CN215116026U - 一种基于lvdt蒸发量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种基于LVDT蒸发量传感器，包括LVDT绕组和不锈钢外壳，还包括导磁浮子；LVDT绕组绕制在LVDT绕组骨架外侧，外部磁套完全包裹LVDT绕组提供外部磁路，不锈钢外壳在外部磁套外部，提供这个传感器的保护和结构支撑；LVDT绕组骨架内部设置腔体，腔体顶部与大气连通，腔体内存放水，导磁浮子则放置在LVDT绕组骨架的内部，并能自由上下移动。本实用新型的基于LVDT蒸发量传感器的浮子和导磁铁芯一体化设计，上下端的过滤片，既能内腔保洁，更重要是针对外界的水面波动，提供阻尼连通，平稳浮子的震动；本实用新型把LVDT传感器的磁芯设计成浮子结构，利用LVDT传感器的高分辨率的特点，用于更准确测量水面的高度。

Description

一种基于LVDT蒸发量传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种基于LVDT蒸发量传感器。

背景技术

在水文气象监测中，水面蒸发是一个重要参数。现有技术中，对水面蒸发测量所采用的基本原理是符合标准的特制容器，采用固定的时间间隔测量各时刻水位，根据水位的落差变化，间接计算地面蒸发量。目前测量水位的方案很多，有微波、超声波等雷达非接触式，也有各类浮子、压力测量等接触式。无论哪种方式都有一个较高的要求，就是要求要有0.1mm的精确度。

现有的相关标准技术方案如下：通过探针开关，人工测量探针接触水面的卡尺的读数，获取不同时刻的水位，既可以实现蒸发量的间接测量。这个方案的精度满足要求，但是不能实现连续无人值守的在线测量，不能满足大数据的基本要求。同时这个方案还有两个弊端，1、本身受人的影响比较大，测量误差，时间间隔不准；2、水面波动影响探针找到的水位是水面的最高波峰位置。因此必须要寻找其他更合理的方案。

有多种非接触式的微波、红外、超声波测量，因为精度、可靠性很难达到，以及无法处理水面波动，很难满足准确度和精度要求，虽然有此类技术在用，已经逐渐被淘汰。

市面上用于测量蒸发米水位的技术原理有两个：磁致伸缩和差分变压器 (LVDT)，两个的测量的基本原理都是采用的浮子，从原理上都能满足精度要求。

LVDT液位计的原理是利用LVDT测量位移的功能，用浮子带动铁芯移动，存在有三个缺点：

a、浮子在下，铁芯在上，根据重力摆原理，这个是不稳的状态，也就是铁芯那端会因为有倾倒的趋势而靠在内腔体，导致随浮子的上下运动受阻，虽然力不大，但是严重影响0.1mm的精度和重复性。

b、浮子+铁芯太重，导致惯量大，很难随水面的波动静止下来。

c、浮子本身随液面波动而跳动。

总的来说，无论市面上现有的多种方案，浮子是最理想的，但是浮子随水面波动都没有防护措施。而磁致伸缩也是很好的方案，但成本显著提高。

实用新型内容

本实用新型提出的一种基于LVDT蒸发量传感器，可解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种基于LVDT蒸发量传感器，包括LVDT绕组和不锈钢外壳，还包括导磁浮子；

LVDT绕组绕制在LVDT绕组骨架外侧，外部磁套完全包裹LVDT绕组提供外部磁路，不锈钢外壳在外部磁套外部，提供这个传感器的保护和结构支撑；

LVDT绕组骨架内部设置腔体，腔体顶部与大气连通，腔体内存放水，导磁浮子则放置在LVDT绕组骨架的内部，并能自由上下移动。

进一步的，还包括海绵过滤片，海绵过滤片放在不锈钢外壳的上端，用于通气平衡气压，并能防虫防尘。

进一步的，所述导磁浮子采用EPP材料制备，内嵌坡莫合金圆筒。

进一步的，还包括环形密封圈一，环形密封圈紧贴LVDT绕组的底部和不锈钢外壳的内壁，用于绕组空间对外的密封防水，并用压紧螺母压紧，压紧螺母通过螺纹固定在不锈钢外壳的内壁。

进一步的，还包括环形密封圈二，环形密封圈二紧贴LVDT绕组骨架的上端面和不锈钢外壳的内壁，用于绕组空间对外的密封防水，压紧螺母二通过螺纹连接固定在不锈钢外壳的内壁，用于压紧内部的环形密封圈二。

