CN1069131C - 无源液位传感器 - Google Patents

Abstract

一种无源液位传感器，属于自动化控制技术领域。确切地说是一种用于液位监测的传感器。其特征在于是一种无电源的，液位信号可通过磁悬浮感应取样的，由若干个磁感应式神经元电路组成的无电源供电的液位传感器，它可以数据无源取样，远距离信号变送。其电路芯片和金属外壳浇铸为一体，外壳和整个同液体接触部分全部采用导电材料不锈钢或铝材料制成，抗静电、防锈、防腐，使用安全可靠。

Description

无源液位传感器

本发明无源液位传感器属于自动化控制技术领域，具体而言是一种用于液位检测，特别是用于油位检测的传感器。

目前国内外在液位监测方面采用的技术和产品不少，归纳起来为以下几种：

1、超声波探测器。这类产品主要适用宽阔区域的液位检测。仪器安装在远离液面的上方，向液面发射和接收电磁波，并测量电磁波的反射波长、周期，测出液面距仪器的距离，从而测定液位。目前国内外都有此类产品生产厂家。如中国专利“自适应超声波液位仪”专利号为“932031064”

2、压差式水位传感器：随着半导体技术的发展，半导体表面扩散工艺在传感器平衡电桥的制作中，得到了广泛应用。扩散硅压差传感器是利用液体的压强原理，在液底检测液底压强和标准大气压的压差。它是通过液底压强使半导体扩散硅薄膜产生形变的压电效应，而获取水位信号。目前国内外都有此类产品生产厂家。如中国专利“压差计”公开号为“C N 86105681A”

3、电容式水〔物〕位传感器：是近些年出现的新产品、新技术，它是依靠电容原理而制作的。电容是由两极板和介质构成的，改变介质将改变电容量。液体作为电容的介质，液体淹没传感器越多，介质填充也越多电容量越大。通过检测电容量的大小，来检测液位。主要有西德、日本、加拿大等几生产，目前国内也有厂家生产。

4、感应式数字水位传感器：是一项新发明专利技术，中国专利公开号为“C N 1152708A”它是依照仿生学和仿神经机理而设计的，它是一种水位信号可直接取样的传感器，是由若干个电感应式神经元电路组成，每块感应神经元电路都是由一组反相比较型触发器和一个感应电极构成，每个神经元电路都是以开关脉冲的形式输出数字信号，再经过D-A转换电路，将开关数字信号变换成模拟信号输出。它是一种工作稳定可靠，比较理想的水位传感器，目前已得到了广泛应用。但他必尽是水位传感器，最多可作为导电液位传感器，对于不导电的液体，或者是怕带电的液体则不能使用。

“可编程序水位测控仪”是一项新发明专利技术，中国专利公开号为“C N 1156245A”它是依据现代网络理论而设计的对所控区各个传感器的水位信号进行巡回检测的测控仪，它是感应式数字水位传感器的二次仪表，与传感器配套使用。

以上几种传感器虽然技术比较成熟，但是由于受使用条件、环境方面的限制，使它们的使用范围受到了很大局限。特别是在易燃易爆的液体中，比如汽油、煤油的液位检测，它们的使用受到了很大局限。目前在石化工业和油库管理中，油位监测绝大多数地方仍使用原始的油标尺，人工测量。

随着科学技术的迅猛发展，油位监测不只是大型油库和石化工业自动控制中应用，遍布城镇和公路沿线的加油站等方面的油位检测都急需要有新的、既能满足高性能又能适用面广的通用油位检测控控装置。

本发明的目得在于：

1、无源检测，安全可靠，解决了易燃易爆液体的液位连续检测问题。如油库、加油站等方面的油位检测问题。

2、扩大适用范围，解决安装、使用、维护方便的问题。

3、降低造价，提供一种结构简单，适应性强的液位检测液位传感器。

本发明无源液位传感器是按照仿生物学.神经网络的理论思路而设计的。一个人如果站在水中，即使闭上眼睛也知到水淹没到自己身体的那个部位。这是由于人体遍布着神经细胞，每个细胞相当于一个传感器，众多的神经细胞组成了神经网络，向神经中枢〔大脑〕输送信息。本发明是由若干个磁敏感神经点构成的一条磁敏神经线来完成液位信息传递。每个磁敏感应点是由一套磁敏元件构成磁控开关电路，由若干个磁控开关电路和权电阻网络构成油位信息网络。

