專利名稱：液位檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液位檢測裝置。
技術(shù)背景常見的液位檢測方法有機(jī)械法、超聲波法、光電法、電阻法、磁電法等多種方法。 機(jī)械檢測方法雖然簡單方便，但無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測。而超聲波法、光電法、電阻法和磁 電法等方法，在已知的技術(shù)中，它們或是有觸點(diǎn)的，或是需要使用電源。以磁電式液位 檢測器為例，其工作原理是基于磁電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，即利用磁敏感元件對(duì)浮動(dòng)磁場的感應(yīng)來 確定液位高度的。早期曾采用干簧管作為磁敏感元件，但由于它是有觸點(diǎn)開關(guān)，可靠性 差，現(xiàn)已逐漸被淘汰。目前普遍采用霍爾電路作為磁感應(yīng)元件。為了獲取不同液位的磁場信號(hào)，至少需要使用若干只霍爾電路組成網(wǎng)絡(luò)。每只霍爾電路功耗電流約為io毫安左右，每個(gè)液位檢測器功耗電流一般要達(dá)到數(shù)十毫安以上。在以電池供電的檢測系統(tǒng)中， 這是一個(gè)不小的能耗。而如果使用市電供電，那么如果用于易燃液體檢測，則存在著安 全隱患， 一旦由于線路老化或其他原因發(fā)生.電火花，就有引發(fā)爆炸的危險(xiǎn)。事實(shí)上，目 前在磁電法中使用的其他幾種磁感應(yīng)元件，如磁敏電阻、磁編碼器等，同樣存在著類似 的問題。 發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種無需使用電源、無機(jī) 械觸點(diǎn)、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測液位的裝置。技術(shù)方案 一種液位檢測裝置，它包括至少一個(gè)磁敏傳感器，所述的磁敏傳感器為 零功耗磁敏傳感器；與磁敏傳感器相對(duì)位置的待測液體內(nèi)豎直設(shè)有一軌道，液面上有浮 球，浮球上固定有定位片，定位片的一端固定有磁鐵，另一端裝在軌道內(nèi)。所述的軌道、浮球、定位片、磁鐵裝在一個(gè)與待測液體相連通的容器內(nèi)。所述的磁敏傳感器的敏感絲為磁雙穩(wěn)態(tài)合金絲。所述的磁敏傳感器包括敏感絲、線圈、引線、骨架、外殼、灌封件，骨架為工字形 架，在骨架的中心開有一貫穿軸向的通槽，敏感絲放置在通槽內(nèi)，引線注塑固定在骨架 的兩端，線圈纏繞在骨架中間軸的外圍，線圈的兩端分別通過焊盤與兩個(gè)引線焊接在一 起，灌封件由灌封材料灌封在線圈、骨架之間的縫隙內(nèi)而成。所述的磁敏傳感器包括敏感絲、線圈、引線、骨架、外殼、軟磁環(huán)、灌封件、擋板，其中作為線圈載體的骨架為絕緣材料制成的中心為通孔的圓柱體，通孔內(nèi)裝有敏感絲， 線圈兩側(cè)的骨架上各套裝有一軟磁環(huán)、擋板，線圈兩端分別與兩引線相接，灌封件由灌 封材料灌封在外殼、線圈之間的縫隙內(nèi)構(gòu)成，外殼包裹在骨架外面。所述的磁敏傳感器之間安裝距離可根據(jù)需要調(diào)整，優(yōu)選磁敏傳感器之間等距離安裝。本發(fā)明的工作原理為采用磁雙穩(wěn)態(tài)合金絲制成的磁敏傳感器對(duì)浮動(dòng)磁鐵位置的感 應(yīng)，將液位轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過電纜線進(jìn)行信號(hào)遠(yuǎn)傳，通過不同高度的磁敏傳感器對(duì) 相應(yīng)高度磁鐵的感應(yīng)來檢測液位高度，實(shí)現(xiàn)無電源無機(jī)械觸點(diǎn)的遠(yuǎn)程液位檢測。本發(fā)明的磁敏傳感器是基于磁電轉(zhuǎn)換原理制成的傳感器，可以通過磁場把機(jī)械能轉(zhuǎn) 換成電能，因此它工作時(shí)不需要使用電源而能將磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。利用磁敏傳感器 中敏感絲即磁雙穩(wěn)態(tài)合金絲的磁化方向瞬間翻轉(zhuǎn)，在線圈中感生出電動(dòng)勢。