專利名稱：基于巨磁阻傳感器的非接觸式液位測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液位測量，具體而言，涉及一種基于巨磁阻傳感器的非接觸式液位測量儀。
背景技術(shù)：
液位測量儀在很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。包括機車油箱，鍋爐，石油和化工產(chǎn)業(yè)， 飲料，污水處理，太陽能熱水器等很多方面需要液位的檢測。目前市場上常見的磁感應(yīng)液位測量儀大多數(shù)是利用磁性浮子控制干簧管內(nèi)磁性 開關(guān)觸點通斷或者控制磁性翻板的原理。由于常用的磁性開關(guān)靈敏度低，通常只能采用通 和斷兩種狀態(tài)。這種開關(guān)式液位測量儀通常只能檢測一個或者幾個點的液位。液位高度的 分辨率由磁性開關(guān)的數(shù)量決定，比如公開號為CN2302506和CN1351M9的兩份專利所采用 的磁感應(yīng)標(biāo)尺。另外，這種磁性開關(guān)式的液位測量儀需要利用磁性浮子和磁性開關(guān)之間的 磁性耦合，而這種耦合在浮子上所產(chǎn)生的力容易導(dǎo)致浮子的卡位。有些情況下，只知道幾個 點的液位是不夠的，需要實時的液位的精確測量。目前市場上超聲波和光電液位測量儀可 用來精確測量液位。但是這兩者安裝較為復(fù)雜，并且成本較高。因此，需要一種能夠精確測量液位的、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的液位測量儀。巨磁阻傳感器是用來檢測磁場大小的傳感器。巨磁阻傳感器具有成本低，穩(wěn)定性 高，靈敏度高等特點。當(dāng)一組巨磁阻傳感器陣列和磁性浮子相結(jié)合時，可以利用傳感器檢測 到的鐵磁浮子周圍的磁場大小精確計算出液位的位置。由于其高靈敏度特點，該液位測量 儀所能檢測的液位高度的分辨率遠小于傳感器之間的間距。巨磁阻傳感器由于磁性部分體 積很小，傳感器本身產(chǎn)生的磁場對磁性浮子幾乎沒有作用力，從而不易引起浮子卡位。這種 液位測量儀采用非接觸式，所有電子部件都在容器外面，使用靈活，可靠性高。本發(fā)明的發(fā)明人意識到，可以利用巨磁阻傳感器來構(gòu)造一種新型液位測量儀，以 解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供了一種液位測量儀，包括插入到容器中的耐腐蝕管，該耐 腐蝕管包括與容器中的液體相通的小孔；鐵磁浮子，置于耐腐蝕管內(nèi)，并且在豎直方向上磁 化；長條形電路板，在該長條形電路板的豎直方向均勻分布若干巨磁阻傳感器，用于檢測鐵 磁浮子的磁場；以及信號處理模塊，耦合到電路板，其中將巨磁阻傳感器檢測到的磁場信號 輸入到信號處理模塊，從中提取兩個最強的磁場信號，根據(jù)這兩個信號所對應(yīng)的巨磁阻傳 感器的位置和兩個信號的強度值，得到液面位置。本發(fā)明的第二方面提供了一種液位測量方法，包括提供插入到容器中的耐腐蝕 管，該耐腐蝕管包括與容器中的液體相通的小孔；提供鐵磁浮子，置于耐腐蝕管內(nèi)，并且在 豎直方向上磁化；提供長條形電路板，在該長條形電路板的豎直方向均勻分布若干巨磁阻 傳感器，用于檢測鐵磁浮子的磁場；以及從巨磁阻傳感器檢測到的磁場信號中提取兩個最強的磁場信號，根據(jù)這兩個信號所對應(yīng)的巨磁阻傳感器的位置和兩個信號的強度值，得到 液面位置。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的液位測量儀的結(jié)構(gòu)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鐵磁浮子的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式下面參考

本發(fā)明的一般性原理。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的液位測量儀的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實 施例的液位測量儀包括一根插入到容器中的耐腐蝕管1。耐腐蝕管內(nèi)部放置一個鐵磁浮子 2，該鐵磁浮子可以是磁性材料做成的空心小球。該小球的一端加上一些重物11，使得小球 浮在液面上時始終保持豎直方向12，即小球的磁化方向，如圖2所示。這樣，位于容器外的 巨磁阻傳感器所檢測到的磁場不會因為小球方向的改變而改變。耐腐蝕管底部有一個和液 體相通的小孔3，保證耐腐蝕管1內(nèi)部的液面和容器中液面相平。小孔3的形狀可以被形成 為使得浮子不會離開耐腐蝕管1，例如，可以是直徑小于浮子2的圓孔，或者是具有網(wǎng)狀隔 離物的小孔。根據(jù)本發(fā)明實施例的液位測量儀還包括一塊長條形電路板5，在電路板的豎直方 向均勻分布若干巨磁阻傳感器4。傳感器4之間的間隔由鐵磁浮子2的磁場強度和傳感器 4的靈敏度決定，原則是鐵磁浮子2處于任意位置時，保證有兩個巨磁阻傳感器4能測到足 夠強的信號。通常，這個間隔為幾厘米到幾十厘米。將巨磁阻傳感器4檢測到的磁場信號輸入到信號處理模塊6。該信號處理模塊6 可以集成在電路板5上。從巨磁阻傳感器4測得的磁場強度信號中提取兩個最強的信號， 根據(jù)這兩個信號所對應(yīng)的巨磁阻傳感器4的位置和兩個信號的強度值，可以得到鐵磁浮子 2所在的豎直方向的坐標(biāo)，即液面位置9。例如，假設(shè)對應(yīng)于最強磁場信號的兩個傳感器的位置坐標(biāo)分別為Z1和 ，測得的 磁場強度分別為B1和4。那么液面坐標(biāo)近似為
權(quán)利要求
