CN103267554B - 一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器及监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种矿用抗恶劣环境液位传感器，属于矿山生产过程监测技术领域，其特征在于是一种防堵、防挂物料失效或失真、防感应敏感膜片外力作用下变形损坏和防化学腐蚀的煤矿、金属和非金属矿山生产恶劣环境中静压投入式液位监测传感器,由安装监测液位坑1、耐腐蚀柔性弹性体2、传导液3、开口圆环座4、弹性膜片5、硅杯6、第一扩散电阻7、第二扩散电阻8、金属外壳9、气孔导管10和信号电源线11组成，本发明的传感器在恶劣环境下稳定工作，能长期稳定免维护实现液位的实时监测工作，制作成本低廉，可广泛适用于矿山、水利、农业、石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。

Description

一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器及监测方法
技术领域
本发明一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器及监测方法，属于矿山生产过程监测技术领域，具体涉及一种防堵、防挂物料失效或失真、防感应敏感膜片外力作用下变形损坏和防腐蚀的煤矿、金属和其它非金属矿山生产恶劣环境中静压投入式液位监测传感器，本发明的传感器广泛适用于矿山、水利、农业、石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
背景技术
在煤矿、金属和其它非金属矿山生产的恶劣环境中液位检测越来越广泛，越来越重要，但是由于在恶劣环境的生产过程中的各种复杂原因，液体是各种物质的混合体，富含各种易堵杂物，感应膜片易受机械损伤和化学腐蚀，一般传感器在较短的时间内就会因上述原因失效，因此现场的维护工作很大，有时几个小时就得清洗一下传感器的表面，否则传感器将失真或者失效，实时监测的可靠性很难保证，正如专利申请（专利）号：01124284.1所述压力敏感膜的尺寸为毫米量级；其在恶劣环境液位检测中存在的问题是易堵易失效，申请（专利）号：03107280.1也仅解决了膜片化学腐蚀的问题，仅能在特殊环境下使用，迫切需要一种适应性强、制作成本低、能在上述恶劣环境下全天候免维护长期稳定工作的液位传感器，实现液位的实时监测工作。
发明内容
本发明一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器及监测方法的目的在于：为解决上述现有技术中急需解决的问题，从而公开一种防堵、防挂物料失效或失真、防感应敏感膜片外力作用下变形损坏和防化学腐蚀的煤矿、金属和其它非金属矿山生产恶劣环境中静压投入式液位监测传感器。本发明的传感器广泛适用于矿山、水利、农业、石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
本发明一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器，其特征在于是一种防堵、防挂物料失效或失真、防感应敏感膜片外力作用下变形损坏和防化学腐蚀的煤矿、金属和非金属矿山生产恶劣环境中静压投入式液位监测传感器，该传感器由安装监测液位坑1、耐腐蚀柔性弹性体2、传导液3、开口圆环座4、弹性膜片5、硅杯6、第一扩散电阻7、第二扩散电阻8、金属外壳9、气孔导管10和信号电源线11组成；其弹性膜片5通过焊接安装于开口圆环座4内部、弹性膜片5采用微型感应敏感膜片，其尺寸为毫米量级，其有效感应面积小于80平方毫米，其边缘安装于硅杯6底端并与硅杯6内边缘用粘结胶粘结为一体，为避免微型感应敏感膜片堵塞挂料，化学腐蚀和外力锋利杂质的划伤的耐腐蚀柔性弹性体2固定于开口圆环座4外环上部位置上，传导液3被耐腐蚀柔性弹性体2密封与开口圆环座4内外并与弹性膜片5接触；第一扩散电阻7、第二扩散电阻8和硅杯6均安装于金属外壳9中密闭，并通过气孔导管10和信号电源线11与液面外大气相通；
