專利名稱：一種基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器。
技術(shù)背景[0002]隨著科技的進(jìn)步和智能控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，液位測(cè)量在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，如水箱水塔，太陽能熱水器水箱，電熱水器水箱，下管道管網(wǎng)，化工等工業(yè)生產(chǎn)液體反應(yīng)池，傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車油箱油量測(cè)量(非嚴(yán)格意義上的水位，但原理和應(yīng)用有很大相似)。現(xiàn)在常見的液位測(cè)量方法有以下五種(1)超聲測(cè)距在水體上方固定超聲發(fā)射和接收裝置，使用超聲波測(cè)量液面距離變化，得到液位，但是這種測(cè)量方法成本較高，且需要安裝在寬敞的空間環(huán)境中；(2)壓力傳感根據(jù)液體深度變化導(dǎo)致壓力變化的原理，在水底放置壓力傳感器，根據(jù)壓力的變化計(jì)算出液位，對(duì)水質(zhì)要求較高，如有泥沙或水垢沉淀容易失準(zhǔn)甚至損壞，此外，由于一般安裝在水箱底，對(duì)密封性有一定要求；(3)浮子/浮球式 浮子式在機(jī)動(dòng)車油箱中有廣泛應(yīng)用，原理類似滑動(dòng)電阻器，通過浮子上下浮動(dòng)改變電阻；浮球式則是利用浮球的上下浮動(dòng)做機(jī)械開關(guān)，每個(gè)浮球可標(biāo)定一個(gè)液位，屬于機(jī)械測(cè)量方法， 浮子式的接觸式碳膜會(huì)隨使用時(shí)間而磨損，且不適用于水等導(dǎo)電液體，浮球式的機(jī)械開關(guān)對(duì)制作工藝有一定要求，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量點(diǎn)數(shù)受到一定限制。(4)電容傳感利用水(液體)作為兩電極之間的介質(zhì)，液面升降導(dǎo)致電容變化，通過阻容振蕩等方法檢測(cè)電容的變化即可檢測(cè)水位變化，這種測(cè)量的方法對(duì)水質(zhì)要求也較高，受泥沙和水垢的堵塞影響較大； (5)直流電極式在絕緣直立支撐結(jié)構(gòu)(如橡膠、環(huán)氧、塑料棒等)上每隔一定距離安裝一個(gè)電極，當(dāng)水漫過電極時(shí)，相當(dāng)于將該電極接地，從而可以短接測(cè)量電路電阻串中的一部分，改變電阻串的總電阻，從而通過阻容振蕩等其他方法檢測(cè)電阻串阻值變化得知水位變化，這種方式雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，在太陽能熱水器水箱傳感器中得以廣泛使用，但一旦電極表面結(jié)上少量水垢，增大接觸電阻，就會(huì)失效。由于熱水箱結(jié)水垢較快，因而故障率較高。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型提供了一種基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，它不但測(cè)量的準(zhǔn)確性高，出現(xiàn)故障的幾率小，而且提高液位傳感器的適應(yīng)性和使用壽命，增強(qiáng)實(shí)用性，同時(shí)減少了工藝復(fù)雜度和制造成本，且安裝使用方便，提高測(cè)量的精度，在較低成本下實(shí)現(xiàn)了液位線性連續(xù)測(cè)量。[0004]本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，它包括液位檢測(cè)電極、公共電極、參考電極和測(cè)量轉(zhuǎn)換單元，液位檢測(cè)電極、公共電極、參考電極相互平行，液位檢測(cè)電極、公共電極、參考電極的一端設(shè)有絕緣底座，液位檢測(cè)電極、公共電極、參考電極嵌入絕緣底座內(nèi)，在液位檢測(cè)電極、公共電極、參考電極的另一端設(shè)有電極支架，液位檢測(cè)電極、公共電極、參考電極都穿入電極支架內(nèi)，公共電極包括外管和測(cè)溫元件， 測(cè)溫元件位于外管內(nèi)，液位檢測(cè)電極、測(cè)溫元件、外管和參考電極一端的連接有輸出引線，3液位檢測(cè)電極的輸出引線、測(cè)溫元件的輸出引線、外管的輸出引線和參考電極的輸出引線依次穿過電極支架、引線套后分別與測(cè)量轉(zhuǎn)換單元的各輸入端口連接，液位檢測(cè)電極的上部暴露在外部，液位檢測(cè)電極的下部套有絕緣套I，液位檢測(cè)電極上部的長(zhǎng)度大于液位檢測(cè)電極下部的長(zhǎng)度，參考電極的上部套有絕緣套II，參考電極的下部暴露在外部，參考電極上部的長(zhǎng)度大于參考電極下部的長(zhǎng)度，液位檢測(cè)電極上部裸露部分的長(zhǎng)度與參考電極上部的絕緣套II的長(zhǎng)度相同，液位檢測(cè)電極下部的絕緣套I長(zhǎng)度與參考電極下部裸露部分長(zhǎng)度相同。