CN103292861B - 用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，步骤：1）取具有多个轴向通孔的氧化镁瓷柱，并烧结；2）将一根U型加热丝的两接线端焊接镍引线，将U型加热丝两接线端插入氧化镁瓷柱，在剩余的轴向通孔中插入铠装热电偶；3）将氧化镁瓷柱插入一金属外套管内，对接线端金属外套管进行滚压，根据金属外套管所需的长度下料，使铠装热电偶接线方向一端及镍引线伸出金属外套管，并剥出铠装热电偶接线端的正负极偶丝；4）在步骤3）金属外套管的测量方向一端填装氧化镁粉，烘干后焊接金属堵头密封，灌胶密封金属外套管接线方向一端。本制作方法工艺简单，成本低廉，制作出的液位测量计能在高温高压等恶劣环境下准确分辨出液面的具体位置。

Description

用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法

技术领域

本发明涉及液位测量计领域，特别是涉及一种用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法。

背景技术

目前，全封闭压力环境的水位测量通常采用磁致伸缩液位测量计进行测量，磁致伸缩液位测量计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位测量计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以确定浮子所在的位置，即液面的位置。然而，磁致伸缩液位测量计产生的磁场易受其它磁场的干扰，当附件有电厂等强电磁辐射的场所时，磁致伸缩液位测量计的精度大大降低，而且，磁致伸缩液位测量计主要是针对大型石油、化工原料的储存罐设计的液位测量计，其尺寸较大，通常达十数米，甚至数十米，不能在容积较小的容器上使用，此外，磁致伸缩液位测量计的结构复杂，制作磁致伸缩液位测量计的工艺相应复杂，成本较高，维修困难，限制了它的使用范围。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，本制作方法工艺简单，成本低廉，制作出的液位测量计能在高温高压等恶劣环境下准确分辨出液面的具体位置，其抗干扰能力强，而且结构简单，是一种适用范围广泛的液位测量计。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，该方法按以下步骤进行：

1）取若干段截面形状相同且具有多个轴向通孔的氧化镁瓷柱，其中2个轴向通孔位于氧化镁瓷柱的中心位置，其余的轴向通孔均匀分布于氧化镁瓷柱轴心线的四周，将氧化镁瓷柱在2100℃～2300℃的高温中进行1～1.2小时烧结处理；

2）将一根加热丝弯折成U型，U型加热丝的两个接线端同向，两个接线端分别焊接镍引线，并将U型加热丝两个接线端连同镍引线同时插入经高温烧结处理的氧化镁瓷柱中心位置的2个轴向通孔中，U型加热丝的弯折处与氧化镁瓷柱的端面之间留有一段距离，然后在氧化镁瓷柱剩余的轴向通孔中分别插入铠装热电偶，铠装热电偶的接线端与U型加热丝的接线端同向，并使其中第一支铠装热电偶的热接点端与U型加热丝的弯折处对齐，其余的铠装热电偶的热接点端距第一支铠装热电偶的热接点端所处位置，沿顺时针或逆时针方向按等差序列依次递减；

3）随后将步骤2）装有U型加热丝和铠装热电偶的氧化镁瓷柱插入一金属外套管内，金属外套管的内孔直径大于氧化镁瓷柱的直径，通过对接线端金属外套管进行滚压，使镍引线与铠装热电偶的接线端被压紧固定，然后将金属外套管拉拔变径，使整个金属外套管直径变小、长度变长，氧化镁瓷柱被挤粹形成粉状，将焊接有镍引线的加热丝、铠装热电偶、金属外套管之间的空隙完全填充，并将金属外套管的滚压处截断，在确定好U型加热丝的弯折点后，以弯折点为基点，向测量端方向延伸一段距离，截断金属外套管，然后以该截断面为基点，根据金属外套管所需的长度下料，将金属外套管的接线方向一端截断，使铠装热电偶接线方向一端及镍引线伸出金属外套管，并剥出铠装热电偶接线端的正负极偶丝；

