CN101424545B - 液体电容式传感器电磁屏蔽体装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液体电容式传感器的电磁屏蔽体装置，该电磁屏蔽体装置是具有一定厚度的一个金属空腔体，液体电容式传感器置于屏蔽体的空腔之中。在屏蔽体侧壁上开有若干个圆孔A，沿圆孔A的轴向方向在屏蔽体侧壁的外侧延伸形成一个圆筒A，该圆筒A的伸出端口是一个封闭口。在所述圆筒A的侧壁上设有一个圆孔B，沿圆孔B的轴向方向在圆筒A的侧壁的外侧延伸形成与圆筒A轴向垂直的圆筒B，圆筒B端口为开口。本发明利用加长截至波导的长度以及利用电磁波的驻波特性的方法，使得屏蔽效果大大增加，装置可以为液体电容式传感器抵御外界电磁干扰，使其可以在电磁辐射下正常工作，同时屏蔽体又不影响液体传感器的正常工作。

Description

液体电容式传感器电磁屏蔽体装置

技术领域

本发明属于电磁屏蔽技术领域，具体涉及一种液体电容式传感器电磁屏蔽体装置。

背景技术

液体电容式传感器是测量液体体积等参数的一种传感器。电容传感器的电容值十分微小，必须通过测量电路转换成相应的电压、电流或频率信号。测量电路的种类很多，目前较常采用的有电桥电路、谐振电路、调频电路及运算放大电路等。

但随着科技的飞速发展，电子设备工作的电磁环境越来越复杂。液体电容式传感器由于其结构的特点，对外界电磁辐射较敏感，即有外界电磁干扰时，正常工作受到了影响，测量的参数不再准确，给测量工作带来很大的困难。图1为电容式传感器的简单结构示意图，即两个金属板构成传感器的两个电极，在外界电磁辐射下，两个金属板电极之间产生较强的感应电场。图2为在平面波辐射下，利用有限元法，计算出传感器的极板上感应电场的分布情况，其中X轴为极板表面上的坐标点，Y轴为感应电场的场强，此感应的电场会激励出感应电流，从而影响与传感器相连接的电路，造成后续电路输出不正常。平面波的频率为800MHz，传输方向垂直于极板表面，场强100v/m。

发明内容

本发明为了解决液体电容式传感器对外界电磁辐射敏感，易受干扰辐射等问题，提出一种液体电容式传感器电磁屏蔽体装置。

本发明所述的液体电容式传感器电磁屏蔽体装置是具有一定厚度的一个金属空腔体，所属的金属空腔体可以采用合成材料并在其表面镀铜制成。

所述屏蔽体的上表面为可打开的口盖，并且在口盖上设有通线孔。所述口盖与屏蔽体之间、通线孔与传感器导线之间通过填加导电橡胶实现密封。液体电容式传感器置于屏蔽体的空腔之中。在屏蔽体侧壁上开有若干个圆孔A，圆孔A的轴向方向延屏蔽体侧壁的外侧延伸形成一个圆筒A，该圆筒A的伸出端口是一个封闭口。在所述圆筒A的侧壁上设有一个圆孔B，圆孔B的轴向方向延圆筒A的侧壁的外侧延伸，形成与圆筒A轴向垂直的圆筒B，圆筒B端口为开口。

依据上述的电容式传感器电磁屏蔽体，其屏蔽原理为：

(1)利用圆筒A、圆筒B形成的截止波导结构使电磁波衰减；当外界电磁波由开口耦合进入，圆筒A、圆筒B构成截止波导结构，此结构在没有增加屏蔽体壁厚的情况下，增加截止波导的长度，使得电磁波在进入屏蔽体内部之前衰减；

(2)根据驻波原理实现电磁波衰减；当电磁波经由圆筒A、圆筒B进入屏蔽体的过程中，由于圆筒A、圆筒B成直角关系，所以在圆筒A、圆筒B中传输的电磁波会在圆筒A、圆筒B连接处产生驻波，电磁波进一步得到衰减；