敏感絲磁化 方向翻轉(zhuǎn)與否，僅僅與外界磁場平行于敏感絲的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量的閾值有關(guān)，即只要磁 鐵接近磁敏傳感器附近，并且它所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度沿敏感絲方向的分量達(dá)到敏感絲磁化 翻轉(zhuǎn)的閾值，傳感器就會(huì)輸出一電信號(hào)。與磁場變化速度無關(guān)，即與磁鐵的接近速度無 關(guān)，因此可以檢測到極低變化速度的磁場，適合于慢速變化的液位檢測。另外，還可以 根據(jù)磁敏傳感器輸出正負(fù)電信號(hào)的先后順序，進(jìn)一步確定磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向，即檢測液位 是上升或是下降。有益效果本發(fā)明的液位檢測裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)不要使用電源，節(jié)省電能； (2)無機(jī)械觸點(diǎn)，可靠性高，不會(huì)產(chǎn)生電火花，是一種本質(zhì)安全的檢測方法；(3)可將檢測結(jié)果傳送至1000米以外，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測；(4)檢測結(jié)果與液位變化速度無關(guān)，既可檢測極快速變化的液位，也可檢測極慢速變化的液位；(5)裝置簡單、實(shí)用； (6)除能檢測液位外，還能根據(jù)磁敏傳感器輸出正負(fù)信號(hào)的方向進(jìn)一步判斷液位是在上升還是下降。(7)應(yīng)用范圍廣，既適用于易燃液體液位遠(yuǎn)程檢測，也適用于其他化工、礦山、民用等各領(lǐng)域液體液位的遠(yuǎn)程檢測。


圖1為磁敏傳感器工作原理示意圖。 圖2為液位遠(yuǎn)程檢測裝置示意圖。 圖3為圖2中的A-A視圖。圖4為本發(fā)明中磁敏傳感器的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明中磁敏傳感器的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，虛線表示磁鐵6的磁場分布，箭頭表示磁場的方向。當(dāng)磁鐵6接近磁 敏傳感器1下端時(shí)，平行于敏感絲2的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量達(dá)到設(shè)定值B，使敏感絲2的磁 化方向指向a，線圈感生出一正向電脈沖；當(dāng)磁鐵6上升到磁敏傳感器1上端時(shí)，敏感 絲2處的磁場反向，平行于敏感絲2的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量達(dá)到設(shè)定值-B，敏感絲2的磁化 方向瞬間翻轉(zhuǎn)指向b ，線圈感生出一反向電脈沖。用磁雙穩(wěn)態(tài)合金絲制成的磁敏傳感器 1，在交變磁場的作用下輸出一對(duì)正負(fù)電脈沖，其幅值可達(dá)到3伏以上。實(shí)驗(yàn)可知，利 用電纜線直接將磁敏傳感器1的輸出信號(hào)遠(yuǎn)傳至1000米以外，其信號(hào)幅值衰減不超過 10%,足夠供后級(jí)信號(hào)顯示和監(jiān)控系統(tǒng)使用。如圖2中和圖3所示，所述的容器為圓桶，圓桶下方側(cè)壁上設(shè)有一進(jìn)水口，可通過 連通管與待測液體連通。在圓桶外側(cè)裝有傳感器組件，所述的傳感器組件包括固定在一 安裝板上的五只磁敏傳感器l，磁敏傳感器l的引出線與一接插件連接，插接件輸出端 連接有電纜線，通過電纜線將感應(yīng)到的信號(hào)傳到后續(xù)的分析處理裝置上。磁敏傳感器1 依次從低到高等距離排列在安裝板上，最低位置和最高位置磁敏傳感器1分別對(duì)應(yīng)于待 測液體的最低液位和最高液位。