上述一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器的监测方法，其特征在于是将上述一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器安装于监测液位坑1并保证基坑端面和敏感弹性膜片5在同一个平面上，耐腐蚀柔性弹性体2和传导液3将待测液体液位产生的压力等价的通过耐腐蚀柔性弹性体2和传导液3传递到弹性膜片5，对微型感应敏感膜片的影响仅为形成耐腐蚀弹性体内液位高度与敏感弹性膜片5接触压力而导致的死区，而对于量程精度没有改变，有效量程=原微型感应敏感膜片标定量程-耐腐蚀弹性体内高于弹性膜片的液位高度等价的量程；在所测液位的容器地平面以下开挖一个死区高度的小洞使得柔性弹性膜片5的传导液产生的压力值和予以放置该装置小坑中液位产生的压力值一致，这样就保证了（如附图1所示）高于点划线平面上的液位变化和作用与感应膜片上的静压力成比例，即可准确方便的测量出液位高度。
本发明一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器及监测方法，其优点在于：
本发明的传感器防堵、防挂物料失效或失真、防感应敏感膜片外力作用下变形损坏和防腐蚀。是一种恶劣环境下稳定工作的液位传感器，能长期稳定的免维护实现液位的实时监测工作。是一种制作成本低廉的高性能传感器，本发明的传感器广泛适用于矿山、水利、农业、石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
附图说明：
图1：一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器原理图，图中标号分别为：传感器安装监测液位坑1、耐腐蚀柔性弹性体2、传导液3、开口圆环座4、弹性膜片5、硅杯6、第一扩散电阻7、第二扩散电阻8、传感器密闭金属外壳9、气孔导管10、信号电源线11
具体实施方式：
实施方式1：根据所测液体静压与该液体的高度成比例的原理和液体的性质特点：没有确定形状，可流动，往往受容器影响，容器是什么形状，注入液体，液体就呈什么形状，液面水平，任一点液体压力传送在任意方向均相等，通过没有腐蚀性,没有压缩性,对冷热变化膨胀近似为零的传导液为传导介质，这些传导液3与传感器感应膜片4用一材质为乳胶的耐腐蚀柔性弹性体2予以密封，所测液体中的腐蚀源和划痕源即使对耐腐蚀柔性弹性体2造成损伤但只要不影响耐腐蚀柔性弹性体2中传导液3的密封即可，使得液体液位的压力值通过耐腐蚀柔性弹性体2传递到传导液3，再通过传导液3传递到传感器感应膜片5，传感器感应膜片5在微型膜片上就能产生一个与液位高度成比例的静压力值设计本发明的传感器，该传感器由安装监测液位坑1、耐腐蚀柔性弹性体2、传导液3、开口圆环座4、弹性膜片5、硅杯6、第一扩散电阻7、第二扩散电阻8、金属外壳9、气孔导管10和信号电源线11组成；其弹性膜片5通过焊接安装于开口圆环座4内部，弹性膜片5采用NovaSensor公司的NPI-19-A-100KPa-G或NPI-19-A-200KPa-G微型感应敏感膜片，其尺寸为毫米量级，其有效感应面积为80平方毫米，即与传导液3的有效接触面积为80平方毫米，其边缘安装于硅杯6底端并与硅杯6内边缘用粘结胶粘结为一体，为避免微型感应敏感膜片堵塞挂料，化学腐蚀和外力锋利杂质的划伤的耐腐蚀柔性弹性体2固定于开口圆环座4外环上部位置上，传导液3被耐腐蚀柔性弹性体2密封与开口圆环座4内外并与弹性膜片5接触；第一扩散电阻7、第二扩散电阻8和硅杯6均安装于金属外壳9中密闭，并通过气孔导管10和信号电源线11与液面外大气相通；将上述一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