(3)同理，由屏蔽体内产生的电磁干扰会经过上述(1)～(2)衰减的逆过程，使屏蔽体内部产生的电磁波衰减后传出。

本发明的优点在于：

(1)解决了电容式传感器受电磁干扰问题。该屏蔽体可以为液体电容式传感器抵御外界电磁干扰，使其可以在电磁辐射下正常工作，同时屏蔽体又不影响液体传感器的正常工作。

(2)不用增加屏蔽体的厚度来增加屏蔽效果，所以减小了屏蔽体的重量与体积，扩大了其应用范围。

(3)由于屏蔽体的结构在采取不增加壁厚的基础上，加长截止波导的长度以及利用电磁波的驻波特性的方法，使得屏蔽效果大大增加，提高了其工程应用范围；

(4)重量轻。许多电子设备都有着十分苛刻的重量要求，因此本屏蔽体可以采用合成材料表面镀铜的方法，这样便大大减少了屏蔽体的重量；

(5)可实施性好，易于工程实践。

附图说明

图1是为液体电容式传感器的结构示意图；

图2是为图1所示电容式传感器在电磁辐射下的表面电场分布情况；

图3a是本发明中的电磁屏蔽体立体结构示意图；

图3b是本发明中的电磁屏蔽体侧视图；

图4是图3b中的电磁屏蔽体的A-A剖面结构示意图；

图5是电磁辐射下液体电容式传感器电磁屏蔽体内的表面电场分布情况；

图6是图5中X与Z平面的相交直线上的场强强度曲线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种液体电容式传感器电磁屏蔽体装置，图3a为屏蔽体立体结构示意图，所述的屏蔽体1是具有一定厚度的一个金属空腔体，所述的金属空腔体可以采用合成材料并在其表面镀铜制成。液体电容式传感器置于屏蔽体1的空腔101之中。所述屏蔽体1的上表面为可打开的口盖103，并且在口盖103上设有通线孔104。所述口盖103与屏蔽体1之间、通线孔104与传感器导线之间通过填加导电橡胶实现密封。

在屏蔽体1四周侧壁102上开有若干个圆孔A2，如图3b、图4，沿圆孔A2的轴向方向在屏蔽体1侧壁102的外侧延伸形成一个圆筒A3，该圆筒A3的端口301是一个封闭口。在所述圆筒A3的侧壁302上设有一个圆孔B4，沿圆孔B4的轴向方向在圆筒A3的侧壁302的外侧延伸形成与圆筒A3轴向垂直的圆筒B5，圆筒B5具有开口501。

所述圆孔A的直径尺寸所对应的截止频率应高于外界干扰频率。

所述圆孔A在屏蔽体侧壁规则排列；

依据上述的电容式传感器电磁屏蔽体，其屏蔽原理为：

(1)利用圆筒A、圆筒B形成的截止波导结构使电磁波衰减；当外界电磁波由开口耦合进入，圆筒A、圆筒B构成截止波导结构，此结构在没有增加屏蔽体壁厚的情况下，增加截止波导的长度，使得电磁波在进入屏蔽体内部之前衰减；

(2)根据驻波原理实现电磁波衰减；当电磁波经由圆筒A、圆筒B进入屏蔽体的过程中，由于圆筒A、圆筒B成直角关系，所以在圆筒A、圆筒B中传输的电磁波会在圆筒A、圆筒B连接处产生驻波，电磁波进一步得到衰减；

(3)同理，由屏蔽体内产生的电磁干扰会经过上述(1)～(2)衰减的逆过程，使屏蔽体内部产生的电磁波衰减后传出。

根据本发明所提供的液体电容式传感器电磁屏蔽体，在计算机中建立仿真模型，并进行数值仿真运算，验证屏蔽效果，图5和图6为屏蔽效果图。图5中显示了在电磁辐射下，屏蔽体内电场的分布图，其中靠近圆心的第一层深色区域为屏蔽体的包围区域，其场强值明显小于屏蔽体外的场强分布，为表述清晰，将图5中X与Z平面的相交直线上的场强读取出来，所得结果如图6。图6中X轴为极板表面上的坐标点，Y轴为感应电场场强的强度，图6中两侧场强值高的为屏蔽体外的场强值，中间场强值低的部分为屏蔽体内场强值，场外的场强值明显高于屏蔽体内的场强值。图5、图6中所用辐射源为平面波，频率800M，水平极化，幅值为100v/m。

Claims (4)

1.一种液体电容式传感器电磁屏蔽体装置，其特征在于：屏蔽体是金属空腔体，所述屏蔽体的上表面为口盖，并且在口盖上设有通线孔，液体电容式传感器置于屏蔽体的空腔之中，在屏蔽体侧壁上开有若干个排列规则的、相同的圆孔A，沿每一个圆孔A的轴向方向在屏蔽体侧壁的外侧延伸形成一个圆筒A，该圆筒A的伸出端口是一个封闭口，在所述圆筒A的侧壁上设有一个圆孔B，沿圆孔B的轴向方向在圆筒A的侧壁的外侧延伸形成与圆筒A轴向垂直的圆筒B，圆筒B端口为开口。

2.根据权利要求1所述的一种液体电容式传感器电磁屏蔽体装置，其特征在于：所述的圆孔A的直径尺寸所对应的截止频率高于外界干扰频率。

3.根据权利要求1所述的一种液体电容式传感器电磁屏蔽体装置，其特征在于：所述的金属空腔体采用合成材料并在其表面镀铜制成。

4.根据权利要求1所述的一种液体电容式传感器电磁屏蔽体装置，其特征在于：所述口盖与屏蔽体之间、通线孔与传感器导线之间通过填加导电橡胶进行密封。

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