專利名稱：多相料位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量裝置，尤其是能對貯油罐內(nèi)的原油、污水、泥沙進(jìn)行全范圍測量的多相料位傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的料位傳感器不能對多相物位進(jìn)行測量的技術(shù)不足，本實(shí)用新型提供一種多相料位傳感器，該傳感器不僅能測出貯油罐中油水界面位置，而且能對原油、污水、泥沙的物位進(jìn)行全范圍、高精度地測量。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)有電容變送器、連接體，其技術(shù)特點(diǎn)是連接體外側(cè)設(shè)有內(nèi)絕緣套，內(nèi)絕緣套外側(cè)設(shè)有多節(jié)管狀金屬分極，相鄰的兩個(gè)分極之間設(shè)有絕緣層，所有的分極外側(cè)裹有外絕緣套，內(nèi)絕緣套內(nèi)腔設(shè)有電纜線，分極經(jīng)電纜線與電容變送器電連接。內(nèi)絕緣套的內(nèi)腔設(shè)有模塊。模塊的作用是通過模塊和有限的幾根導(dǎo)線將所有金屬分極與電容變送器相聯(lián)接，并且在電容變送器的控制下實(shí)現(xiàn)對每節(jié)金屬分極的分時(shí)測量。模塊由多路模擬開關(guān)及移位寄存器組成，移位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端與多路模擬開關(guān)的選通端電連接，多路模擬開關(guān)的輸出端分別與彼此相鄰的多個(gè)分極電連接，移位寄存器的控制端經(jīng)電線與電纜線電連接。模塊還可由多路模擬開關(guān)及解碼器組成，多路模擬開關(guān)及解碼器相互電連接，解碼器的數(shù)據(jù)輸出端電連接到多路模擬開關(guān)的選通控制端，通過聯(lián)接必要的擴(kuò)展芯片，解碼器可以與多個(gè)模擬開關(guān)相聯(lián)，多路模擬開關(guān)的輸出端分別接相鄰的多個(gè)分極，解碼器的控制端經(jīng)電線與電纜線電連接。分極經(jīng)電線與電纜線電連接。連接體為鋼性管。連接體還可為鋼索，內(nèi)絕緣套由多節(jié)相串連的內(nèi)絕緣管組成，內(nèi)絕緣管的兩頭設(shè)有臼頭及臼碗，相鄰的兩節(jié)內(nèi)絕緣管端部之間采用臼頭、臼碗式結(jié)構(gòu)配合，臼頭及臼碗上分別加工有電纜孔和鋼索孔，若干根鋼索在內(nèi)絕緣管內(nèi)腔穿過鋼索孔將各節(jié)內(nèi)絕緣管串聯(lián)在一起。每個(gè)分極可以經(jīng)電線直接與電纜線電連接。本實(shí)用新型所有金屬分極組成主極，貯油罐的罐體為另一極，構(gòu)成變介質(zhì)電容，通過測量各分極與罐體之間的電容值，從而可判斷出該分極位置處的介質(zhì)是什么物質(zhì)，并且可準(zhǔn)確地找到油水界面的位置。
本實(shí)用新型的有益效果是，可以準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地測量出油水界面的位置，同時(shí)能對多相物質(zhì)中原油、污水以及泥沙的物位進(jìn)行全范圍測量，結(jié)構(gòu)簡單，并且分極之間及主極與罐體之間不會因多相物料而短路。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例的主極的局部縱剖面構(gòu)造圖。
圖3是本實(shí)用新型第二、第三個(gè)實(shí)施例的主極的局部縱剖面構(gòu)造圖。
圖4是第二個(gè)實(shí)施例中模塊的電路原理圖。
圖5是第二個(gè)實(shí)施例中模塊與電纜及分極的聯(lián)接關(guān)系示意圖。
圖6是第三個(gè)實(shí)施例中模塊的電路原理圖。
圖7是第三個(gè)實(shí)施例中模塊與電纜及分極的聯(lián)接關(guān)系示意圖。