器安装于监测液位坑1并保证基坑端面和敏感弹性膜片5在同一个平面上，耐腐蚀柔性弹性体2和传导液3将待测液体液位产生的压力等价的通过耐腐蚀柔性弹性体2和传导液3传递到弹性膜片5，对微型感应敏感膜片的影响仅为形成耐腐蚀弹性体内液位高度与敏感弹性膜片5接触压力而导致的死区，而对于量程精度没有改变，有效量程=原微型感应敏感膜片标定量程-耐腐蚀弹性体内高于弹性膜片的液位高度等价的量程；在所测液位的容器地平面以下开挖一个死区高度的小洞使得柔性弹性膜片5的传导液产生的压力值和予以放置该装置小坑中液位产生的压力值一致，这样就保证了（如附图1所示）高于点划线平面上的液位变化和作用与感应膜片上的静压力成比例，即可准确方便的测量出液位高度。
实施方式2：传导液3与传感器感应膜片4用一材质为水性聚氨酯的耐腐蚀柔性弹性体2予以密封，其它同实施方式1。
实施方式3：5采用NovaSensor公司的NPI-19-A-200KPa-G微型感应敏感膜片，其尺寸为毫米量级，其有效感应面积为65平方毫米，即与传导液3的有效接触面积为65平方毫米，其它同实施方式1。
实施方式4：5采用NovaSensor公司的NPI-19-A-200KPa-G微型感应敏感膜片，其尺寸为毫米量级，其有效感应面积为75平方毫米，即与传导液3的有效接触面积为75平方毫米，其它同实施方式1。
实施方式5：5采用NovaSensor公司的NPI-19-A-100KPa-G微型感应敏感膜片，其尺寸为毫米量级，其有效感应面积为70平方毫米，即与传导液3的有效接触面积为70平方毫米，其它同实施方式1。

Claims (2)

1.一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器，其特征在于是一种防堵、防挂物料失效或失真、防感应敏感膜片外力作用下变形损坏和防化学腐蚀的煤矿、金属和非金属矿山生产恶劣环境中静压投入式液位监测传感器，该传感器由安装监测液位坑（1）、耐腐蚀柔性弹性体（2）、传导液（3）、开口圆环座（4）、弹性膜片（5）、硅杯（6）、第一扩散电阻（7）、第二扩散电阻（8）、金属外壳（9）、气孔导管（10）和信号电源线（11）组成；其弹性膜片（5）通过焊接安装于开口圆环座（4）内部，弹性膜片（5）采用微型感应敏感膜片，其尺寸为毫米量级，其有效感应面积小于80平方毫米，其边缘安装于硅杯（6）底端并与硅杯（6）内边缘用粘结胶粘结为一体，为避免微型感应敏感膜片堵塞挂料，化学腐蚀和外力锋利杂质的划伤的耐腐蚀柔性弹性体（2）固定于开口圆环座（4）外环上部位置上，传导液（3）被耐腐蚀柔性弹性体（2）密封与开口圆环座（4）内外并与弹性膜片（5）接触；第一扩散电阻（7）、第二扩散电阻（8）和硅杯（6）均安装于金属外壳（9）中密闭，并通过气孔导管（10）和信号电源线（11）与液面外大气相通。
2.权利要求1所述一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器的监测方法，其特征在于是将上述一种矿用抗恶劣环境液位监测传感器安装于监测液位坑（1）并保证基坑端面和敏感弹性膜片（5）在同一个平面上，耐腐蚀柔性弹性体（2）和传导液（3）将待测液体液位产生的压力等价的通过耐腐蚀柔性弹性体（2）和传导液（3）传递到弹性膜片(5)，对微型感应敏感膜片的影响仅为形成耐腐蚀弹性体内液位高度与敏感弹性膜片(5)接触压力而导致的死区，而对于量程精度没有改变，有效量程=原微型感应敏感膜片标定量程-耐腐蚀弹性体内高于弹性膜片的液位高度等价的量程；在所测液位的容器地平面以下开挖一个死区高度的小洞使得柔性弹性膜片(5)的传导液产生的压力值和予以放置该装置小坑中液位产生的压力值一致，这样就保证了高于点划线平面上的液位变化和作用与感应膜片上的静压力成比例，即可准确方便的测量出液位高度。
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