專利名稱：電容式物位傳感器的輔助電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)一測(cè)量裝置的改進(jìn)裝置，具體是一些以電容或?qū)Ъ{為測(cè)量參 數(shù)的物(液)位測(cè)量傳感器的輔助電極。尤其是柔性測(cè)量傳感器的柔性輔助電 極。
背景技術(shù)：
在工業(yè)領(lǐng)域常用的物(液)位測(cè)量傳感器中，有一種常用的測(cè)量方法是以 深入料倉(cāng)(罐)中的一根導(dǎo)電體作為主測(cè)量極，簡(jiǎn)稱主極；以導(dǎo)電或內(nèi)部含有 導(dǎo)電體的倉(cāng)(罐)壁作為另一極，位于兩極之間不同高度的物(液)料會(huì)影響 兩極形成的電容、電阻或?qū)Ъ{的大小，通過(guò)測(cè)量這個(gè)電容、電阻或?qū)Ъ{的變化
量，就可以檢測(cè)出倉(cāng)(罐)內(nèi)物(液)位的高度，如中國(guó)專利00215270. 3所提 供的測(cè)量方案。但是，在有的情況下，由于料倉(cāng)(罐)的橫向跨度太大，使兩 極間的距離過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致輸出的電容、電阻或?qū)Ъ{的信號(hào)太弱，容易受到外界的 干擾，影響了測(cè)量的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確性，在被測(cè)物料的介電系數(shù)與空倉(cāng)(罐)比 較接近的情況下，這個(gè)后果更加嚴(yán)重。
中國(guó)專利01243602. X及專利02110211. 2分別公開(kāi)了兩種適應(yīng)不同性質(zhì)的 物料、具有分段電極結(jié)構(gòu)的料位傳感器，依靠分別檢測(cè)各分段電極與倉(cāng)(罐) 壁之間的電容(或?qū)Ъ{)參數(shù)，來(lái)提高物位測(cè)量的精度。由于每段電極較短， 其與倉(cāng)壁之間的電容(或?qū)Ъ{)信號(hào)更小，更易受到環(huán)境波動(dòng)的影響，因此對(duì) 主電極與倉(cāng)(罐)壁之間的距離要求更高，距離較大時(shí)將導(dǎo)致料位傳感器不能 正常工作。
在被測(cè)物料比較純凈，流動(dòng)性較好如成品液，被測(cè)料罐較小如普通油箱的 情況下，美國(guó)專利US005103368A給出了一種帶剛性輔助電極的分段電容傳感器 的解決方案，可以提高物位測(cè)量的精度。但此方案對(duì)于流動(dòng)性較差如原油、粉 料等及工業(yè)上需要物位測(cè)量的各種高、大料倉(cāng)(罐)卻不適用，沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值。 一方面，流動(dòng)性較差的物料可能堵塞在兩極之間，另一方面，剛性的外部連續(xù) 電極，可能因過(guò)于笨重，難于安裝運(yùn)輸，而失去其應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種與 電容式物位傳感器伴裝，安裝、運(yùn)輸方便，能夠增強(qiáng)上述電容式傳感器測(cè)量信 號(hào)的電容式物位傳感器的輔助電極。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是
一種電容式物位傳感器的輔助電極，其包括 (1)至少一條長(zhǎng)度與伴裝電容式物位傳感器主極的長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)?，具有柔?的導(dǎo)電鋼索；
.(2)若干個(gè)由非導(dǎo)電材料制成的絕緣支架，用于將傳感器的主極與所述柔 性的導(dǎo)電鋼索沿物位測(cè)量的方向均勻地隔離開(kāi)來(lái)；絕緣支架的兩端中至少有一 端通過(guò)連接端子與所述柔性的導(dǎo)電鋼索或主極固定。
本發(fā)明這樣的輔助電極與傳感器主極配合，測(cè)量介質(zhì)的物位時(shí)，獲得的信 號(hào)明顯提高，有利于提高物位測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