圖中1.電容變送器，2.法蘭盤，3.上絕緣體，4.分極，5.外絕緣套，6.下絕緣體，7.電纜線，8.絕緣層，9.連接體，10.模塊，11.電線，12.內(nèi)絕緣套，13.外絕緣套，14.解碼器，15.多路模擬開關(guān)，16.電容信號線，17.編碼信號線，18.電源線，19.電源地線，20.電容信號線，21.串行數(shù)據(jù)輸入線，22.串行時(shí)鐘線，23.電源線，24.電源線，25.移位寄存器，26.多路模擬開關(guān)，27.串行數(shù)據(jù)輸出線，C001、C002、C003、C011、C012、C013、C021、C022、C023為分極。
在圖2所示第一個(gè)實(shí)施例中，連接體(9)為柔性的鋼索，鋼索位于內(nèi)絕緣套(12)內(nèi)腔中，內(nèi)絕緣套(12)由多節(jié)相串連的內(nèi)絕緣管組成，內(nèi)絕緣管的兩頭設(shè)有臼頭及臼碗，相鄰的兩節(jié)內(nèi)絕緣管端部之間采用臼頭、臼碗式結(jié)構(gòu)配合，臼頭及臼碗上分別加工有電纜孔和鋼索孔，若干根鋼索在內(nèi)絕緣管內(nèi)腔穿過鋼索孔將各節(jié)內(nèi)絕緣管串聯(lián)在一起，在主極兩端將鋼索拉緊，并固定，從而使各節(jié)內(nèi)絕緣管緊緊地卡連在一起。內(nèi)絕緣套(12)上套有數(shù)量不少于九節(jié)的管狀金屬分極(4)，相鄰的兩個(gè)分極(4)之間設(shè)有絕緣層(8)，環(huán)繞分極(4)外側(cè)設(shè)有外絕緣套(13)，內(nèi)絕緣套(12)的內(nèi)腔中設(shè)有電纜線(7)，電纜線(7)的上端與電容變送器(1)電連接，電纜線(7)由多根電線組成，每根電線只與一個(gè)分極(4)相對應(yīng)電連接，主極下端的下絕緣體(6)上固定有配重體，使柔性的主極始終處于垂直狀態(tài)。
其工作原理是，電容變送器(1)在微機(jī)的控制下，逐次與主極上的每個(gè)分極(4)接通，在接通一個(gè)分極(4)(如C001)的同時(shí)，與其它分極(4)(如C002、C003、C011、C012……C032、C033)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，每個(gè)分極(4)接通后，由電容變送器(1)中的專用電容測試線路進(jìn)行電容測量，測得的結(jié)果由電容變送器(1)記錄在內(nèi)存中，待所有分極(4)的電容值測出以后，由電容變送器(1)對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，對于每個(gè)分極(4)而言，由于形成電容的兩極(分極與倉壁)及其距離均已固定，所以，其測得的電容值僅僅取決于兩極之間介質(zhì)的性質(zhì)，具體來說，就是其中充填的是什么介質(zhì)，及介質(zhì)的介電系數(shù)(空氣、原油、污泥、水的相對介電系數(shù)分別為1.0，3.0-5.0，40-60，80)，同時(shí)，由于物料的分布有一定的連續(xù)性和相關(guān)性，所以，通過用相應(yīng)的軟件對測得的各分極電容進(jìn)行系統(tǒng)的分析和處理，即可得知物料在大罐中的分布。
在圖3、圖4、圖5所示的第二個(gè)實(shí)施例中，與第一個(gè)實(shí)施例相比連接體(9)的內(nèi)絕緣套(12)內(nèi)腔設(shè)有多個(gè)模塊(10)，每個(gè)模塊(10)與其周圍的數(shù)個(gè)分極(4)電連接，所有模塊(10)的控制端都依序共同接在電纜線(7)的幾根電線上，由于所有的模塊(10)都與電纜線(7)內(nèi)相同的幾根電線相連，從而大大地減少了內(nèi)絕緣套(12)內(nèi)腔電纜線(7)內(nèi)電線的根數(shù)。其具體的連接關(guān)系是每個(gè)模塊(10)由一個(gè)串行的編/解碼器(14)(如V05027等)和若干多路模擬開關(guān)(15)(如CD4066等)及必要的外圍輔助元件組成。解碼器(14)的數(shù)據(jù)輸出端電連接到多路模擬開關(guān)(15)的選通控制端，多路模擬開關(guān)(15)的輸出端分別接相鄰的各段金屬分極(4)，第一個(gè)多路模擬開關(guān)(15)接C001、C002、C003分極，第二個(gè)多路模擬開關(guān)(15)接C011、C012、C013，第三個(gè)多路模擬開關(guān)(15)接C021、C022、C023。每個(gè)模塊(10)另外分別引出四根線，分別與由電容變送器(1)連接過來的電纜線(7)內(nèi)的四根電線上，它們分別是電容信號線(16)(與模塊內(nèi)所有多路模擬開關(guān)的輸入端X、Y、Z相連)、編碼信號線(17)(與解碼器的數(shù)據(jù)輸入端相連)、電源線(18)(與模塊內(nèi)所有集成塊的電源腳相連)、電源地線(19)(與模塊內(nèi)所有集成塊的電源地腳相連)。