1.一種液位測量儀，包括插入到容器中的耐腐蝕管(1)，該耐腐蝕管(1)包括與容器中的液體相通的小孔(3)； 鐵磁浮子0)，置于耐腐蝕管內(nèi)，并且在豎直方向上磁化；長條形電路板(5)，在該長條形電路板(5)的豎直方向均勻分布若干巨磁阻傳感器 G)，用于檢測鐵磁浮子⑵的磁場；以及信號處理模塊(6)，耦合到電路板(5)，其中將巨磁阻傳感器(4)檢測到的磁場信號輸入到信號處理模塊(6)，從中提取兩個最強 的磁場信號，根據(jù)這兩個信號所對應(yīng)的巨磁阻傳感器(4)的位置和兩個信號的強度值，得 到液面位置(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位測量儀，其中巨磁阻傳感器(4)之間的間隔由鐵磁浮子 (2)的磁場強度和巨磁阻傳感器的靈敏度決定，使得當(dāng)鐵磁浮子(2)處于任意位置時， 至少有兩個巨磁阻傳感器(4)能測到足夠強的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位測量儀，其中所述鐵磁浮子是磁性材料制成的空心小 球，并且在所述空心小球的一端加有重物(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位測量儀，其中當(dāng)對應(yīng)于兩個最強磁場信號的兩個巨磁阻 傳感器的位置坐標(biāo)分別為Z1和^，兩個最強磁場信號的強度值分別為B1和化時，液面 位置(9)的坐標(biāo)為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位測量儀，其中通過對鐵磁浮子O)的磁場進行數(shù)值模擬 來計算液面位置(9)與兩個最強磁場信號的強度值和對應(yīng)于兩個最強磁場信號的巨磁阻 傳感器(4)位置之間的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位測量儀，其中通過實際液面測量獲得液面位置(9)與兩 個最強磁場信號的強度值和對應(yīng)于兩個最強磁場信號的巨磁阻傳感器(4)位置之間的關(guān) 系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位測量儀，其中所述耐腐蝕管(1)和電路板( 利用支撐 物(7)在頂部固定在一起，或者所述耐腐蝕管(1)和電路板( 分別固定在容器內(nèi)壁和外壁。
8.一種液位測量方法，包括提供插入到容器中的耐腐蝕管(1)，該耐腐蝕管(1)包括與容器中的液體相通的小孔⑶；提供鐵磁浮子0)，置于耐腐蝕管內(nèi)，并且在豎直方向上磁化； 提供長條形電路板(5)，在該長條形電路板(5)的豎直方向均勻分布若干巨磁阻傳感 器G)，用于檢測鐵磁浮子⑵的磁場；以及從巨磁阻傳感器(4)檢測到的磁場信號中提取兩個最強的磁場信號，根據(jù)這兩個信號 所對應(yīng)的巨磁阻傳感器的位置和兩個信號的強度值，得到液面位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液位測量方法，其中巨磁阻傳感器(4)之間的間隔由鐵磁浮 子的磁場強度和巨磁阻傳感器的靈敏度決定，使得當(dāng)鐵磁浮子( 處于任意位置 時，至少有兩個巨磁阻傳感器(4)能測到足夠強的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液位測量方法，其中所述鐵磁浮子是磁性材料制成的空心 小球，并且在所述空心小球的一端加有重物(11)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液位測量方法，其中當(dāng)對應(yīng)于兩個最強磁場信號的兩個巨 磁阻傳感器(4)的位置坐標(biāo)分別為Z1和^，兩個最強磁場信號的強度值分別為B1和化時， 液面位置(9)的坐標(biāo)為
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液位測量方法，其中通過對鐵磁浮子( 的磁場進行數(shù)值模 擬來計算液面位置(9)與兩個最強磁場信號的強度值和對應(yīng)于兩個最強磁場信號的巨磁 阻傳感器(4)位置之間的關(guān)系。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液位測量方法，其中通過實際液面測量獲得液面位置(9)與 兩個最強磁場信號的強度值和對應(yīng)于兩個最強磁場信號的巨磁阻傳感器(4)位置之間的 關(guān)系。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液位測量方法，其中所述耐腐蝕管⑴和電路板(5)利用支 撐物(7)在頂部固定在一起，或者所述耐腐蝕管(1)和電路板( 分別固定在容器內(nèi)壁和外壁。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液位測量儀，包括插入到容器中的耐腐蝕管(1)，該耐腐蝕管(1)包括與容器中的液體相通的小孔(3)；鐵磁浮子(2)，置于耐腐蝕管內(nèi)，并且在豎直方向上磁化；長條形電路板(5)，在該長條形電路板(5)的豎直方向均勻分布若干巨磁阻傳感器(4)，用于檢測鐵磁浮子(2)的磁場；以及信號處理模塊(6)，耦合到電路板(5)，其中將巨磁阻傳感器(4)檢測到的磁場信號輸入到信號處理模塊(6)，從中提取兩個最強的磁場信號，根據(jù)這兩個信號所對應(yīng)的巨磁阻傳感器(4)的位置和兩個信號的強度值，得到液面位置。
文檔編號G01F23/72GK102121844SQ20101000202
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者李臻 申請人:李臻