本發(fā)明在上述方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)用于測(cè)量一些特定介質(zhì)時(shí)，如油品等，為 保證測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，增設(shè)了
(3)若干筒狀或環(huán)狀電極單元，.由至少一條所述的柔性導(dǎo)電鋼索將若干帶 絕緣支架或不帶絕緣支架的筒狀或環(huán)狀電極單元連接在一起，整體上形成一個(gè) 柔性輔助電極。解決信號(hào)不強(qiáng)和鋼索易于打結(jié)的問(wèn)題。
本發(fā)明上述方案中所說(shuō)的筒狀電極單元環(huán)繞傳感器主極，可以由剛性的網(wǎng) 孔狀或柵狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，基本上沒(méi)有伸縮量；也可以由彈簧狀或者柔性的 篩網(wǎng)狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，是具有伸縮性和柔軟性的結(jié)構(gòu)。采用具有伸縮性和柔 軟性的筒狀輔助電極單元結(jié)構(gòu)，可以獲得進(jìn)一步的好處即提供整個(gè)輔助電極 較大的伸縮性和柔軟性，為安裝和運(yùn)輸提供更大的方便。
本發(fā)明由于采用柔性輔助電極，其與電容式物位傳感器伴裝，通過(guò)主動(dòng)地 拉近與傳感器的主極的距離，形成電容傳感器的兩個(gè)電極，對(duì)照現(xiàn)有技術(shù)，本 發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，安裝、運(yùn)輸方便，大幅提高了測(cè)量電容的信號(hào)，增加了其物位 測(cè)量的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確性。特別適用于做對(duì)一些電容或?qū)Ъ{為測(cè)量參數(shù)的各種柔 性物(液)位測(cè)量傳感器的柔性輔助電極，不論這些測(cè)量傳感器采用的是連續(xù) 測(cè)量方式，還是分段式測(cè)量方式。
本發(fā)明在電容式物位傳感器主極為剛性的條件下，還提供了一種另外的技 術(shù)方案，其主要由絕緣支架及環(huán)繞傳感器主極的剛性筒狀電極單元組成，筒狀 電極單元電連接作為輔助電極，絕緣支架的數(shù)量可以根據(jù)筒狀電極的數(shù)量確定， 盡可能減少，極限情況是，與主極伴裝的剛性筒狀電極單元只為一個(gè)，其長(zhǎng)度 與主極大體相等，而將筒狀電極與主極隔離開(kāi)的絕緣支架至少需要有兩個(gè)。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述
圖中的標(biāo)號(hào)是l.導(dǎo)電鋼索，2.絕緣支架，3.筒狀電極單元，3'.環(huán)狀電 極單元，4.傳感器主極，5.連接端子。
圖1是本發(fā)明的一種絕緣支架示意圖。
圖2是本發(fā)明一種導(dǎo)電鋼索和傳感器主極通過(guò)絕緣支架隔離開(kāi)來(lái)的一個(gè)實(shí)
施例的示意圖。
圖3是本發(fā)明的一種剛性筒狀電極單元通過(guò)導(dǎo)電鋼索、絕緣支架與傳感器 主極連接的一個(gè)實(shí)施例示意圖。
圖4是圖3中的剛性筒狀電極單元示意圖。
圖5是本發(fā)明的一種彈簧狀的筒狀電極單元通過(guò)導(dǎo)電鋼索、絕緣支架與傳 感器主極連接的一個(gè)實(shí)施例示意圖。
圖6是圖5中的彈簧狀筒狀電極單元示意圖。
圖7是本發(fā)明的一種環(huán)狀電極單元通過(guò)導(dǎo)電鋼索、絕緣支架與傳感器主極
連接的一個(gè)實(shí)施例示意圖。
圖8是本發(fā)明的一種剛性筒狀電極單元在高度方向上相互隔離的實(shí)施例的
示意圖。
圖9是本發(fā)明的一種簡(jiǎn)化的彈簧狀的筒狀電極單元通過(guò)導(dǎo)電鋼索、絕緣支
架與傳感器主極連接的一個(gè)實(shí)施例示意圖。
圖10是本發(fā)明的一個(gè)簡(jiǎn)化的剛性筒狀電極單元通過(guò)絕緣支架與傳感器主