其具體的工作過程是，每個(gè)模塊(10)的編/解碼器(14)都有自己的唯一地址A1-A8，A1-A8可以預(yù)先通過接地、電源、懸空進(jìn)行編碼。由電容變送器(1)送來的編碼信號包括8位地址和4位數(shù)據(jù)(以不同的脈沖占空比及組合來表示不同的邏輯狀態(tài))，如果通過編碼信號線(17)輸送的地址與某一模塊(10)內(nèi)編碼器的地址相同，則編碼信號中的4位數(shù)據(jù)將鎖存到該模塊(10)的解碼器(14)的數(shù)據(jù)輸出端，進(jìn)而輸出到多路模擬開關(guān)集成塊(15)的選通控制端，控制與其聯(lián)接的某一分極(4)(如C001)與電容信號線(16)實(shí)現(xiàn)電聯(lián)接，而其它分極(C002、C003、C011、C012、C013、C021、C022、C023)與電容信號線(16)仍保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，這樣，不同時(shí)段，通過編碼信號線(17)輸送不同的地址和數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)對所有分極(4)電容值的分別測量。從而測量出罐體內(nèi)的油水界面及物位情況。本實(shí)施例所有模塊(10)的電容信號線(16)、編碼信號線(17)、電源線(18)及電源地線(19)都分別與電纜線(7)內(nèi)的四根電線對應(yīng)連接。
在圖3、圖6、圖7所示的第三個(gè)實(shí)施例中，與第二個(gè)實(shí)施例相比，模塊(10)由一個(gè)移位寄存器(25)(如74LS164)及若干個(gè)(如一個(gè))多路模擬開關(guān)(26)(如4066)及必要的外圍輔助元件組成，移位寄存器(25)的數(shù)據(jù)輸出端(Q0-Q7)與多路模擬開關(guān)(26)的選通控制端(A、B、C)分別相連，三個(gè)模塊的多路模擬開關(guān)(26)的輸出端分別接相鄰的金屬分極C001、C002、C003，C011、C012、C013，C021、C022、C023，每個(gè)模塊(10)另外引出5根線分別與電容變送器(1)連接過來的電纜線(7)內(nèi)相應(yīng)的電線相連接，它們分別是電容信號線(20)(由多路模擬開關(guān)集成塊的輸入端X、Y、Z相連后引出)、串行數(shù)據(jù)輸入線(21)(由移位寄存器的串行數(shù)據(jù)輸入管腳引出)、串行時(shí)鐘線(22)(由移位寄存器的時(shí)鐘管腳引出)、電源線(23)(與模塊內(nèi)所有集成塊的電源管腳相連)、電源地線(24)(與模塊內(nèi)所有集成塊的電源地管腳相連)，另外，還有一條串行數(shù)據(jù)輸出線(27)，由移位寄存器(25)數(shù)據(jù)輸出端的Q2端引出，用于與下一個(gè)相鄰的模塊(10)中的移位寄存器(25)中串行數(shù)據(jù)輸入端的連接。本實(shí)施例中電纜線(7)只需包含5根電線(11)即可對所有的分極進(jìn)行選通控制。
其具體的工作過程是，對于串行的所有模塊(10)，時(shí)鐘輸入每一次跳變，其數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)將移動到Q0并鎖存，同時(shí)，Q0的數(shù)據(jù)移位到Q1并鎖存，依次類推。因此，如果該系統(tǒng)一共連接n個(gè)分極(C001、C002、C003、C011、C012……、C0n2、C0n3……、Cn03)，在由3n個(gè)時(shí)鐘脈沖形成的循環(huán)周期里，只有一位選通數(shù)據(jù)為“1”，其余分極與電容信號線保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，這樣，通過電容變送器(1)內(nèi)專用的測試線路，就會依次完成對所有分極(4)電容信號的測量。
