设计的,图1为电容法度量液位的暗暗表示图,
图2为其等效电路。假定金属液罐为圆柱型,
直径为D;同轴柱状电容传感器探头内金属电极直径为 总参谋长度为
,电极浸入水和气氛中的长度分别为
、H2;金属电极外敷绝缘层为聚四氟乙炔,外电极内表面直径为Dl。水、空气和绝缘层的电容率分别为8l、
和旬。在同等电路中,C0为杂散电容和液位无关的集电极电容,依照同轴柱状电容器体积计算公式可得总电容。对于分明的介质媒质来讲,8l、82、/23、D、Dl、d、Ho为定值。由于水为导电液体、燃油和绝缘层为绝缘物,可知衡量探极与金属容器壁之间产生的电体量随被测媒质浸没探极的液位 线性变化。

图为依照总括电容原理设计的流行电容式液位传感器的主视图
该新型电容式液位传感器基于总括电容原理,其总电体量只在意被测液体的相对电容率εr,空气的相对介电常数ε0和液位中度。绝缘主体接纳石英管、聚四氟四十烷或陶瓷,金属层所镀的五金为铬、金或银。本施行例主体部分3使用经精密加工的熔融石英圆管,被测液体1坐落于主体部分内部;外表面用真空喷镀法镀上稳固、且导电特出的镀层4。镀层在轴向用刻线法分成多段,两端是维护电极,起到扶持与清除周边效应的意义,每段镀层在圆周趋向用刻线分成相近90°的四局部,每部分之间为一线间隙ri(
i=1,2,3,4 卡塔尔,ri<<90°,以管教被分开成的四有个别ak( k=1,2,3,4
卡塔尔(قطر‎均接近为90°。相邻的两有的作为零电极,另七个相邻的电极为高压电极,将每段绝对的四个电极的所发出的电体量分别引出并管理,则可总结出相应的液位,主体外层是遮挡罩2。
该新型电容式液位传感器可在衡量超级低温液体时行使,所述比异常低温液体为液氧、液氮或液氢。
本发明具备的有利效果是:本发明给出了一种时尚电容式液位传感器,该电容式液位传感器基于总结电容原理,使传感器的精度仅在于被测液体的相持电容率,空气的对峙电容率这多个参数,较古板电容式液位传感器的精度有希望拉长,同一时间适于非常低温液位的衡量,其余也适用于高温液体的度量。

标签: 传感器 超声波 电容式液位传感器

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