極連接的一個(gè)實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種電容式物位傳感器的輔助電極，包括
(1)至少一條長(zhǎng)度與伴裝的電容式物位傳感器主極4的長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)?，具?br> 柔性的導(dǎo)電鋼索l。導(dǎo)電鋼索l一般為兩條或者三條。
(2)若干個(gè)由非導(dǎo)電材料制成的絕緣支架2，如圖l所示的結(jié)構(gòu)，用于將 傳感器主極4與所述柔性的導(dǎo)電鋼索1沿物位測(cè)量的方向均勻地隔離開(kāi)來(lái)。絕 緣支架2將導(dǎo)電鋼索1或者筒狀電極與物位傳感器主極隔離開(kāi)。絕緣支架2的 兩端中至少有一端通過(guò)連接端子5與所述柔性的導(dǎo)電鋼索1或傳感器主極4固 定。如圖2所示的結(jié)構(gòu)。
這樣傳感器主極4在與導(dǎo)電鋼索1輔助電極配合測(cè)量介質(zhì)的物位時(shí)，獲得 的信號(hào)將明顯提高，有利于提高物位測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
本發(fā)明將上述由傳感器主極4與導(dǎo)電鋼索1輔助電極構(gòu)成的物位傳感器用 于測(cè)量一些特定信號(hào)較少的介質(zhì)時(shí)，如油品等，由于輔助電極僅僅是若干條簡(jiǎn) 單的導(dǎo)電鋼索，其與傳感器主極之間的信號(hào)太小，不足以保證測(cè)量的準(zhǔn)確度和 穩(wěn)定性，而且，若干孤立的導(dǎo)電鋼索，沒(méi)有有效的限定、支撐，在液流的作用 下很容易打結(jié)、變形，不利于測(cè)量的均勻性和穩(wěn)定性。為此，本發(fā)明在前述方 案的基礎(chǔ)上，增設(shè)了若干環(huán)繞傳感器主極的筒狀電極單元3或環(huán)狀電極單元3 '，由至少一條所述的柔性導(dǎo)電鋼索1將若干帶絕緣支架2或不帶絕緣支架的 筒狀電極單元3或環(huán)狀電極單元3'連接在一起，整體上形成一個(gè)柔性輔助電 極。這樣，可解決信號(hào)不強(qiáng)和導(dǎo)電鋼索易于打結(jié)的問(wèn)題。如圖3、圖5、圖7、 圖8、圖9所示。
本發(fā)明筒狀電極單元3可以由剛性的網(wǎng)孔狀或柵狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，基本 上沒(méi)有伸縮量；也可以由彈簧狀或者柔性的篩網(wǎng)狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，是具有伸 縮性和柔軟性的結(jié)構(gòu)。
從圖3、圖4中可以看出，在本發(fā)明方案中，由至少一條上述的導(dǎo)電鋼索1 將若干帶絕緣支架2或不帶絕緣支架的剛性筒狀電極單元301連接在一起，整 體上形成一個(gè)柔性輔助'電極，每個(gè)剛性筒狀輔助電極單元301可以由網(wǎng)孔狀或 柵狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，如圖4所示，是基本沒(méi)有伸縮量的。在筒狀電極單元為 剛性的情況下，其與導(dǎo)電鋼索的連接方式，既可以采用相鄰的筒狀電極單元相 互接觸，彼此支撐的連接方式，所有筒狀電極單元通過(guò)連接端子5至少跟一條 共同的導(dǎo)電鋼索電連接，起到強(qiáng)化電連接的作用，如圖3所示；導(dǎo)電鋼索的一 端與上部的法蘭固定連接，另一端與最底部的筒狀電極單元固定連接，與中間
的其它筒狀電極單元可以是固定連接，這里所說(shuō)的固定連接是指連接端子5與
導(dǎo)電鋼索上的某一點(diǎn)固定連接在一起，不能在導(dǎo)電鋼索方向上滑動(dòng)；也可以是 活動(dòng)連接，這里所說(shuō)的活動(dòng)連接指連接端子5可在導(dǎo)電鋼索方向滑動(dòng)，如導(dǎo)電
鋼索1通過(guò)連接端子5上的小孔滑動(dòng)，整體上形成一柔性的筒狀輔助電極，可
以在筒狀電極兩端采用臼頭、臼碗的配合方式，以減少彼此間的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。如
圖3、圖4所示的方案。