本发明无源液位传感器，它是感应式神经元电路组成的棒式传感器。其特征在于是一种，液位信号可通过悬浮磁感应取样的，由若干个磁感应式神经元电路组成的无电源供电的液位传感器，它可以数据无源取样，远距离信号变送。其电路芯片和金属外壳浇铸为一体，外壳和整个同液体接触部分全部采用导电材料不锈钢或铝材料制成，抗静电、防锈、防腐。从整体上讲该传感器由两部分组成，一部分是信号数据采集部分，另一部分是信号数据变送部分，信号数据采集部分其芯片骨架用绝缘材料板制成，芯片的正面固定有若干块磁感应神经元电路板，每块磁感应神经元电路都是由一组磁感应开关电路构成，每个磁感应元电路都是以开关的形式输出信号，固定于传感器芯片骨架正面上的感应神经元电路，其间隔为0.5厘米。整个信号数据采集部分的芯片用绝缘材料浇铸成为一个外壳为不锈钢的实心棒体。其截面一般为20毫米×38毫米，长度根据具体情况一般可设计为0.5-20米。附在液面的悬浮磁随液位变化而变化去感应相应的磁敏神经元电路。

无源液位传感器，其特征在于芯片骨架最好用环氧树脂板制成，并可用环氧树脂、塑料等可塑绝缘材料浇铸而成。外壳和整个同液体接触部分全部采用不锈钢制成，防锈、防腐，经久耐用。水封式引线端子是用塑料和环氧树脂或其它绝缘材料制作，当液位上下变化时相应的神经元电路向中枢发出信号。具体而言就是，液面靠近某个内部感应元电路时，该电路产生开关性翻转，也就是信号由“1”变为“0”。当液面离开内部神经元电路时输出信号由“0”变为“1”。若干个感应元开关电路组成了一条液(油)位神经线。详见原理图。〔图1〕若干感应元开关电路与权电阻网络构成了液位码电路。整个变换的总效果是：将由低到高的液位变化，最终变换为1-5V，4-20毫安的标中信号输出。

无源液位传感器为了防止静电或外来电源的影响，特别在传感器中和传感器与变送器之间设计了抗电源电路。如果因误操作或其它原因使信号线带电，该电路可以起到隔离作用，将电源拒于油罐(油库区)以外。

无源液位传感器有不同的规格，其棒体外径为20毫米×30毫米。长度为0.5米-20米。该传感器主要由两部分组成，一部分是数据采集部分，另一部分是信号变送部分。〔结构祥见图2、图3、图4〕

信号采集部分的功能是将液位转换为数字式的阻抗信号。其芯片骨架〔1〕用环氧树脂板做成，〔或其它绝缘材料板〕芯片的正面固定有若干块磁感应元开关电路〔2〕和权电阻网络。做成的芯片放入不锈钢外壳(3)中，然后用绝缘材料浇铸而成。浇铸可用材料有环氧树脂、塑料等。

引线端子〔4〕用自行设计的带有水封的接插式引线端子。〔该接插件，在接插紧固好后无需做其它防水处理即可全投入水(油)中使用。

信号变送部分的功能是将数字式阻抗信号变换成为符合国际标准的电压(1-5V)和电流(4-20毫安)信号。变送器远离(大于200米)数据采集部分，两者之间有电源隔离电路。

发明的主要用途及优点：

1、用途：用于石油、化工和工矿企业的油位自动检测。用于油库、油轮、加油站等油位检测和油料计量管理中。

2.优点：

a、无源、无电、防火、防爆性能好。

b、数字量检测，精度高，误差小，稳定可靠。

c、全投入式，安装、使用、维护方便。

最佳实施例：部队油库用3米液位传感器。

传感器截面为25毫米×38毫米，长度为3米。该传感器芯片骨架〔1〕用环氧树脂板做成。芯片的正面固定有600个感应神经元电路和相应的权电阻网络器件，每个电路中心间距为0.5厘米，芯片制成后用环氧树脂浇铸在一个25毫米×38毫米的不锈钢管中。芯片骨架的上部安装有电源隔离电路。

引线端子用自行设计的带有油封的接插式引线端子。〔该接插件，在接插紧固好后无需做其它防漏处理即可全投入油中使用。

Claims (1)

1、本发明无源液位传感器，它是感应式神经元电路组成的棒式传感器，其特征在于是一种液位信号可通过悬浮磁感应取样的由若干个磁感应式神经元电路组成的无电源供电的液位传感器，它可以数据无源取样，远距离信号变送，其电路芯片和金属外壳浇铸为一体，外壳和整个同液体接触部分全部采用导电材料不锈钢或铝材料制成，抗静电、防锈、防腐。从整体上讲该传感器由两部分组成，一部分是信号数据采集部分，另一部分是信号数据变送部分，信号数据采集部分其芯片骨架用绝缘材料板制成，芯片的正面固定有若干块磁感应神经元电路板，每块磁感应神经元电路都是由一组磁感应开关电路构成，每个磁感应元电路都是以开关的形式输出信号，固定于传感器芯片骨架正面上的感应神经元电路，其间隔为0.5厘米，整个信号数据采集部分的芯片用绝缘材料浇铸成为一个外壳为不锈钢的实心棒体，其截面一般为20毫米×38毫米，长度根据具体情况一般可设计为0.5-20米，在液面的悬浮磁随液位变化而变化去感应相应的磁敏神经元电路。

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