进一步的，还包括过滤片，过滤片紧贴压紧螺母和不锈钢外壳的内壁，用于缓冲、过滤进入传感器内部的水流。

进一步的，还包括下端盖，下端盖通过螺纹连接固定在不锈钢外壳的底端，用于保护传感器内部结构避免磕碰损伤。

进一步的，还包括不锈钢固定支架，不锈钢固定支架通过胶合固定在不锈钢外壳上部，用于传感器的安装固定。

进一步的，还包括塑料保护盖，塑料保护盖通过螺纹固定在最顶部，用于对内部的结构的防护。

由上述技术方案可知，本实用新型的基于LVDT蒸发量传感器，具体为一种用于测量水面蒸发的装置也即一种蒸发测量的装置。本实用新型的基于LVDT 蒸发量传感器的浮子和导磁铁芯一体化设计，上下端的过滤片，既能内腔保洁，更重要是针对外界的水面波动，提供阻尼连通，平稳浮子的震动。

具体的说本实用新型包括以下优点：

1、把LVDT传感器的磁芯设计成浮子结构，利用LVDT传感器的高分辨率的特点，用于更准确测量水面的高度；

2、底部的没有采用直接连通，而是利用过滤片对水流的阻力，大大削弱水面波动对浮子的影响，提高测量准确度。

3、顶部的海绵过滤片透气，用于平衡传感器内外的气体压力，并能防虫、防尘。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例所述的基于LVDT蒸发量传感器，包括导磁浮子11即浮子和铁芯设计为一体，浮子铁芯采用EPP材料制备，内嵌坡莫合金圆筒，设计其可以浮在水面。

具体的说，如图1所示：

LVDT绕组7绕制在LVDT绕组骨架6外侧，外部磁套8完全包裹LVDT绕组7提供外部磁路，不锈钢外壳9在外部磁套8外部，提供这个传感器的保护和结构支撑， LVDT绕组7骨架内部设置腔体10，腔体10顶部与大气连通，腔体内存放水，导磁浮子11则放置在LVDT绕组骨架的内部，并能自由上下移动。

环形密封圈一12紧贴LVDT绕组7的底部和不锈钢外壳9的内壁，用于绕组空间对外的密封防水，并用压紧螺母13压紧，压紧螺母通过螺纹固定在不锈钢外壳9的内壁，过滤片14紧贴压紧螺母和不锈钢外壳9的内壁，用于缓冲、过滤进入传感器内部的水流，下端盖15通过螺纹连接固定在不锈钢外壳9的底端，用于保护传感器内部结构避免磕碰等损伤。

环形密封圈5紧贴LVDT绕组骨架6的上端面和不锈钢外壳9的内壁，作用与环形密封圈一12作用相同，用于绕组空间对外的密封防水，压紧螺母4通过螺纹连接固定在不锈钢外壳9的内壁，用于压紧内部的环形密封圈5；海绵过滤片3放在不锈钢外壳9的上端，用于通气平衡气压，并能防虫防尘。不锈钢固定支架1 通过胶合固定在不锈钢外壳9上部，用于传感器的安装固定，塑料保护盖2通过螺纹固定在最顶部，用于对内部的结构的防护。导磁浮子11则放置在LVDT绕组骨架6的内部，并能自由上下移动；

导磁浮子11由导磁材料和发泡塑料特殊加工的结构，漂浮在水面，随水面升降而动，导磁浮子11所在的高度会影响LVDT绕组7的电磁特性，并能通过外部电路的信号处理结果，可以反映出此高度，以此能够识别出当前的水面高度。过滤片14的作用也比较关键，在下雨等恶劣天气，水面波动较大，会引起水压的波动，当然也会引起浮子的跳动，造成读数不准确，没有把传感器内外直接连通，而是经过此过滤片14进行隔离，通过过滤片的阻力达到缓冲波动的目的。