本發(fā)明在筒狀電極單元3為剛性的情況下，其與導(dǎo)電鋼索的連接方式，還 可以采用相鄰的筒狀電極單元彼此不相互接觸，每個(gè)筒狀電極單元301，通過(guò) 連接端子5與至少兩條共同導(dǎo)電鋼索牢固連接，依靠導(dǎo)電鋼索彼此定位，依靠 相鄰?fù)矤铍姌O單元之間的空隙提供柔性，共同導(dǎo)電鋼索的頂端與上部的法蘭盤(pán) 連接，對(duì)整個(gè)柔性輔助電極起到支撐作用，如圖8所示。
從圖5、圖6中可以看出，本發(fā)明筒狀電極單元還可以由由彈簧狀或者柔 性的篩網(wǎng)狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，是具有伸縮性和柔軟性的結(jié)構(gòu)。采用具有伸縮性 和柔軟性的筒狀電極單元結(jié)構(gòu)，可以獲得進(jìn)一步的好處即提供整個(gè)輔助電極 較大的伸縮性和柔軟性，為安裝和運(yùn)輸提供更大的方便。在筒狀電極單元為具 有伸縮性及柔韌性的情況下，如圖6所示的彈簧狀的筒狀電極單元302，其與 連接導(dǎo)電鋼索的連接方式，既可以釆用相鄰的筒狀電極單元302之間相互接觸， 如圖5所示；也可以釆用相鄰的筒狀電極單元302之間保持一定空隙的方式， 進(jìn)一步地對(duì)于上述筒狀電極單元為具有伸縮性及柔韌性結(jié)構(gòu)的物位傳感器的柔 性輔助電極的解決方案中，整體上還可以簡(jiǎn)化為一個(gè)筒壁由柔性或彈簧性材料 構(gòu)成，如圖9所示。電極的上端沿和下端沿分別通過(guò)至少兩個(gè)連接端子5，與 至少一條鋼索固定連接，在展開(kāi)正式應(yīng)用時(shí)整個(gè)電極的長(zhǎng)度依靠連接的鋼索長(zhǎng) 度確定，為了保持整個(gè)電極的均勻性，在筒狀電極的上端沿和下端沿之間，在 筒狀電極的不同高度，分別通過(guò)連接端子彈簧5將與相應(yīng)位置的鋼索固定連接， 從而達(dá)到對(duì)彈簧狀筒壁進(jìn)行定位的作用。其共同的一個(gè)特征是，具有伸縮性的 筒狀電極單元的上沿及下沿分別通過(guò)至少兩個(gè)連接端子，與至少兩條鋼索 固定連接，在展開(kāi)正式應(yīng)用時(shí)，每個(gè)筒狀電極單元通過(guò)連接端子5在鋼索上的 位置，限定筒狀電極單元的位置。柔性的筒狀電極單元的長(zhǎng)度在正常使用時(shí)靠 與其連接的導(dǎo)電鋼索沿物位測(cè)量的方向進(jìn)行定位。
本發(fā)明進(jìn)一步地在上述的由相鄰的筒狀電極單元彼此不相互接觸的方案
中，我們可以將每個(gè)筒狀的電極單元化為一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)，如圖7所示的結(jié)構(gòu)。 圖7是本發(fā)明的一種環(huán)狀電極單元3'，通過(guò)導(dǎo)電鋼索、絕緣支架與傳感器主 極連接的一個(gè)實(shí)施例示意圖。
本發(fā)明對(duì)于剛性傳感器主極，其所需要的輔助測(cè)量電極，不需要特別的柔 性設(shè)計(jì)，所以，起固定和支撐作用的導(dǎo)電鋼索1不是必須的；只需要用絕緣支 架2將傳感器主極4與一個(gè)或若干個(gè)環(huán)繞傳感器主極的筒狀電極單元303分開(kāi) 即可， 一個(gè)或若干個(gè)筒狀電極單元303總長(zhǎng)與傳感器主極基本相同。如圖10 所示，實(shí)施例給出了由一個(gè)筒狀電極303與兩個(gè)支架組成的剛性輔助電極方案。
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明并非窮盡性的，本發(fā)明不應(yīng)被限制為以上 所公開(kāi)的精確形式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以進(jìn) 行各種等同的修改和替換，這樣的修改和替換應(yīng)視為被該發(fā)明所涵蓋。此外， 在此所提供的本發(fā)明的原理也可應(yīng)用于其它領(lǐng)域，而不必局限于電容式物(液) 為傳感器。上述各個(gè)實(shí)施例的元素可任意組合在一起，以便提供進(jìn)一步的實(shí)施 例。
