一種磁致伸縮液位傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下能正常工作的磁致伸縮液位傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁致伸縮液位傳感器，是利用磁致伸縮材料的威德曼效用、通過(guò)兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量位置的工具。其測(cè)量實(shí)行的是絕對(duì)位置的非接觸測(cè)量，具有量程大，精度高，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種位置測(cè)量。
[0003]但由于磁致伸縮液位傳感器信號(hào)的產(chǎn)生是基于電流脈沖產(chǎn)生的磁場(chǎng)，信號(hào)的采集采用線圈類(lèi)感性器件，這些敏感器件或磁場(chǎng)容易受到各種干擾的影響，尤其在復(fù)雜的電磁環(huán)境下使用時(shí)，如快速脈沖群，傳導(dǎo)，輻射，靜電，浪涌電壓以及浪涌電流等干擾時(shí)，產(chǎn)品輸出跳動(dòng)很大，超過(guò)精度范圍;或者輸出失真;嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn)品完全不能正常工作，甚至損壞。
[0004]公開(kāi)號(hào)為CN10383721IA的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于Fe-Ga材料的磁致伸縮液位傳感器。該傳感器的組成包括傳感器頭部、測(cè)量桿和浮子，其中，傳感器頭部通過(guò)螺紋連接與測(cè)量桿相連，活動(dòng)浮子套在測(cè)量桿的下部;傳感器頭部為圓筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包括硬件電路系統(tǒng)、檢測(cè)裝置和前阻尼裝置;波導(dǎo)絲為Fe-Ga材料，在測(cè)量桿內(nèi)部;波導(dǎo)絲前端通過(guò)螺紋孔進(jìn)入傳感器頭部，依次穿過(guò)檢測(cè)裝置中的線圈骨架和前阻尼裝置的中心，直接連入硬件電路系統(tǒng);波導(dǎo)絲末端穿過(guò)后阻尼裝置的中心與返回導(dǎo)線相連接，返回導(dǎo)線接回到硬件電路，形成閉合的回路。其采用Fe-Ga合金作為磁致伸縮液位傳感器的波導(dǎo)絲材料，能夠應(yīng)用在大量程的液位傳感器中，能在較惡劣的噪音環(huán)境下穩(wěn)定工作。但是由于其缺少在復(fù)雜電磁環(huán)境下抗干擾的保護(hù)方法，存在以下缺點(diǎn):
[0005](I)所述線圈容易受強(qiáng)電磁干擾的影響，導(dǎo)致線圈對(duì)脈沖信號(hào)的采集失真，信號(hào)輸出不正常，測(cè)量不準(zhǔn)確；
[0006](2)所述產(chǎn)品在較強(qiáng)的浪涌電壓和浪涌電流等工作情況下，產(chǎn)品缺少保護(hù)電路，容易導(dǎo)致?lián)p壞；
[0007](3)產(chǎn)品在電快速瞬變脈沖群和射頻電磁場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)的工作環(huán)境下，輸出信號(hào)跳變，不能正常工作；
[0008]綜上所述，現(xiàn)有的磁致伸縮液位傳感器雖然通過(guò)結(jié)構(gòu)和電路的在面對(duì)常規(guī)的噪聲干擾時(shí)，取得了一定的成果。但是產(chǎn)品在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下時(shí)，不能像在普通環(huán)境下一樣正常工作。
[0009]因此，如果能夠研發(fā)出一種可應(yīng)用于強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下的磁致伸縮高精度液位傳感器;使其能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下也能正常工作，則將會(huì)極具市場(chǎng)前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種可應(yīng)用于強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下的磁致伸縮液位傳感器。其根據(jù)電磁干擾的三要素“電磁騷擾源，耦合途徑或傳播通道，敏感設(shè)備”出發(fā)，認(rèn)清騷擾源對(duì)象對(duì)電路功能單元的影響;切斷傳播通道和耦合途徑;對(duì)敏感器件做好屏蔽保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下也能實(shí)現(xiàn)正常工作。該磁致伸縮液位傳感器空間利用率高、能有效降低噪聲和電磁干擾的影響，具有抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0011]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，采用的具體技術(shù)方案是:
[0012]—種磁致伸縮液位傳感器，包括傳感器頭部、測(cè)量桿和浮球組件;所述測(cè)量桿與所述傳感器頭部固定連接，所述浮球組件安裝在所述測(cè)量桿上，且所述浮球組件可沿所述測(cè)量桿外殼自由移動(dòng);所述磁致伸縮液位傳感器還包括電源保護(hù)電路板，該電源保護(hù)電路板位于所述傳感器頭部?jī)?nèi)；該電源保護(hù)電路板用于對(duì)輸入電源進(jìn)行多級(jí)保護(hù)，抵抗外界電磁干擾以確保輸入端電源穩(wěn)定。
[0013]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述傳感器頭部?jī)?nèi)包括固定座、測(cè)量電路組件、外屏蔽罩和線圈屏蔽罩，所述測(cè)量電路組件包括線圈、測(cè)量電路板和回線；所述測(cè)量電路板安裝在固定座上，所述線圈安裝在測(cè)量電路板上;所述線圈屏蔽罩住所述線圈，對(duì)線圈實(shí)現(xiàn)屏蔽;所述外屏蔽罩安裝在固定座上，罩住所述測(cè)量電路板和所述線圈，對(duì)所述測(cè)量電路組件實(shí)現(xiàn)屏蔽；所述測(cè)量桿包括金屬外護(hù)管、絕緣內(nèi)護(hù)管、波導(dǎo)絲和阻尼;所述波導(dǎo)絲一端穿過(guò)線圈內(nèi)孔后與測(cè)量電路板連接，阻尼安裝在波導(dǎo)絲另一端，且波導(dǎo)絲另一端由固定夾與回線一端固定連接;所述回線另一端與測(cè)量電路板連接;所述絕緣內(nèi)護(hù)管套設(shè)在波導(dǎo)絲上，位于波導(dǎo)絲和金屬外護(hù)管之間。
[0014]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電源保護(hù)電路板包括依序連接的五級(jí)保護(hù)電路;其中，第一級(jí)保護(hù)電路包括放電管，該放電管第一端和第二端分別接電源正負(fù)兩級(jí)，第三端接地;第二級(jí)保護(hù)電路包括依序連接的雙向穩(wěn)壓管、保險(xiǎn)絲和二極管，所述雙向穩(wěn)壓管兩端還分別與第一級(jí)保護(hù)電路的放電管第一端和第二端連接;第三級(jí)保護(hù)電路為初級(jí)濾波電路，其包括第一電容、第二電容和第三電容，所述第一電容和第二電容串聯(lián)后與第三電容并聯(lián)，且第一電容和第二電容的連接端接地，第一電容的非接地端與正極相連，第二電容的非接地端與負(fù)極相連;第四級(jí)保護(hù)電路為隔離保護(hù)電路，其包括隔離器，該隔離器與第三級(jí)保護(hù)電路的第三電容連接;第五級(jí)保護(hù)電路為次級(jí)濾波電路，該次級(jí)濾波電路包括第四電容、第五電容和第六電容，第四電容和第五電容串聯(lián)后和第六電容并聯(lián);第六電容兩端為電源保護(hù)電路板的輸出端。電源保護(hù)電路針對(duì)電磁干擾的傳導(dǎo)途徑，通過(guò)接地、濾波、隔離等五級(jí)保護(hù)電路，將干擾從電源端切斷，從而保證本實(shí)用新型的正常工作。
[0015]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二級(jí)保護(hù)電路中的保險(xiǎn)絲為具有自恢復(fù)作用的保險(xiǎn)絲，當(dāng)出現(xiàn)浪涌直流時(shí)斷路，當(dāng)輸入電壓恢復(fù)正常后可自動(dòng)恢復(fù)導(dǎo)通。
[0016]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述測(cè)量電路組件中的線圈為單線圈，測(cè)量電路板采用差分放大電路采集該單線圈感應(yīng)信號(hào)。差分輸入能有效消除共模噪聲信號(hào)，從而提高本實(shí)用新型輸出信號(hào)的信噪比，提高檢測(cè)精度和抗干擾能力;相比于雙線圈的差分輸入，本實(shí)用新型采用單線圈，通過(guò)電路方式使線圈差分輸入測(cè)量電路，這樣能有效降低線圈的尺寸，提高空間利用率。
[0017]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述線圈屏蔽罩為帶有磁鐵的鎳合金方形屏蔽罩。一方面能有效提高信號(hào)的信噪比；另一方面由于磁鐵和鎳合金材料的共同作用，能有效屏蔽外部的電磁干擾對(duì)敏感器件線圈的干擾。
[0018]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述外屏蔽罩為銅鎳合金方形屏蔽罩。外屏蔽罩罩住所述測(cè)量電路板和所述線圈，能夠有效屏蔽外部對(duì)測(cè)量電路板和線圈的輻射干擾。