4）在步骤3）金属外套管的测量方向一端填装氧化镁粉，然后在400～450℃的温度下烘干后，在金属外套管的测量方向一端焊接金属堵头密封金属外套管的该端；

5）使步骤4）金属外套管内铠装热电偶的正、负极偶丝及金属外套管之间相互不接触，然后在250～300℃的温度下烘干后，灌胶密封金属外套管接线方向一端。

在步骤5）金属外套管内铠装热电偶的接线端焊接相匹配的补偿线，并在焊接处套上密封管灌胶密封，然后在金属外套管的接线方向一端套上带外螺纹的连接件，并灌胶密封固定连接件，连接件螺纹配合一具有若干对接线端子的接线盒，并分别把镍引线、补偿线接入接线盒内的各对接线端子上。

所述铠装热电偶采用反向串接法连接。

所述金属外套管、金属堵头的材料选用不锈钢。

所述加热丝的直径为0.4～0.5mm，所述铠装热电偶的直径为0.7～0.8mm，所述金属外套管拉拔到外径为9.9～10.1mm，拉拔过程中，金属外套管外径的变化量≤30%。

所述氧化镁瓷柱和氧化镁粉为电熔级氧化镁，其纯度≥99.5%。

所述加热丝采用熔点为1380～1520℃，密度为7.1～8.5克/立方毫米，延伸率≥20，电阻率1.04～1.60μΩ.m，导热系数为43.8～63.2kj/m.h℃，线胀系数为13.5～19的金属材料。

所述镍引线采用熔点为1418～1456℃，比重为8.60～9.05，导热系数为0.50～0.72（100℃）卡/厘米.秒.℃,电阻系数为8.7μΩ.cm～10.3μΩ.cm(20℃)的金属材料。

所述铠装热电偶的负极偶丝采用电阻温度系数为0.8×10-3/℃～1.25×10-3/℃，电阻率为0.21μΩ.m～0.33μΩ.m的金属材料；所述铠装热电偶的正极偶丝采用电阻温度系数为0.9×10-3/℃～1.16×10-3/℃，电阻率为0.63μΩ.m～0.82μΩ.m的金属材料。

所述铠装热电偶的热接点端所处位置在顺时针或逆时针方向呈4～5mm的等差序列依次递减。

由于采用了上述方案，本发明采用氧化镁作为导热和绝缘材料，氧化镁在2100℃～2300℃的高温中进行1～1.2小时烧结处理形成氧化镁绝缘瓷柱，烧结氧化镁瓷柱的目的是确保瓷柱的绝缘性能和导热性能。热丝弯折成U型，U形的加热丝占用的空间最小，缩小本液位测量计的最小允许直径，适应更小的密闭容器。氧化镁瓷柱设有的轴向通孔，分别插入U型加热丝和铠装热电偶，其中插入U型加热丝的2个轴向通孔位于氧化镁瓷柱的中心位置，其余插入铠装热电偶的轴向通孔均匀分布于氧化镁瓷柱轴心线的四周，使铠装热电偶与加热丝之间的距离均匀，铠装热电偶测得的温度相近。插入铠装热电偶时，其中第一支铠装热电偶的热接点端与U型加热丝的弯折处对齐，其余的铠装热电偶的热接点端距第一支铠装热电偶的热接点端所处位置，沿顺时针或逆时针方向按等差序列依次递减，使各铠装热电偶的热接点端在测量液位时处于不同的高度，热电偶的热接点位于液面下方时，由于散热速度较快，温度较低，热电偶的热接点位于液面上方时，由于散热速度较慢，温度较高，热电偶的热接点产生阶跃变化的感应电动势，判断液面位于哪两个热电偶的热接点之间，进而判断液面的具体位置，沿顺时针或逆时针方向排列可便于标记。对接线端金属外套管进行滚压，既保证了铠装热电偶引线端和加热丝镍引线端被紧紧轧死，避免在拉拔过程中铠装热电偶和加热丝位置的滑移，又便于把金属外套管插入变径模内变径。将金属外套管向铠装热电偶的热接点端方向进行拉拔变径时，氧化镁瓷柱被挤粹形成粉状，将加热丝、铠装热电偶、金属外套管之间的空隙完全填充。金属外套管的拉拔方向一端填装氧化镁粉作为导热绝缘材料，然后在400～450℃的温度下烘干后，在金属外套管的测量方向一端焊接金属堵头密封金属外套管的该端，保证焊接时不因为绝缘粉的潮气而影响测量端封头密封效果。金属外套管内铠装热电偶的正、负极偶丝及铠装热电偶外套管三者之间，以及金属外套管、铠装热电偶及镍引线三者之间都不相互接触，然后在250～300℃的温度下烘干，烘出残余潮气，使其绝缘性能满足要求。灌胶密封金属外套管的接线方向一端，既防止漏电，又固定延伸出外套管的热电偶以及加热丝的引线，防止相互接触产生短路。

