專利名稱：能夠精確和可靠測量浮力的液位計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及液位測量儀表技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠精確和可靠測量浮力的液位計。
背景技術(shù)：
液位計廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品等行業(yè)的儲運系統(tǒng)。在各種液位計中，最常用的是力平衡式液位計。
力平衡式液位計一般由浮子、鋼絲、輪轂、電機(jī)、力傳感器等以及相應(yīng)的電子電路組成。其原理是浮子、鋼絲、輪轂、電機(jī)及力傳感器等組成一個力平衡轉(zhuǎn)動系，浮子在電機(jī)的帶動下可以上下移動，浮子重力產(chǎn)生的力矩反作用于力傳感器上。由于浮子在不同密度介質(zhì)下的浮力不同，對力傳感器產(chǎn)生的反作用力也不同，所以，通過測量反作用力的大小，可以確定浮子所在位置是在空氣中、液位(液面位置)或界面(液體間界面)上。因此，精確測量液位的前提是力傳感器能夠精確感知浮力的變化。
為了精確感知浮力變化，一般要求測力傳感器精度高，可靠性高，并且性能穩(wěn)定。就現(xiàn)有液位計來說，通常所用的力傳感器一般采用如下結(jié)構(gòu)，即將應(yīng)變片(應(yīng)變電阻)以膠粘方式固定于彈性體上，組成力傳感器。這種結(jié)構(gòu)的力傳感器在長期的使用過程中，由于電機(jī)的運動會對其產(chǎn)生震動沖擊，所以頻繁的震動容易造成應(yīng)變片從彈性體上脫落，或者，由于膠結(jié)部分變硬而失去彈性功能，從而造成力傳感器測量不準(zhǔn)確甚至失效。國外有用于伺服液位計上的力傳感器，是采用獨有的技術(shù)，且結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，難于制造。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的主要技術(shù)問題是，提供一種新的液位計，其力傳感器使用可靠且精度較高，而且結(jié)構(gòu)簡單，從而可以實現(xiàn)力的高精度測量。
為解決上述主要技術(shù)問題，本實用新型提供了一種新的液位計，其包括浮子、懸掛件、輪轂、電機(jī)及力傳感器，其中所述的力傳感器為一線性位移傳感器，其具有一固定部及一移動部，該液位計還包括一懸臂式板簧，其一端為固定端，另一端為浮動端，所述線性位移傳感器的移動部與所述板簧的浮動端連接，電機(jī)通過連接件與板簧連接。
其中，所述連接件包括一連接桿及一連接線，連接桿一端固定于電機(jī)上，另一端與連接線連接，連接線的另一端與板簧連接。
其中，所述線性位移傳感器為一電容式線性位移傳感器，所述的固定部為電容器的靜極片，所述的移動部為電容器的動極片。
其中，所述線性位移傳感器為電渦流式線性位移傳感器，所述的固定部為一線圈，所述的移動部為一金屬渦流板。
其中，所述線性位移傳感器為差動電感式線性位移傳感器，所述的固定部為電感器的線圈，所述的移動部為電感器的導(dǎo)磁體。
采用上述方案，本實用新型具有如下有益效果一、由于該液位計采用了連接件及一端固定的板簧，傳感器固定于板簧的浮動端，所以，這種測力結(jié)構(gòu)連接和使用非?？煽?，不存在應(yīng)變片脫落的問題。
二、這種液位計不存在膠結(jié)部分及彈性體的老化變硬問題，其測量結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。
三、該液位計利用板簧等結(jié)構(gòu)，巧妙地將線性位移傳感器引入對浮力的感知和測量中，由于線性位移傳感器的傳感精度比原來的傳感器要高，所以該液位計可以實現(xiàn)高精度的浮力測量，并進(jìn)而提高液位測量的精度。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本實用新型的具體實施方式
。