[0005]所述的液位檢測(cè)電極為金屬棒，在液位檢測(cè)電極上套有的絕緣套I為橡膠、塑料或四氟乙烯。所述的公共電極的外管為金屬管，測(cè)溫元件為熱敏電阻。所述的參考電極為金屬棒，在參考電極上部套有的絕緣套II為橡膠、塑料或四氟乙烯。所述的絕緣底座為橡膠、塑料或四氟乙烯。所述的電極支架下方設(shè)有限位保護(hù)電極，限位保護(hù)電極的一端嵌入電極支架內(nèi)，限位保護(hù)電極的輸出引線依次穿過電極支架和引線套與測(cè)量轉(zhuǎn)換單元的輸入端口連接。所述的測(cè)量轉(zhuǎn)換單元將液位檢測(cè)電極和公共電極間的液體阻抗4、公共電極和參考電極間的液體阻抗&，兩者通過AD采集信號(hào)給MCU計(jì)算或同、反相比例放大器的運(yùn)算電路等方式相除，將液位變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)線性變化的信號(hào)輸出。[0006]本實(shí)用新型具有以下有益效果本實(shí)用新型所述基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，具有較強(qiáng)的抗水垢和測(cè)量介質(zhì)適應(yīng)能力，由液位檢測(cè)電極、公共電極和具有較短暴露部分、始終浸入待測(cè)液體的參考電極，并經(jīng)過MCU計(jì)算或同反向比例放大電路將兩者阻抗相除，使得傳感器輸出僅與測(cè)量電極浸入液體的深度成線性正比關(guān)系，簡(jiǎn)化了對(duì)傳感器輸出的后處理和非線性校正步驟，提高了測(cè)量精度，同時(shí)也消除液體成分、雜質(zhì)濃度、溫度、體積分布測(cè)量結(jié)果的影響，使得對(duì)不同液體測(cè)量時(shí)，同一輸出結(jié)果即表示同一液位，大大提高了測(cè)量結(jié)果的實(shí)用性。同時(shí)解決目前水位傳感技術(shù)中泥沙、水垢等實(shí)際情況帶來的測(cè)量失準(zhǔn)和故障問題，大大提高了該傳感器的可靠度、適應(yīng)能力、使用壽命和實(shí)用度，本實(shí)用新型通過液位檢測(cè)電極和參考電極測(cè)量液體分布阻抗，它具有超強(qiáng)的抗水垢能力，能在水垢覆蓋傳感器表面的情況下正常工作，并實(shí)現(xiàn)線性液位測(cè)量，超強(qiáng)的抗垢性能大大延長(zhǎng)了當(dāng)前熱水箱水位傳感器的使用壽命，大大降低了傳感器的報(bào)廢率，為國(guó)家和社會(huì)節(jié)約了大量資源和人力物力。本實(shí)用新型在電極支架的下方分別設(shè)有限位保護(hù)電極，限位保護(hù)電極的一端嵌入電極支架內(nèi)，限位保護(hù)電極的輸出引線依次穿過電極支架和引線套與測(cè)量轉(zhuǎn)換單元的輸入端口連接，這樣可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)，而且具有防止溢出的功能。


[0007]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
[0008]在圖1中，本實(shí)用新型公開了一種基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，它包括液位檢測(cè)電極1、公共電極、參考電極2和測(cè)量轉(zhuǎn)換單元3，液位檢測(cè)電極1、公共電極、參考電極 2相互平行，液位檢測(cè)電極1、公共電極、參考電極2的一端設(shè)有絕緣底座13，所述的絕緣底座13為橡膠、塑料或四氟乙烯，液位檢測(cè)電極1、公共電極、參考電極2嵌入絕緣底座13內(nèi)， 在液位檢測(cè)電極1、公共電極、參考電極2的另一端設(shè)有電極支架4，液位檢測(cè)電極1、公共電極、參考電極2都穿入電極支架4內(nèi)，公共電極包括外管5和測(cè)溫元件6，公共電極的外管5 為金屬管，測(cè)溫元件6為熱敏電阻，測(cè)溫元件6位于外管5內(nèi)，液位檢測(cè)電極1、測(cè)溫元件6、 外管5和參考電極2 —端的連接有輸出引線，液位檢測(cè)電極1的輸出引線7、測(cè)溫元件6的輸出引線8、外管5的輸出引線9和參考電極2的輸出引線10依次穿過電極支架4、引線套 11后分別與測(cè)量轉(zhuǎn)換單元3的各輸入端口連接，液位檢測(cè)電極1的上部暴露在外部，液位檢測(cè)電極1的下部套有絕緣套I 14，液位檢測(cè)電極1為金屬棒，在液位檢測(cè)電極1上套有的絕緣套I 14為橡膠、塑料或四氟乙烯，液位檢測(cè)電極1上部的長(zhǎng)度大于液位檢測(cè)電極1下部的長(zhǎng)度，參考電極2的上部套有絕緣套II 15，參考電極2為金屬棒，在參考電極2上部套有的絕緣套II 15為橡膠、塑料或四氟乙烯，參考電極2的下部暴露在外部，參考電極2上部的長(zhǎng)度大于參考電極2下部的長(zhǎng)度，液位檢測(cè)電極1上部裸露部分的長(zhǎng)度與參考電極2上部的絕緣套II 15的長(zhǎng)度相同，液位檢測(cè)電極1下部的絕緣套I 14長(zhǎng)度與參考電極2下部裸露部分長(zhǎng)度相同，電極支架4下方設(shè)有限位保護(hù)電極16，限位保護(hù)電極16的一端嵌入電極支架4內(nèi)，限位保護(hù)電極16的輸出引線12依次穿過電極支架4和引線套11與測(cè)量轉(zhuǎn)換單元3的輸入端口連接，測(cè)量轉(zhuǎn)換單元3將液位檢測(cè)電極1和公共電極間的液體阻抗Z1、公共電極和參考電極間的液體阻抗Z2,兩者通過AD采集信號(hào)給MCU計(jì)算或同、反相比例放大器的運(yùn)算電路等方式相除，將液位變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)線性變化的信號(hào)輸出。
