專利名稱：一種浮力式數字液位監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于對液位高度的監(jiān)測裝置，尤其是一種浮力式數字液位監(jiān)測裝置，可用于對液位變化大的液面進行遠距離監(jiān)測。
現(xiàn)有的液位監(jiān)測裝置主要有下列幾種浮子式液位傳感器是利用浮子隨液位升降來獲取信息，檢測液位，只適用于液位變化范圍小的場合，如對水箱、油箱的監(jiān)測。在對液位變化大的液體和監(jiān)測流動液體時難以使用。氣壓式液位傳感器，需要空壓機長期工作，運營費用高，維護難，液下輸壓管易被維生物及雜物附著堵塞，影響測試精度。沉入式壓力液位傳感器，因其電器元件需長期浸入液體，密封要求高，同樣敏感部位易受維生物及雜物的附著，影響測試精度。
本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、維護方便、準確度高并可對液位變化大的液面實現(xiàn)遠距離監(jiān)測的浮力式液位數字監(jiān)測裝置。
為實現(xiàn)上述目的，提供如下技術方案浮力式數字液位監(jiān)測裝置由信號發(fā)生、信號處理、信號顯示幾部分組成。信號發(fā)生部分是根據浮力原理，利用力敏元件對浸入液體中的取樣桿隨液位升降其重力發(fā)生變化而產生不同的信號，該信號經信號處理部分處理，便可轉換成液位的實際高度。信號發(fā)生結構含有一力敏元件，該力敏元件的上端固定在一固定框架上，其下端與取樣桿連接，要求取樣桿的高度大于液面的變化范圍，保證取樣桿下端能部分的深入液面下。這樣，當液位升高或降低時，液體對取樣桿的浮力隨之增大或減小，反映在力敏元件上即為取樣桿的重力大小變化。重力大說明液體對取樣桿的浮力小，液位低；重力小說明液體對取樣桿的浮力大，液位高。為了使取樣桿的重力與液位高低成比例發(fā)生變化，應強調的是取樣桿的外徑必須保持一致，也就是說取樣桿單位高度的體積是相等的。為了使取樣桿與液面保持垂直，取樣桿通過導向架與固定框架活動連接。
當被測液面是流動液體時，為了避免流動液體對取樣桿的影響，在取樣桿的外圍可以設有一固定護管，護管可與固定基架連為一體，液位監(jiān)測裝置可以固定在該基架上，取樣桿垂直下懸在護管內，強調的是護管必須與外界相連通，保證護管內外的液面高度一致，實現(xiàn)對流動液體的液位監(jiān)測。
為了將力敏元件的變化轉變成電信號，本文提供兩種技術方案。一種方案是信號發(fā)生部分的力敏元件采用一種可收縮的彈性元件，如彈簧、彈性片等。當取樣桿的重力發(fā)生變化時彈性力敏元件會按比例隨之收縮或伸長，表現(xiàn)在取樣桿、導向架發(fā)生相對固定框架的上下位移運動。為了將此位移變化轉變成電信號，在導向架上固定設一稀土永磁體，另外信號處理電路板固定在固定框架上，位于永磁體的一側，電路板上縱向排列有若干霍爾開關元件，以及編碼電路元件和單片機電路。當磁體運動到某一霍爾開關附近時，該霍爾開關感應動作，此動作信號經編碼電路和單片機處理轉換成液位信號，再由信號線輸出到顯示屏上顯示。顯示屏可設在控制室內，實現(xiàn)遠距離的監(jiān)控。
需要說明的是隨導向架一起運動的永磁體的行程范圍必須落在霍爾開關的排列范圍內。這就和被測液位的變化范圍有關，液位變化范圍大，永磁體的行程范圍就大，相應的霍爾開關在相同精度情況下需要的數量就多；反之，需要的霍爾開關數量就少。在同一測量范圍內，霍爾開關的數量等于測量精度倒數的二分之一。如測量精度要求0.5％，霍爾開關的數量至少應為100個。
實施方案中，信號發(fā)生部分的力敏元件還可采用一種拉力傳感器，當取樣桿的重力發(fā)生變化，拉力傳感器電信號也發(fā)生變化，該信號通過模數轉換和信號處理，并由信號線連接到顯示屏顯示液位高度。
該浮力式數字液位監(jiān)測裝置結構簡單，其電器元件置于液面以上，密封要求不高，機械結構便于維護，電信號感應運營費用少，監(jiān)測精度受外界影響小，可遠距離的監(jiān)測液位變化大的液面。
以下結合實施例附圖對該申請作進一步詳述。