铠装热电偶的接线端焊接相匹配的补偿线，精度更高，误差更小。在焊接处套上密封管灌胶密封，防止漏电、短路。金属外套管的接线方向一端灌胶密封固定连接件保证液位测量计的绝缘性能，防止漏电、短路。连接件螺纹配合接线盒，把镍引线、补偿线分别接入接线盒内的各对接线端子上，便于液位计与电源及测量仪器等连接，且更加安全。

铠装热电偶采用反向串接法连接，即将热电偶的同名极相连，组成微差热电偶，通过△E=E(t1，t0)－E(t2,t0)=E(t1，t2)，来反应两个测温点(t2，t1)的温度差，以此来确定液面的具体位置，测量更为快捷。

金属外套管、金属堵头的材料选用不锈钢，耐腐蚀能力强，增加液位测量计的使用寿命。

氧化镁瓷柱和氧化镁粉为电熔级氧化镁，其纯度≥99.5%，其电绝缘性好，热膨胀系数和导热率高。

本方法制作的液位测量计包括一个U型加热丝和至少10支铠装热电偶。由于加热元件维持恒定功率，具有良好的稳定性，铠装热电偶均布于加热丝外围的轴向通孔内，其测量端等距离递差排列，使液位测量的的准确性和可靠性得到保证，因此液位测量计能够用于压力容器进行测温。本方法制作的液位测量计，能够在高温高压下准确判断液面的位置，复现性很好，分辨率高，统一性好，能够满足超负荷试验等要求，干扰能力强，还通过实验证明。并且工艺简单，生产成本低，是一种可以推广的液位测量计。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为用于全封闭压力环境液位测量计的结构示意图；

图2为图1中P处的局部放大图；

图3为用于全封闭压力环境液位测量计的横截面示意图。

附图中，1为金属外套管，2为加热丝，3为铠装热电偶，4为镍引线，5为补偿线，6为密封管，7为连接件，8为接线盒，81为接线端子，9为金属堵头。

具体实施方式

参见图1～图3，用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法按以下步骤进行：

1）取若干段截面形状相同且具有多个轴向通孔的氧化镁瓷柱，本实施方式中选用设有12个轴向通孔的氧化镁瓷柱，当然，也可以选用设有13个、14个……轴向通孔的氧化镁瓷柱，其中2个轴向通孔位于氧化镁瓷柱的中心位置，其余的轴向通孔均匀分布于氧化镁瓷柱轴心线的四周，所述氧化镁瓷柱的材料为电熔级氧化镁，其纯度≥99.5%。将氧化镁瓷柱在2100℃～2300℃的高温中进行1～1.2小时烧结处理，以除去氧化镁瓷柱内的水分、甲基纤维素等，确保氧化镁瓷柱的纯度，然后随炉冷却形成烧结氧化镁瓷柱。