此外，不應(yīng)將所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)闡釋或?qū)⒈景l(fā)明限制到本說(shuō)明中 公開(kāi)的特定實(shí)施例，除非以上詳細(xì)說(shuō)明清楚地限定了此術(shù)語(yǔ)。因此，本發(fā)明的 實(shí)際范圍應(yīng)該涵蓋所述實(shí)施例及根據(jù)權(quán)利要求實(shí)施的所有等同形式。
權(quán)利要求
1.一種電容式物位傳感器的輔助電極，其特征是其包括(1)至少一條長(zhǎng)度與伴裝電容式物位傳感器主極的長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)?，具有柔性的?dǎo)電鋼索；(2)若干個(gè)由非導(dǎo)電材料制成的絕緣支架，用于將傳感器的主極與所述柔性的導(dǎo)電鋼索沿物位測(cè)量的方向隔離開(kāi)來(lái)；絕緣支架的兩端中至少有一端通過(guò)連接端子與所述柔性的導(dǎo)電鋼索或主極固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式物位傳感器的輔助電極，其特征是其還設(shè)有 若干筒狀或環(huán)狀電極單元，由至少一條所說(shuō)的柔性導(dǎo)電鋼索將若干帶絕緣支架 或不帶絕緣支架的筒狀或環(huán)狀電極單元電連接在一起，整體上形成柔性輔助電 極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式物位傳感器的輔助電極，其特征是筒狀電極 單元由剛性的網(wǎng)孔狀或柵狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，相鄰?fù)矤铍姌O單元依靠與導(dǎo)電鋼 索的活動(dòng)連接或者依靠導(dǎo)電鋼索為相鄰?fù)矤铍姌O單元所提供的空隙產(chǎn)生輔助電 極整體所需要的柔性，所有筒狀電極單元與導(dǎo)電鋼索電連接，整體上構(gòu)成一柔 性輔助電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式物位傳感器的輔助電極，其特征是筒狀電極 單元由柔性的彈簧狀或者篩網(wǎng)狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，具有伸縮性和柔軟性結(jié)構(gòu)， 所有筒狀電極單元與導(dǎo)電鋼索電連接，整體上構(gòu)成一柔性輔助電極。
5. —種電容式物位傳感器主極的輔助電極，其特征是有至少一個(gè)環(huán)繞傳感器 主極的筒狀電極，以及至少兩個(gè)將剛性傳感器主極與筒狀電極定位且電隔離的 絕緣支架，筒狀電極整體長(zhǎng)度與傳感器主極相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電容式物位傳感器的輔助電極，其包括至少一條長(zhǎng)度與傳感器主極的長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)?，具有柔性的?dǎo)電鋼索；若干個(gè)由非導(dǎo)電材料制成的絕緣支架，絕緣支架的兩端中至少有一端通過(guò)連接端子與所述柔性的導(dǎo)電鋼索或主極固定。其還設(shè)有若干筒狀或環(huán)狀電極單元，由至少一條所說(shuō)的柔性導(dǎo)電鋼索將若干帶絕緣支架或不帶絕緣支架的筒狀或環(huán)狀電極單元電連接在一起，整體上形成柔性輔助電極。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，安裝、運(yùn)輸方便，大幅提高了測(cè)量電容的信號(hào)，增加了其物位測(cè)量的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確性。特別適用于做對(duì)一些電容或?qū)Ъ{為測(cè)量參數(shù)的各種柔性物位測(cè)量傳感器的柔性輔助電極。
文檔編號(hào)G01F23/26GK101373149SQ200810138690
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者唐麗莉, 朱更君, 李安星, 李文琦, 王其明, 趙雙科 申請(qǐng)人:威海海和科技有限責(zé)任公司