桶體內(nèi)設(shè)置有一垂直液面的軌道3，所述的軌道3為凹形槽軌道，軌道3設(shè)置在與 磁敏傳感器l相對(duì)的圓桶內(nèi)壁上；在桶內(nèi)的液面上懸浮有一個(gè)浮球4，浮球4上粘接有 定位片5，定位片5—端上粘接有磁鐵6，所述磁鐵6為永久磁鐵，定位片5另一端裝 在軌道3內(nèi)，所述的定位片5裝在軌道3內(nèi)的一端與軌道3的形狀相適配，例如可設(shè)置 成一與軌道3尺寸相適配的凸出部分。液位變動(dòng)時(shí)，有了定位片5和軌道3的定位作用， 浮球4只能沿垂直軌道3上下浮動(dòng)，可以避免浮球4在浮動(dòng)時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，保證浮球4上 的磁鐵6始終朝向磁敏傳感器1。也可不設(shè)置桶體而直接將軌道3、浮球4、定位片5、 磁鐵6豎直固定在待測液體中。磁敏傳感器1與圓筒中磁鐵6的距離應(yīng)根據(jù)磁鐵6的磁場強(qiáng)度調(diào)整，確保沿磁敏傳 感器1的敏感絲2方向的磁感應(yīng)分量大于敏感絲2磁化方向翻轉(zhuǎn)的閾值。圖4所示為本發(fā)明的磁敏傳感器的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，所述的磁敏傳感器 1的骨架9為橫截面是圓形的工字形架，在骨架9的軸向開有一貫穿中心軸體的通槽， 敏感絲2放置在通槽內(nèi)，引線8注塑固定在骨架9的兩端上，線圈7纏繞在骨架9軸體 外圍，線圈7的兩端分別通過焊盤與兩個(gè)引線8焊接在一起，灌封件ll由灌封材料灌封在線圈7、骨架9之間的縫隙內(nèi)而成，外殼10、灌封件11起到保護(hù)磁敏傳感器1內(nèi) 部各部分的作用。圖5所示為本發(fā)明的磁敏傳感器的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，所述的磁敏傳感器 包括敏感絲2、線圈7、引線8、骨架9、外殼IO、灌封件ll、軟磁環(huán)12、擋板13，其 中作為線圈7載體的骨架9為絕緣材料制成的中心為通孔的圓柱體，通孔內(nèi)裝有敏感絲 2，線圈7兩側(cè)的骨架9上各套裝有一軟磁環(huán)12、擋板13，線圈7兩端與引線8相接， 灌封件11由灌封材料灌封在外殼10、線圈7之間的縫隙內(nèi)構(gòu)成，外殼10包裹在骨架9 外面。檢測過程如下將本發(fā)明的檢測裝置與待測液位連通，浮球4及磁鐵6浮在待測液 體液面上，假設(shè)液位到達(dá)某一高度時(shí)，磁鐵6與某一磁敏傳感器1的下端等高，此時(shí)磁 敏傳感器l被觸發(fā)，發(fā)出一正脈沖電信號(hào)；液位繼續(xù)上升，當(dāng)磁鐵6與該磁敏傳感器1 的上端等高，此時(shí)磁敏傳感器l發(fā)出一負(fù)脈沖電信號(hào)。當(dāng)液位繼續(xù)升高時(shí)，磁鐵6與位 置較高的上方磁敏傳感器1的下端等高，則該上方磁敏傳感器1被觸發(fā)，發(fā)出一正脈沖 電信號(hào)；液位繼續(xù)上升時(shí)，磁鐵6與上方磁敏傳感器1的上端等高，此時(shí)磁敏傳感器l 發(fā)出一負(fù)脈沖電信號(hào)。依此類推，對(duì)不同磁敏傳感器l發(fā)出的電信號(hào)進(jìn)行處理，就可以 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能檢測液位的目的。反之，當(dāng)液位下降時(shí)，磁鐵6先在上端觸發(fā)某一磁敏傳 感器l，發(fā)出一負(fù)脈沖電信號(hào)，下降到某一磁敏傳感器1下端時(shí)，發(fā)出一正脈沖信號(hào)。 對(duì)每一磁敏傳感器1發(fā)出的正負(fù)電信號(hào)發(fā)出的先后順序進(jìn)行分析，還可以進(jìn)一步判斷液 位是上升或是下降。