2）将一根加热丝2弯折成U型，所述加热丝2的直径为0.4～0.5mm，长度为2500mm，所述加热丝2采用熔点1380～1520℃，密度为7.1～8.5克/立方毫米，延伸率≥20，电阻率1.04～1.60μΩ.m，导热系数为43.8～63.2kj/m.h℃，线胀系数为13.5～19的金属材料，本实施方式中可选用镍铬丝（Cr20Ni80、Cr30Ni70、Cr15Ni60、Cr20Ni35、Cr20Ni30）或镍铬铝丝（1Cr13AL4、1Cr21AL4、0Cr21AL6、0Cr23AL5、0Cr25AL5、0Cr21AL6Nb、0Cr27AL7Mo2）等金属材料制成，U型加热丝2的两个接线端同向，两个接线端分别焊接镍引线4，所述镍引线的直径为0.5～0.8mm，长度为900mm，所述镍引线4采用熔点为1418～1456℃，比重为8.60～9.05，导热系数为0.50～0.72（100℃）卡/厘米.秒.℃,电阻系数为8.7μΩ.cm～10.3μΩ.cm(20℃)的金属材料，本实施方式中可选用N2、N4、N6、N7或N8等。并将U型加热丝2两个接线端连同镍引线4分别插入经高温烧结处理的氧化镁瓷柱中心位置的2个轴向通孔中，U型加热丝2的弯折处与氧化镁瓷柱的端面之间留有一段距离，本实施方式中，U型加热丝的弯折处与氧化镁瓷柱的端面之间相距200mm，然后在氧化镁瓷柱剩余的轴向通孔中分别插入铠装热电偶3，所述铠装热电偶3的直径为0.7～0.8mm，所述铠装热电偶3的负极偶丝采用电阻温度系数为0.8×10-3/℃～1.25×10-3/℃，电阻率为0.21μΩ.m～0.33μΩ.m的金属材料，本实施方式中可选用NiSi3、Alumel、Nisil等；所述铠装热电偶3的正极偶丝采用电阻温度系数为0.9×10-3/℃～1.16×10-3/℃，电阻率为0.63μΩ.m～0.82μΩ.m的金属材料，本实施方式中可选用NiCr10、Chromel、Nicrosil等。铠装热电偶3的接线端与U型加热丝2的接线端同向，并使其中第一支铠装热电偶3的热接点端与U型加热丝2的弯折处对齐，其余的铠装热电偶3的热接点端距第一支铠装热电偶3的热接点端所处位置，沿顺时针或逆时针方向按等差序列依次递减；所述铠装热电偶3的热接点端所处位置在顺时针或逆时针方向呈4～5mm的等差序列依次递减。本实施方式，选用10支铠装热电偶，10支铠装热电偶按照顺时针或逆时针方向排列，依次为1#～10#，并且所述铠装热电偶热接点端距离外套管封头端的距离为5mm、10mm、直至50mm。

3）随后将步骤2）装有U型加热丝2和铠装热电偶3的氧化镁瓷柱插入一金属外套管1内，所述金属外套管1的材料选用不锈钢，本实施方式选用316L不锈钢。金属外套管的内孔直径大于氧化镁瓷柱的直径，本实施方式中，金属外套管的内孔直径比氧化镁瓷柱直径大0.4mm，通过对接线端金属外套管1进行滚压，使镍引线4与铠装热电偶3的接线端被压紧固定，然后将金属外套管1拉拔变径，使整个金属外套管1直径变小、长度变长，所述金属外套管1拉拔到外径为9.9～10.1mm，拉拔过程中，金属外套管1外径的变化量≤30%。氧化镁瓷柱被挤粹形成粉状，将焊接有镍引线的加热丝2、铠装热电偶3、金属外套管1之间的空隙完全填充，并将金属外套管1拉拔方向一端滚压处截断，在确定好U型加热丝的弯折点后，以弯折点为基点，向测量端方向延伸一段距离，本实施方式中，向测量端方向延伸5mm，截断金属外套管。然后以该截断面为基点，根据金属外套管1所需的长度下料，保证液位测量计测量端到下尺寸处的距离1800～1820mm；将金属外套管1的接线方向一端截断，剥出接线端的铠装热电偶及镍引线，使铠装热电偶3接线方向一端及镍引线4伸出金属外套管1，确保液位测量计长度为1650～1670mm；并剥出铠装热电偶3接线端的正负极偶丝2～2.5mm，在确保正负极偶丝、铠装热电偶外套管以及焊接有镍引线的加热丝不相碰的前提下，把多点测温加热式液位测量计放入烘箱内在250～300℃烘烤3～6小时，检验液位测量计的绝缘性能是否良好。

4）在步骤3）金属外套管1的测量方向一端填装氧化镁粉，所述氧化镁粉为电熔级氧化镁，其纯度≥99.5%。然后在400～450℃的温度下烘烤2～3小时后，在金属外套管1的测量方向一端焊接金属堵头9密封金属外套管1的该端，再插入水里检验绝缘是否有明显下降来判断液位测量计焊接端是否泄漏，所述金属堵头9的材料选用316L不锈钢。

5）使步骤4）金属外套管内铠装热电偶的正、负极偶丝及金属外套管之间相互不接触，以及金属外套管1、铠装热电偶3及镍引线4三者之间都不相互接触，然后在250～300℃的温度下烘干后，灌胶密封金属外套管接线方向一端。烘干、测试，即可得到多点测温加热式液位测量计半成品。

