專利名稱：一種液面高度檢測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種液面高度檢測方法及其裝置，尤其是用振動頻率或周期確定液面高度的方法及裝置。
現(xiàn)有的液位檢測方法主要有以下幾類1.利用透明玻璃管直接觀察液面位置;
2.利用浮子間接確定液面位置;
3.根據(jù)底部壓力計算液面高度;
4.利用超聲技術(shù)，根據(jù)聲波行程確定液面高度。
這些檢測方法或是受容器及安裝條件的限制，檢測精度不高，或是需要將傳感器與液面直接接觸，在很多情況下無法采用，或是儀表結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，可靠性差。而所有這些液位檢測方法有一個共同的不足是都不適用于需要實時監(jiān)控的非穩(wěn)定系統(tǒng)中。
本發(fā)明針對上述不足，提出了一種用振動原理測定液面高度的方法，并利用此方法設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，且可以在任何條件下使用的實時監(jiān)控的液位計。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是利用不與液面接觸的激振器的振動頻率或周期T確定被測液面高度h，h與ω1的關(guān)系為h＝Kf(ω)，其中k、為條件系數(shù)。
根據(jù)上述原理本發(fā)明提供了一種振動液位計，其特征是液位計由內(nèi)管(1)、外管(2)以及安裝在內(nèi)、外管之間的激振器(3)和傳感器(4)組成。激振器(3)和傳感器(4)的環(huán)形線圈(31)、(41)部分固聯(lián)在內(nèi)管(1)的外壁上，激振器(3)和傳感器(4)的環(huán)形磁鋼(32)、(42)固定在外管(2)的內(nèi)壁上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)點與積極效果在于(1)本發(fā)明中提出的利用振動原理測量液面高度的方法，是這一領(lǐng)域中的首創(chuàng)發(fā)明，它為人們提供了一種全新的思維方法及技術(shù)解決方案。
(2)本發(fā)明提供的振動液位器測量準(zhǔn)確，其精度可達0.1%以上。
(3)振動液位器中的傳感器、激振器與液體不接觸，因此可用于檢測具有高度腐蝕或毒性很大的介質(zhì)，介質(zhì)溫度范圍可在-20℃到100℃之間。
(4)不存在象超聲測量儀中發(fā)生的器件老化問題，因此可長期可靠工作。
(5)工作響應(yīng)快，可在小于0.1秒的時間內(nèi)準(zhǔn)確捕捉液面高度，因此能可靠地用在需要實時監(jiān)控系統(tǒng)中或很不穩(wěn)定的場合。
(6)本發(fā)明測量裝置，可以使用在其它許多測量儀表之中。并作為核心部件，如排污流量計。


圖1本發(fā)明的邏輯框2本發(fā)明檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖其中1-內(nèi)管;2-外管;3-激振器;31-線圈;32-環(huán)形磁鋼;4-傳感器;41-線圈;42-環(huán)形磁鋼實施例內(nèi)管(1)為均勻薄壁圓管，視具體情況可用金屬也可用玻璃或塑料材料制作。外管(2)用于保護內(nèi)管(1)。激振器和傳感器均由環(huán)形磁鋼、線圈組成，均為常規(guī)元件。線圈31、41可以使用托架，也可使用焊接，螺栓連接等方式固定在內(nèi)管(1)上。工作時，直立的內(nèi)管(1)以其最小的固有頻率作諧振。
液面高度h與頻率ω之間，有如下的關(guān)系
hL=f(L2ωEJmo,mmo,MMO,MOLmo)]]>式中L是內(nèi)管(1)的長度，EJ和m0，是內(nèi)管(1)的抗彎剛度和線密度，m0是液體占有部分內(nèi)管的有效線密度，M0和M分別是裝在內(nèi)管上的激振器和傳感器部件的質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種液面高度檢測方法，其特征是利用不與液面接觸的激振器的振動頻率ω或周期T確定被測液面高度h，h與ω的關(guān)系為h=KF(ω)，其中k、為條件系數(shù)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制造的液面檢測裝置，其特征是該裝置由內(nèi)管(1)、外管(2)以及安裝在內(nèi)、外管之間的激振器(3)和傳感器(4)組成。
3.如權(quán)利要求2所述的液面檢測裝置，其特征是激振器(3)和傳感器(4)的環(huán)形線圈(31)、(41)部分固聯(lián)在內(nèi)管(1)的外壁上，激振器(3)和傳感器(4)的環(huán)形磁鋼(32)、(42)固定在外管(2)的內(nèi)壁上。
4.如權(quán)利要求2或3所述的液面檢測裝置，其特征是直立的內(nèi)管(1)為均勻薄壁內(nèi)管，以其最小的固有頻率作諧振。
5.如權(quán)利要求4所述的液面檢測裝置，其特征是被測液面高度h＝KF(ω)，其中K為內(nèi)管(1)的長度，內(nèi)管(1)的剛度、線密度，激振器和傳感器的質(zhì)量有關(guān)的系數(shù)。具體函數(shù)關(guān)系為hL=f(L2ωEJmo,mmo,MMO,MOLmo)]]>
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種全新的液面高度檢測方法及其裝置，尤其是用振動頻率或周期確定液面高度的方法及裝置。本發(fā)明所述的方法是利用不與液面接觸的激振器的振動頻率ω與被測液面高度h的函數(shù)關(guān)系測定液面高度。本發(fā)明中提出的振動液位計由內(nèi)管、外管以及安裝在內(nèi)、外管之間的激振器和傳感器組成。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、可靠性強、工作響應(yīng)快，且可以應(yīng)用在許多測量儀表中。
文檔編號G01F23/22GK1083210SQ9310396
公開日1994年3月2日 申請日期1993年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月1日
發(fā)明者沈鈞濤 申請人:北京大學(xué)