在使用时，本实用新型通过不锈钢固定支架固定在蒸发桶的筒壁上，蒸发桶内注入适量净水，让本实用新型传感器内部的导磁浮子自由悬浮在水面上。当前环境温度、湿度的条件下，蒸发桶内的水分会不断挥发，导致水面会出现持续下降，水面的下降会引起导磁浮子的同步下降，水面的变动引起导磁浮子的同步上下移动，最终可以通过外部的LVDT信号处理电路反应出来这一变化。蒸发测量***即可以根据信号的变化随时或者特定时间间隔(如一天)，获取到该蒸发桶的水分蒸发情况，结合其他降水测量***的数据，通过合理的数学模型计算，既可以可到本地区的地表蒸发状况，为水利水文提供基础数据。蒸发测量***如果发现蒸发桶内水分不足，会及时自动补充净水；如果是下雨天，蒸发测量***则会及时泄放水分，时刻保持磁性浮子在正常工作高度。

本实用新型实施例的核心有两个LVDT的初级和次级线圈绕制绕制在空心的骨架上，骨架的内控设计为浮子行程空间。如此设计是为了让浮子内腔移动，是为了避免外部的风吹、水面波动的影响。

为进一步降低水面的波动影响，在腔体的下端口设计有滤网，滤网不但能保持内腔的洁净和连通腔体内外，更大的作用是对墙内进出的水带来阻尼，进一步降低外面水面波动对浮子影响。当然滤网和端盖的也能阻挡浮子的脱落。

传感器的上端必须和大气连通，为了防止脱落，和保持内腔的清洁，此处采用海绵覆盖端口，也能进一步阻尼内腔气压波动。

综上所述，本实用新型的基于LVDT蒸发量传感器的浮子和导磁铁芯一体化设计，上下端的过滤片，既能内腔保洁，更重要是针对外界的水面波动，提供阻尼连通，平稳浮子的震动。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于LVDT蒸发量传感器，包括LVDT绕组(7)和不锈钢外壳(9)，其特征在于：还包括导磁浮子(11)；

LVDT绕组(7)绕制在LVDT绕组骨架(6)外侧，外部磁套(8)完全包裹LVDT绕组(7)提供外部磁路，不锈钢外壳(9)在外部磁套(8)外部，提供这个传感器的保护和结构支撑；

LVDT绕组骨架(6)内部设置腔体(10)，腔体(10)顶部与大气连通，腔体内存放水，导磁浮子(11)则放置在LVDT绕组骨架(6)的内部，并能自由上下移动。

2.根据权利要求1所述的基于LVDT蒸发量传感器，其特征在于：还包括海绵过滤片(3)，海绵过滤片(3)放在不锈钢外壳(9)的上端，用于通气平衡气压，并能防虫防尘。

3.根据权利要求1所述的基于LVDT蒸发量传感器，其特征在于：所述导磁浮子(11)采用EPP材料制备，内嵌坡莫合金圆筒。

4.根据权利要求1所述的基于LVDT蒸发量传感器，其特征在于：还包括环形密封圈一(12)，环形密封圈一(12)紧贴LVDT绕组(7)的底部和不锈钢外壳(9)的内壁，用于绕组空间对外的密封防水，并用压紧螺母(13)压紧，压紧螺母(13)通过螺纹固定在不锈钢外壳(9)的内壁。

5.根据权利要求4所述的基于LVDT蒸发量传感器，其特征在于：

还包括环形密封圈二(5)，环形密封圈二(5)紧贴LVDT绕组骨架(6)的上端面和不锈钢外壳(9)的内壁，用于绕组空间对外的密封防水，压紧螺母二(4)通过螺纹连接固定在不锈钢外壳(9)的内壁，用于压紧内部的环形密封圈二(5)。

6.根据权利要求3所述的基于LVDT蒸发量传感器，其特征在于：还包括过滤片(14)，过滤片(14)紧贴压紧螺母和不锈钢外壳(9)的内壁，用于缓冲、过滤进入传感器内部的水流。

7.根据权利要求1所述的基于LVDT蒸发量传感器，其特征在于：还包括下端盖(15)，下端盖(15)通过螺纹连接固定在不锈钢外壳(9)的底端，用于保护传感器内部结构避免磕碰损伤。

8.根据权利要求1所述的基于LVDT蒸发量传感器，其特征在于：还包括不锈钢固定支架(1)，不锈钢固定支架(1)通过胶合固定在不锈钢外壳(9)上部，用于传感器的安装固定。

9.根据权利要求1所述的基于LVDT蒸发量传感器，其特征在于：还包括塑料保护盖(2)，塑料保护盖(2)通过螺纹固定在最顶部，用于对内部的结构的防护。

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