在步骤5）金属外套管1内铠装热电偶3的接线端焊接相匹配的补偿线5，并在焊接处套上密封管6灌胶密封，确保每支铠装热电偶完整并能独立测温。特别地，所述铠装热电偶从液位测量计封头端开始，分别标明1#～10#，确保液位测量计长度为1.96～2.05m。然后在金属外套管1的接线方向一端套上带外螺纹的连接件7，并灌胶密封固定连接件7，连接件7螺纹配合一至少具有11对接线端子81的接线盒8，并分别接入各镍引线4、补偿线5，本实施方式中，接线盒至少具有11对接线端子。将接线端子固定在接线盒内，明确标识出加热元件端子和铠装热电偶端子。其中，10对端子用于接入铠装热电偶的补偿线，1对端子用于接加热丝镍引线。所述铠装热电偶3采用反向串接法连接，再检验液位测量计的电性能，合格即为成品。

以下是上述实施方式的具体实施例：

实施例1：采用上述制备方法制得液位测量计。为了进一步验证该液位测量计的复现性，本实施例选择电阻率低的镍引线作为加热元件的引出线，为了电阻可靠、稳定，选用Ni20Cr80作为加热丝。为了测量准确可靠，选用Alumel作为负极热电偶丝，Chromel作为正极热电偶丝,镍引线选择N7。

工作时，加热丝被供给一个直流恒流或恒压电源，待其工作电压或电流稳定后，测出其电势值并换算成相应的温度值；然后把仍在加热并且处于稳定状态下的液位测量计浸没到热传导较高的液态中，观察其电势值的变化，并且换算成相应的温度值。该液位测量计温度的变化通过电势的大小反应出来，并以此来判断出液位的位置。

用YJ26M三路直流稳压器给液位测量计内的加热元件供以5.62V的电压（用QJ31型直流单双臂电桥测出引线值为0.03Ω，元件值为12.8Ω），当工作电压稳定后，以10#铠装热点偶为参考点，在第1支铠装热电偶位置确定后,每隔3分种把液位测量计缓慢向沸水中插入～5mm，观察10支铠装热电偶（分别为1#～10#）电势值的变化情况。其结果见表1。

表1

注:#表示沸水中

热电偶的热接点从气相插入液体中或从液体中拔到气相中时电势值变化大，分辨率高，复现性好，而且10支铠装热电偶都能准确的分辨出空气界面和液体界面。

性能实验：

为了进一步测试液位测量计的性能，用YJ26M三路直流稳压器电源给一支电阻为12.7Ω的液位测量计通以直流恒压电源，待电势稳定后，测出10支铠装热电偶的电势值，接着以10#铠装热电偶为参考点，把该液位测量计缓慢放在沸水中，让沸水慢慢浸没热电偶热接点，用HP34401A数字电压表测出其电势值的变化。改变电压大小，重复上面试验过程，其试验结果见表2。

表2

注:#表示沸水中

从表2中可以看出：随着电压的增加，该液位测量计的功率不断增加，其加热元件加热的温度越高，并且随着温度的升高，其在沸水中温差也越来越大，我们就更容易分辨气液界面。

试验结果表明，采用实施例1所述的方法制备的液位测量计的液位的分辨率较高，而且可靠性也很高。

实施例2：制造液位测量计，具体步骤如下：

1）取直径为9.7mm，具有12个通孔（其中2个通孔分布在瓷柱的中心位置，其余10个通孔均匀分布在瓷柱外围），且通孔直径为1.0mm的氧化镁瓷柱若干，放入烧结炉内在2100℃烧结1小时，随炉冷却，待用；

2）取长度为2200mm，直径为0.75mm，熔点为1400℃，密度为8.4克/立方毫米，延伸率≥20，电阻率1.09±0.05μΩ.m，直径为0.18～0.22mm，导热系数为60.3kj/m.h℃，线胀系数为18的Cr20Ni80的加热丝校直并擦净，在其两端各焊熔点为1440℃，比重为8.90，导热系数为0.60（100℃）卡/厘米.秒.℃,电阻系数为9.5μΩ.cm(20℃)，直径为1.0mm；长度为600mm的镍引线，并对折成U型，穿入氧化镁瓷柱中心的两个通孔内；