權(quán)利要求1.一種基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，其特征是它包括液位檢測(cè)電極(1)、公共電極、參考電極⑵和測(cè)量轉(zhuǎn)換單元(3)，液位檢測(cè)電極(1)、公共電極、參考電極(2)相互平行，液位檢測(cè)電極(1)、公共電極、參考電極O)的一端設(shè)有絕緣底座(13)，液位檢測(cè)電極 (1)、公共電極、參考電極⑵嵌入絕緣底座(13)內(nèi)，在液位檢測(cè)電極(1)、公共電極、參考電極(2)的另一端設(shè)有電極支架G)，液位檢測(cè)電極(1)、公共電極、參考電極( 都穿入電極支架⑷內(nèi)，公共電極包括外管(5)和測(cè)溫元件(6)，測(cè)溫元件(6)位于外管(5)內(nèi)，液位檢測(cè)電極(1)、測(cè)溫元件(6)、外管( 和參考電極( 一端的連接有輸出引線，液位檢測(cè)電極(1)的輸出引線(7)、測(cè)溫元件(6)的輸出引線(8)、外管(5)的輸出引線(9)和參考電極 ⑵的輸出引線(10)依次穿過電極支架G)、引線套(11)后分別與測(cè)量轉(zhuǎn)換單元⑶的各輸入端口連接，液位檢測(cè)電極(1)的上部暴露在外部，液位檢測(cè)電極(1)的下部套有絕緣套 1(14)，液位檢測(cè)電極(1)上部的長(zhǎng)度大于液位檢測(cè)電極(1)下部的長(zhǎng)度，參考電極O)的上部套有絕緣套II (1 ，參考電極( 的下部暴露在外部，參考電極( 上部的長(zhǎng)度大于參考電極( 下部的長(zhǎng)度，液位檢測(cè)電極(1)上部裸露部分的長(zhǎng)度與參考電極( 上部的絕緣套11(1 的長(zhǎng)度相同，液位檢測(cè)電極(1)下部的絕緣套1(14)長(zhǎng)度與參考電極( 下部裸露部分長(zhǎng)度相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，其特征是所述的液位檢測(cè)電極(1)為金屬棒，在液位檢測(cè)電極(1)上套有的絕緣套1(14)為橡膠、塑料或四氟乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，其特征是所述的公共電極的外管(5)為金屬管，測(cè)溫元件(6)為熱敏電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，其特征是所述的參考電極(2)為金屬棒，在參考電極( 上部套有的絕緣套11(1 為橡膠、塑料或四氟乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，其特征是所述的絕緣底座 (13)為橡膠、塑料或四氟乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，其特征是所述的電極支架 ⑷下方設(shè)有限位保護(hù)電極(16)，限位保護(hù)電極(16)的一端嵌入電極支架⑷內(nèi)，限位保護(hù)電極(16)的輸出引線(12)依次穿過電極支架(4)和引線套(11)與測(cè)量轉(zhuǎn)換單元(3) 的輸入端口連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于液體阻抗測(cè)量液位的傳感器，液位檢測(cè)電極(1)、公共電極、參考電極(2)的兩側(cè)分別嵌入絕緣底座(13)和電極支架(4)內(nèi)，公共電極的測(cè)溫元件(6)位于外管(5)內(nèi)，液位檢測(cè)電極(1)、測(cè)溫元件(6)、外管(5)和參考電極(2)的各輸出引線(10)依次穿過電極支架(4)、引線套(11)后分別與測(cè)量轉(zhuǎn)換單元(3)的各輸入端口連接，液位檢測(cè)電極(1)上部的長(zhǎng)度大于下部的長(zhǎng)度，參考電極(2)上部的長(zhǎng)度大于下部的長(zhǎng)度，液位檢測(cè)電極(1)上部裸露部分的長(zhǎng)度與參考電極(2)上部的絕緣套II(15)的長(zhǎng)度相同，液位檢測(cè)電極(1)下部的絕緣套I(14)長(zhǎng)度與參考電極(2)下部裸露部分長(zhǎng)度相同。
文檔編號(hào)G01F23/24GK202255546SQ201120078290
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者錢建麟, 錢礫, 顧益建 申請(qǐng)人:泰州市瑞芝電子有限公司