[0019]通過(guò)采用上述方案，本實(shí)用新型的一種磁致伸縮液位傳感器與現(xiàn)有技術(shù)相比，其技術(shù)效果在于:
[0020]本實(shí)用新型采用單線圈獲取磁鐵組件的位置信息，同時(shí)在測(cè)量電路通過(guò)差分放大形式采集線圈感應(yīng)信號(hào)，能有效降低噪聲，防止共模干擾對(duì)輸出信號(hào)的影響；另外，由于采用多層屏蔽技術(shù)，因此能防止外來(lái)空間的電磁干擾對(duì)測(cè)量電路和敏感器件即線圈的影響，提高產(chǎn)品的抗干擾能力，信號(hào)輸出更加穩(wěn)定;進(jìn)一步，由于采用電源保護(hù)電路，通過(guò)各種保護(hù)器件，多級(jí)濾波電路及接地技術(shù)，能有效抵抗浪涌電壓、靜電以及脈沖群等各種強(qiáng)電磁干擾的影響，從而提高產(chǎn)品的抗干擾能力，多級(jí)保護(hù)方案的實(shí)施確保了產(chǎn)品在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下也能正常工作。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型一種磁致伸縮液位傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型一種磁致伸縮液位傳感器的測(cè)量桿局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型一種磁致伸縮液位傳感器的傳感器頭部局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型一種磁致伸縮液位傳感器的電源保護(hù)板的電路原理示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0026]1、傳感器頭部，11、固定座，12、測(cè)量電路組件，121、線圈，122、測(cè)量電路板，123、回線，13、外屏蔽罩，14、線圈屏蔽罩;2、測(cè)量桿，21、金屬外護(hù)管，22、絕緣內(nèi)護(hù)管，23、波導(dǎo)絲，24、阻尼;3、浮球組件;4、固定夾;5、電源保護(hù)電路板，501、放電管，502、雙向穩(wěn)壓管，503、保險(xiǎn)絲，504、二極管，505、第一電容，506、第二電容，507、第三電容，508、隔離器，509、第四電容，510、第五電容，511、第六電容。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實(shí)用新型的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實(shí)用新型的概念。
[0028]如圖1至圖4所示，
[0029]—種磁致伸縮液位傳感器包括傳感器頭部1、測(cè)量桿2和浮球組件3;所述測(cè)量桿2與所述傳感器頭部I固定連接，所述浮球組件3安裝在所述測(cè)量桿2上，且所述浮球組件3可沿所述測(cè)量桿2外殼自由移動(dòng);所述傳感器頭部I內(nèi)包括固定座11、測(cè)量電路組件12、外屏蔽罩13和線圈屏蔽罩14，所述測(cè)量電路組件12包括線圈121、測(cè)量電路板122和回線123;所述測(cè)量電路板122安裝在固定座11上，所述線圈121安裝在測(cè)量電路板122上;所述線圈屏蔽罩14住所述線圈121，對(duì)線圈121實(shí)現(xiàn)屏蔽;所述外屏蔽罩13安裝在固定座11上，罩住所述測(cè)量電路板122和所述線圈121，對(duì)所述測(cè)量電路組件12實(shí)現(xiàn)屏蔽;所述測(cè)量桿2包括金屬外護(hù)管
21、絕緣內(nèi)護(hù)管22、波導(dǎo)絲23和阻尼24;所述波導(dǎo)絲23—端穿過(guò)線圈121內(nèi)孔后與測(cè)量電路板122連接，阻尼24安裝在波導(dǎo)絲23另一端，且波導(dǎo)絲23另一端由固定夾4與回線123—端固定連接;所述回線123另一端與測(cè)量電路板122連接;所述絕緣內(nèi)護(hù)管22套設(shè)在波導(dǎo)絲23上，位于波導(dǎo)絲23和金屬外護(hù)管21之間。
[0030]所述磁致伸縮液位傳感器還包括電源保護(hù)電路板5，該電源保護(hù)電路板5位于所述傳感器頭部I內(nèi)，且位于所述外屏蔽罩13外；該電源保護(hù)電路板5用于對(duì)輸入電源進(jìn)行多級(jí)保護(hù)，抵抗外界電磁干擾以確保輸入端電源穩(wěn)定。
[0031]所述電源保護(hù)電路板5包括依序連接的五級(jí)保護(hù)電路;其中，第一級(jí)保護(hù)電路包括放電管501，該放電管501第一端和第二端分別接電源正負(fù)兩級(jí)，第三端接地;第二級(jí)保護(hù)電路包括依序連接的雙向穩(wěn)壓管502、保險(xiǎn)絲503和二極管504，所述雙向穩(wěn)壓管502兩端還分別與第一級(jí)保護(hù)電路的放電管501第一端和第二端連接;第三級(jí)保護(hù)電路為