3）将10支直径为0.8mm的铠装热电偶依次穿入均布于加热丝外围的氧化镁瓷柱的10个通孔内。其中，所用铠装热电偶的负极偶丝采用电阻温度系数为1.20×10^-3/℃，电阻率为0.270μΩ.m的Alumel；所用正极偶丝采用电阻温度系数为1.10×10^-3/℃，电阻率为0.72μΩ.m的Chromel材料；所用绝缘粉纯度≥99.5%，杂质Fe≤0.007%，Ca≤0.12%，Mn≤0.003%；所用铠装热电偶和液位测量计的外套管均为316L不锈钢材料；

4）调节步骤3）所述铠装热电偶测量端的距离，确保顺时针递差排列的铠装热电偶的第一个测量端与第二个测量端相对高度相差5mm，第二个测量端与第三支测量端相对高度相差5mm，依次类推；

5）将按照步骤4）组装好的加热丝、铠装热电偶以及瓷柱穿入直径为12.0mm,厚度为1.0mm的外套管内，并对液位测量计接线端进行轧头、拉拔；

6）将步骤5）所述液位测量计进行多次轧头、拉拔，直到液位测量计外套管直径为Φ10.0mm，停止拉拔；

7）将经过步骤6）处理后的液位测量计擦拭干净，然后针对测量端下尺寸，具体操作时以弯折处为基点，向测量端方向延伸5mm，截断金属外套管；

8）确定经过步骤7）处理的液位测量计的尺寸，要求整根液位测量计长度为1600mm；

9）将经过步骤8）处理后的液位测量计剥出接线端的铠装热电偶及镍引线，使铠装热电偶及镍引线伸出液位测量计外套管；

10）将经过步骤9）处理后的液位测量计接线端的10支铠装热电偶剥出偶丝；

11）测试经过步骤10）处理的液位测量计，在确保铠装热电偶及加热丝导通和绝缘良好的前提下，将步骤7）的液位测量计灌入绝缘粉，在450℃烘烤2小时后，采用氩弧焊封头焊接，确保焊接端无泄漏；

12）测量经过步骤11）处理后的液位测量计，在确保铠装热电偶的正负极偶丝与铠装热电偶的外套管之间以及正负极偶丝、加热丝、外套管三者彼此不相碰的前提下，把液位测量计放入烘箱内在300℃烘烤6小时；

13）测试经过步骤12）处理的液位测量计，在确保液位测量计和铠装热电偶的绝缘都满足要求后，用E-7胶密封接线端（包括铠装热电偶接线端和液位测量计接线端），烘干、测试，即可得到液位测量计半成品。

14）将经过步骤13）处理后的液位测量计铠装热电偶接线端与相匹配的补偿线焊接在一起，并在焊接处套上密封管灌胶密封固定，确保每支铠装热电偶完整并能独立测温。特别地，所述铠装热电偶从液位测量计封头端开始，分别表明1#～10#。

15）将经过步骤14）处理后的液位测量计量好长度，套上与接线盒螺纹相匹配的连接件后灌胶密封，确保铠装热电偶接线端及加热丝引线端都能完全密封。

16）将接线端子固定在接线盒内，明确标识出加热元件端子和铠装热电偶端子。

17）将经过步骤16）处理后的液位测量计引线端旋入接线盒内，并分门别类接入接线盒内分布的11对端子。特别地，10对端子用于接入铠装热电偶的补偿线，1对端子用于接加热丝镍引线。

18）检验电性能，合格即为成品。

按照上述方法制得2支液位测量计，编号分别为J-1#和J-2#。

取2支液位测量计进行检测，2支液位测量计的编号为J-1#和J-2#，具体检测结果如表3，从加热元件测试结果看，其电阻偏差为0.02，加热器一致性很好。把铠装热电偶从端子上取下来，考察不通过反向串接法，液位测量计的一致性及液气界面的分辨率。

表3

用YJ26M三路直流稳压器给实施例2所得2支液位测量计供以5.62V的电压，当工作电压稳定后，先后三次把液位测量计放在沸水及室温下反复试验，其电势值在一个瞬间阶跃下降后，紧接着呈连续下降趋势，直至达到稳定状态。用HP34401A数字电压表测出其电势值换算成相应的温度，其试验结果见表4。