本實(shí)用新型連接體(9)還可以為鋼性結(jié)構(gòu)，即連接體(9)為一根鋼性管，鋼性管外側(cè)設(shè)有內(nèi)絕緣套(12)，電纜線(7)位于鋼性管的內(nèi)腔，鋼性的主極下端勿需配重體。
權(quán)利要求1.一種多相料位傳感器，設(shè)有電容變送器、連接體，其特征在于連接體外側(cè)設(shè)有內(nèi)絕緣套，內(nèi)絕緣套外側(cè)設(shè)有多節(jié)管狀金屬分極，相鄰的兩個(gè)分極之間設(shè)有絕緣層，所有的分極外側(cè)裹有外絕緣套，內(nèi)絕緣套內(nèi)腔設(shè)有電纜線，分極經(jīng)電纜線與電容變送器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多相料位傳感器，其特征在所說的連接體內(nèi)腔設(shè)有模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多相料位傳感器，其特征在所說的模塊由多路模擬開關(guān)及移位寄存器組成，移位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端與多路模擬開關(guān)的選通端電連接，多路模擬開關(guān)的輸出端分別與彼此相鄰的多個(gè)分極電連接，移位寄存器的控制端經(jīng)電線與電纜線電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述多相料位傳感器，其特征在所說的模塊由多路模擬開關(guān)及解碼器相互電連接，解碼器的數(shù)據(jù)輸出端電連接到多路模擬開關(guān)的選通控制端，多路模擬開關(guān)的輸出端分別接相鄰的多個(gè)分極，解碼器的控制端經(jīng)電線與電纜線電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多相料位傳感器，其特征在所說的分極經(jīng)電線與電纜線電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多相料位傳感器，其特征在所說的連接體為一根鋼性管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多相料位傳感器，其特征在于所說的連接體為鋼索，內(nèi)絕緣套由多節(jié)相串連的內(nèi)絕緣管組成，內(nèi)絕緣管的兩頭設(shè)有臼頭及臼碗，相鄰的兩節(jié)內(nèi)絕緣管端部之間采用臼頭、臼碗式結(jié)構(gòu)配合，臼頭及臼碗上分別加工有電纜孔和鋼索孔，若干根鋼索在內(nèi)絕緣管內(nèi)腔穿過鋼索孔將各節(jié)內(nèi)絕緣管串聯(lián)在一起。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多相料位傳感器，屬于檢測裝置領(lǐng)域，其目的就在于提供一種傳感器，該傳感器不僅能測出貯油罐中油水界面位置，而且能對原油、污水、泥沙的物位進(jìn)行全范圍、高精度地測量。設(shè)有電容變送器、連接體，其技術(shù)特點(diǎn)是連接體外側(cè)設(shè)有內(nèi)絕緣套，內(nèi)絕緣套外側(cè)設(shè)有多節(jié)管狀金屬分極，相鄰的兩個(gè)分極之間設(shè)有絕緣層，分極外側(cè)裹有外絕緣套，連接體內(nèi)腔設(shè)有電纜線，分極經(jīng)電纜線與電容變送器電連接。
文檔編號B65D90/48GK2542612SQ02213688
公開日2003年4月2日 申請日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者王福文, 李春和, 王其明, 孫以澤, 胡廣東, 李文琦 申請人:威海海和科技有限責(zé)任公司