圖1、圖2、圖3是該浮力式數字液位監(jiān)測裝置實施例一的原理圖圖1是實施例一的信號發(fā)生部分原理圖圖2是實施例一的信號處理原理圖圖3是實施例一的導向架與固定架的配合關系示意圖圖4、圖5是該浮力式數字液位監(jiān)測裝置實施例二的原理圖圖4是實施例二的信號發(fā)生部分原理圖圖5是實施例二的信號處理原理圖如圖1、圖2、圖3所示的實施例一，在固定框架11的頂部固定有一力敏元件——拉力彈簧9，拉力彈簧的下端與外徑相同的取樣桿7相連接，取樣桿的長度應大于液位高度的變化范圍，取樣桿與導向架8通過銷軸連接，導向架與固定框架11活動連接，如圖1C所示，活動框架上有四個縱向的導向槽15，導向架的四個導向桿10插入該導向槽內，其中一個導向桿外端上固定有一塊稀土永磁體1，另有一電路板2固定在固定框架11上，位于永磁體的一側。電路板的電路原理圖如圖1B所示，其上縱向排列有若干個霍爾開關12，每十二個霍爾開關為一組對應一編碼電路13，各編碼電路再分別與單片機系統(tǒng)14電連接，最后由電路板引出信號線4至顯示屏。為了使取樣桿7不受外界影響，如流動液面的沖力和風力等，在取樣桿外有一固定護管3，該護管與基架5相固定，液位監(jiān)測裝置固定設在基架5和護管6的法蘭盤上，使取樣桿7垂直下懸在護管內。這里取樣桿的高度必須使其下端能浸入液面下。另外在固定框架和電路板外還有一封閉的保護罩3，以防止風塵、雨水對信號發(fā)生裝置的影響。
使用該浮力式數字液位傳感器測量時，必須將信號發(fā)生裝置固定在液面上的一定高度的基架上。取樣桿垂直向下，下端侵入液體。當液面的高度不同時，液體對取樣桿的浮力不同，而取樣桿、導向架等的實際重量為一定值，力敏元件反映的是取樣桿等的實際重量減去浮力后的重力值。該重力值不同時，彈簧2的伸縮量不同，當彈簧伸長時，取樣桿、導向架、永磁體隨之向下位移；反之當彈簧縮短時，取樣桿、導向架、永磁體隨之向上位移。當永磁體靠近某一霍爾元件時，該霍爾元件發(fā)生動作，其信號經編碼電路和單片機處理后，由三芯線直接輸出至顯示屏。實現(xiàn)監(jiān)測液位高度的目的。
圖4、圖5所示的是實施例二，其與實施例一不同的是力敏元件采用拉力傳感器16，位于一側的電路板2含有模數轉換及單片機電路17，該拉力傳感器與電路板電連接，當取樣桿的重力受液位影響變化時，拉力傳感器的電信號經模數轉換和單片機處理后，再由導線4直接輸出至顯示屏，實現(xiàn)監(jiān)測液位高度的目的。
權利要求1.一種浮力式數字液位監(jiān)測裝置，由信號發(fā)生、信號處理、信號顯示幾部分組成，信號發(fā)生部分將液位變化情況轉變成電信號給信號處理部分，信號處理電路含有模數轉換元件和單片機處理元件，可將此電信號轉換成液位高度信號再由顯示部分顯示，其特征在于信號發(fā)生部分含有一固定的力敏元件，該力敏元件連接著可伸入液面下的外徑相同的取樣桿。
2.如權利要求1所述的浮力式數字液位監(jiān)測裝置，其特征在于所述的力敏元件是一彈性力敏元件，該彈性力敏元件的上端固定在一個固定框架上，其下端連接取樣桿，同時取樣桿通過一導向架與固定框架活動連接，在導向架上固定有一永磁體，另外，在永磁體的一側信號處理電路板固定在該固定框架上，其上縱向排列有若干霍爾開關，霍爾開關的排列長度至少等于永磁體和活動架的行程范圍，霍爾開關通過編碼電路與單片機系統(tǒng)電連接。
3.如權利要求2所述的浮力式數字液位監(jiān)測裝置，其特征在于所述的彈性力敏元件是一拉力彈簧。
4.如權利要求1所述的浮力式數字液位監(jiān)測裝置，其特征在于所述的力敏元件是一拉力感應器，其感應信號通過導線引出與信號處理裝置相聯(lián)。
專利摘要浮力式數字液位監(jiān)測裝置是根據浮力原理，利用力敏元件對可伸入液面下的取樣桿的重力變化感應信號，此取樣桿的重力信號再轉變?yōu)殡娦盘柌⒔泦纹瑱C處理后，轉換成液位信號顯示。該浮力式數字液位監(jiān)測裝置結構簡單，維護方便，受外界因素干擾少，可實現(xiàn)對液位變化大的液面進行遠距離監(jiān)測功能。
文檔編號G01F23/22GK2237837SQ9521934
公開日1996年10月16日 申請日期1995年8月22日 優(yōu)先權日1995年8月22日
發(fā)明者陳定友 申請人:中國航空工業(yè)總公司第六○三研究所