本發(fā)明提供了一種液位檢測裝置的思路及方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑 很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部份均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí) 現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種液位檢測裝置，其特征在于它包括至少一個(gè)磁敏傳感器(1)，所述的磁敏傳感器(1)為零功耗磁敏傳感器；與磁敏傳感器(1)相對(duì)位置的待測液體內(nèi)豎直設(shè)有一軌道(3)，液面上有浮球(4)，浮球(4)上固定有定位片(5)，定位片(5)的一端固定有磁鐵(6)，另一端裝在軌道(3)內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位檢測裝置，其特征在于所述的軌道(3)、浮球(4)、 定位片(5)、磁鐵(6)裝在一個(gè)與待測液體相連通的容器內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液位檢測裝置，其特征在于所述的磁敏傳感器(l) 的敏感絲(2)為磁雙穩(wěn)態(tài)合金絲。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液位檢測裝置，其特征在于所述的磁敏傳感器(1) 包括敏感絲(2)、線圈(7)、引線(8)、骨架(9)、外殼(10)、灌封件(11)，骨架(9) 為工字形架，在骨架(9)的中心開有一貫穿軸向的通槽，敏感絲(2)放置在通槽內(nèi)， 引線(8)固定在骨架(9)的兩端，線圈(7)纏繞在骨架(9)中間軸的外圍，線圈(7)的 兩端分別通過焊盤與兩個(gè)引線(8)焊接在一起，灌封件(11)由灌封材料灌封在線圈(7)、骨 架(9)之間的縫隙內(nèi)而成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液位檢測裝置，其特征在于所述的磁敏傳感器(1) 包括敏感絲(2)、線圈(7)、引線(8)、骨架(9)、外殼(IO)、灌封件(11)、軟磁環(huán)(12)、 擋板(13)，其中作為線圈(7)載體的骨架(9)為絕緣材料制成的中心為通孔的圓柱體， 通孔內(nèi)裝有敏感絲(2)，線圈(7)兩側(cè)的骨架(9)上各套裝有一軟磁環(huán)(12)、擋板(13)， 線圈(7)兩端分別與兩引線(8)相接，灌封件(11)由灌封材料灌封在外殼(10)、 線圈(7)之間的縫隙內(nèi)構(gòu)成，外殼(10)包裹在骨架(9)外面。
6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液位檢測裝置，其特征在于所述的傳感器(1)之 間等距離安裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液位檢測裝置，它包括至少一個(gè)磁敏傳感器，所述的磁敏傳感器為零功耗磁敏傳感器；與磁敏傳感器相對(duì)位置的待測液體內(nèi)豎直設(shè)有一軌道，液面上有浮球，浮球上固定有定位片，定位片的一端固定有磁鐵，另一端裝在軌道內(nèi)。用磁雙穩(wěn)態(tài)合金絲制成的磁敏傳感器對(duì)浮動(dòng)磁鐵位置的感應(yīng)，將液位轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過電纜線進(jìn)行信號(hào)遠(yuǎn)傳，用傳感器對(duì)相應(yīng)高度磁鐵的感應(yīng)來檢測液位高度，無需使用電源，無機(jī)械觸點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生電火花，安全省電；無機(jī)械觸點(diǎn)，可靠性高；可將檢測結(jié)果傳送至1000米以外，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測；結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用，應(yīng)用范圍廣，既適用于易燃液體液位的遠(yuǎn)程檢測，也可用于其他化工、礦山、民用等各領(lǐng)域液體液位的遠(yuǎn)程檢測。
文檔編號(hào)G01F23/30GK101324461SQ20081002312
公開日2008年12月17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)明者周衛(wèi)琴, 張年容, 云 朱, 李云方, 鄭主惠 申請(qǐng)人:南京艾馳電子科技有限公司