圖1為本實用新型第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，其中所述的傳感器為電容式線性位移傳感器；
圖2為本實用新型第二實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，其中所述的傳感器為電渦流式線性位移傳感器；圖3為本實用新型第三實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，其中所述的傳感器為差動電感式線性位移傳感器。
圖中件號說明1—浮子；2—鋼帶；3—穿孔；4—光電開關(guān)；5—輪轂；6—磁離合盤；7—步進(jìn)電機(jī)；8—軸；9—支架；10—板簧；11—動極片；12—靜極片；13—拉桿；14—拉線；15—金屬渦流板；16—線圈；17—鐵芯體；18—線圈。
具體實施方式
參見圖1，示出了本實用新型的第一實施方式。
該液位計包括一輪轂5，一磁離合盤6，及一步進(jìn)電機(jī)7，輪轂5與磁離合盤6安裝在一起，步進(jìn)電機(jī)7通過軸8與磁離合盤6連接。
該液位計的輪轂端設(shè)有液位信息采集裝置，步進(jìn)電機(jī)端設(shè)有平衡力感測裝置。本實用新型是對液位計的平衡力感測裝置所作的發(fā)明創(chuàng)造。
先說該液位計的輪轂端。輪轂5上卷繞有一鋼帶2，鋼帶2下端連接有浮子1。鋼帶2上沿縱向等距設(shè)有一排穿孔3，鋼帶2旁邊設(shè)有一光電開關(guān)4。當(dāng)鋼帶2隨浮子1上、下移動時，其上的穿孔3可以正好從光電開關(guān)4的相應(yīng)位置通過，從而光電開關(guān)4可以感知到該穿孔3。該帶有穿孔3的鋼帶2與光電開關(guān)4共同構(gòu)成本實用新型所述液位計的液位信息采集裝置。所述的穿孔3也可以是以其它規(guī)則方式布置于鋼帶上，光電采集器讀取到與之對應(yīng)的不同的穿孔3，則表示浮子位于某一高度的位置，這樣，通過鋼帶上的穿孔3的編碼信息，就可以知道浮子的位置。
現(xiàn)在，再來看該液位計的步進(jìn)電機(jī)端。步進(jìn)電機(jī)7的右端具有一拉桿13，拉桿13的的另一端通過一拉線14與一板簧10連接。板簧10的左端固定于一支架9，其右端與一線性位移傳感器相連。在本實施例中，所述線性位移傳感器具體采用的是一種電容式線性位移傳感器，其具有一動極片11及一靜極片12。其中動極片11固定于板簧10的右端。由于浮子1、鋼帶2、輪轂5、磁離合盤6、軸8、步進(jìn)電機(jī)7、拉桿13、拉線14及板簧10構(gòu)成一力平衡體系，所以浮子1相對液位距離發(fā)生變化時，其所受浮力也發(fā)生變化，這種浮力的變化將反映到板簧10，進(jìn)而使動極片11與靜極片12之間的距離發(fā)生變化，從而，該電容式線性位移傳感器將能感知到該變化。由于由動、靜極片11、12之間距離變化引起的電容式線性位移傳感器感知的電信號的變化與浮子1所受浮力具有固定的對應(yīng)關(guān)系，所以通過該裝置還可精確測量浮子所受浮力。
參見圖2，示出了本實用新型第二實施例，為簡便起見，僅示出了軸8及其以后的部分。其中，與第一實施例不同的是，所述線性位移傳感器為電渦流式線性位移傳感器，其包括一金屬渦流板15及一線圈16。所述金屬渦流板15為移動部，固定于步進(jìn)電機(jī)7的后端，所述線圈16為固定部。當(dāng)浮子所受浮力變化時，這種變化將反映到板簧10，進(jìn)而使金屬渦流板15與線圈16之間的距離發(fā)生變化，并在金屬渦流板15表面產(chǎn)生電渦流，該電渦流的渦流磁場將作用于線圈16，從而，該電渦流式線性位移傳感器將能感知到這種距離變化。由于由金屬渦流板15與線圈16之間距離的變化引起的電渦流式線性位移傳感器感知的電信號的變化與浮子1所受浮力具有固定的對應(yīng)關(guān)系，所以通過該裝置可精確測量浮子1所受浮力。
參見圖3，示出了本實用新型第三實施例，為簡便起見，也僅示出了軸8及其以后的部分。其中，與前述實施例不同的是，所述線性位移傳感器為差動電感式線性位移傳感器，其僅示出了一鐵芯體17及一線圈18，鐵芯體17作為導(dǎo)磁體，位于線圈18中，并作為移動部，固定于步進(jìn)電機(jī)7的后端，線圈18則為固定部。當(dāng)浮子所受浮力變化時，這種變化將反映到板簧10，進(jìn)而使鐵芯體17與線圈18之間的距離發(fā)生變化。此時，該差動電感式線性位移傳感器通過線圈18，將能感知到這種距離變化。由于由鐵芯體17與線圈18之間距離的變化引起的該差動電感式線性位移傳感器感知的電信號的變化與浮子1所受浮力具有固定的對應(yīng)關(guān)系，所以通過該裝置可精確測量浮子1所受浮力。
下面詳細(xì)描述該液位計的工作過程。
步進(jìn)電機(jī)7轉(zhuǎn)動，通過軸8帶動磁離合盤6旋轉(zhuǎn)，磁離合盤6進(jìn)而帶動輪轂5轉(zhuǎn)動。當(dāng)輪轂5轉(zhuǎn)動時，鋼帶2在輪轂5上或卷繞或松開，從而帶動浮子1上、下運動。這時，光電開關(guān)4將可通過鋼帶2上的穿孔3讀取到浮子1所在的位置。浮子1受重力及浮力的共同作用，將對所述力平衡體系產(chǎn)生一力矩，該力矩將作用于板簧10上。根據(jù)阿基米德浮力定律，浮子1在空氣中及不同密度液體中時產(chǎn)生的力矩不同，對板簧10的作用力也就不同，線性傳感器的移動部(動極片11、金屬渦流板15或鐵芯體17)與固定部(靜極片12、線圈16或線圈18)之間的距離會隨浮子1所受浮力的大小的不同而變化。通過測量該距離的變化將達(dá)到精確測量浮力的效果。這樣，通過對該平衡力的測量結(jié)果，或者說，根據(jù)線性位移傳感器感知的電信號的變化，將可知道浮子1是位于空氣中，液位上，還是液體間的界面上。這時，通過所述光電開關(guān)4感知的穿孔3的位置，將可得到精確的液位或界面。
實施例僅為說明本實用新型，而非對本實用新型的限制。凡在不脫離本實用新型原理的范圍內(nèi)對本實用新型所作的的各種修改和變通，都在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種液位計，包括浮子、懸掛件、輪轂、電機(jī)及力傳感器，其特征在于，所述力傳感器為一線性位移傳感器，其具有一固定部及一移動部，該液位計還包括一懸臂式板簧，其一端為固定端，另一端為浮動端，所述線性位移傳感器的移動部與所述板簧的浮動端連接，電機(jī)通過連接件與板簧連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位計，其特征在于，所述連接件包括一連接桿及一連接線，連接桿一端固定于電機(jī)或其支架上，另一端與連接線連接，連接線的另一端與板簧連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位計，其特征在于，所述線性位移傳感器為一電容式線性位移傳感器，所述的固定部為電容器的靜極片，所述的移動部為電容器的動極片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位計，其特征在于，所述線性位移傳感器為電渦流式線性位移傳感器，所述的固定部為一線圈，所述的移動部為一金屬渦流板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位計，其特征在于，所述線性位移傳感器為差動電感式線性位移傳感器，所述的固定部為電感器的線圈，所述的移動部為電感器的導(dǎo)磁體。
專利摘要本實用新型公開了一種液位計，其包括浮子、懸掛件、輪轂、電機(jī)及力傳感器，其中所述的力傳感器為一線性位移傳感器，其具有一固定部及一移動部，該液位計還包括一懸臂式板簧，其一端為固定端，另一端為浮動端，所述線性位移傳感器的移動部與所述板簧的浮動端連接，電機(jī)通過連接件與板簧連接。該液位計的測力結(jié)構(gòu)連接和使用非?？煽?，并可以實現(xiàn)高精度的浮力測量。
文檔編號G01F23/22GK2636206SQ0320719
公開日2004年8月25日 申請日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者范明軍 申請人:范明軍