表4

从表4中可以看出实施例2所得2支液位测量计一致性好，而且响应时间快，能很好的分辨出液气界面。

为了进一步测试液位测量计的性能，用YJ26M三路直流稳压器电源给实施例2中的2支液位测量计通以直流恒压电源，待电势稳定后，测出其电势值（温度），接着把该液位测量计放在沸水中，用HP34401A数字电压表测出其电势值（温度）的变化。改变电压的大小，重复上面试验过程，其试验结果见表5。

表5

从表5中可以看出：随着电压的增加，液位测量计的功率也不断增加，其加热的温度也越高。并且随温度的升高，其在沸水中温差也越来越大。从试验结果还可以看出2支液位测量计一致性很好，而且都能够很明显的分辨出液位。

当液位测量计的负载电压大于12V时，给实施例2所述的2支液位测量计加热2小时，然后用DT9505多功能万用表每隔1分钟测试一组铠装热电偶的电势值，在测试完成后，断电用万用表测试加热丝的通断情况，看加热元件及铠装热电偶是否因为超负荷而断路。其试验结果见表6。

表6

从表6中可以看到出：该液位测量计在730℃左右工作2小时仍然完好无损，所以该液位测量计包括10支铠装热电偶完全可以满足0～350℃的测温要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：

1）取若干段截面形状相同且具有多个轴向通孔的氧化镁瓷柱，其中2个轴向通孔位于氧化镁瓷柱的中心位置，其余的轴向通孔均匀分布于氧化镁瓷柱轴心线的四周，将氧化镁瓷柱在2100℃～2300℃的高温中进行1～1.2小时烧结处理；

2）将一根加热丝弯折成U型，U型加热丝的两个接线端同向，两个接线端分别焊接镍引线，并将U型加热丝两个接线端连同镍引线同时插入经高温烧结处理的氧化镁瓷柱中心位置的2个轴向通孔中，U型加热丝的弯折处与氧化镁瓷柱的端面之间留有一段距离，然后在氧化镁瓷柱剩余的轴向通孔中分别插入铠装热电偶，铠装热电偶的接线端与U型加热丝的接线端同向，并使其中第一支铠装热电偶的热接点端与U型加热丝的弯折处对齐，其余的铠装热电偶的热接点端距第一支铠装热电偶的热接点端所处位置，沿顺时针或逆时针方向按等差序列依次递减；

3）随后将步骤2）装有U型加热丝和铠装热电偶的氧化镁瓷柱插入一金属外套管内，金属外套管的内孔直径大于氧化镁瓷柱的直径，通过对接线端金属外套管进行滚压，使镍引线与铠装热电偶的接线端被压紧固定，然后将金属外套管拉拔变径，使整个金属外套管直径变小、长度变长，氧化镁瓷柱被挤粹形成粉状，将焊接有镍引线的加热丝、铠装热电偶、金属外套管之间的空隙完全填充，并将金属外套管的滚压处截断，在确定好U型加热丝的弯折点后，以弯折点为基点，向测量端方向延伸一段距离，截断金属外套管，然后以该截断面为基点，根据金属外套管所需的长度下料，将金属外套管的接线方向一端截断，使铠装热电偶接线方向一端及镍引线伸出金属外套管，并剥出铠装热电偶接线端的正负极偶丝；

4）在步骤3）金属外套管的测量方向一端填装氧化镁粉，然后在400～450℃的温度下烘干后，在金属外套管的测量方向一端焊接金属堵头密封金属外套管的该端；

5）使步骤4）金属外套管内铠装热电偶的正、负极偶丝及金属外套管之间相互不接触，然后在250～300℃的温度下烘干后，灌胶密封金属外套管接线方向一端。

2.根据权利要求1所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：在步骤5）金属外套管内铠装热电偶的接线端焊接相匹配的补偿线，并在焊接处套上密封管灌胶密封，然后在金属外套管的接线方向一端套上带外螺纹的连接件，并灌胶密封固定连接件，连接件螺纹配合一具有若干对接线端子的接线盒，并分别把镍引线、补偿线接入接线盒内的各对接线端子上。

3.根据权利要求1或2所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：所述铠装热电偶采用反向串接法连接。

4.根据权利要求1或2所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：所述金属外套管、金属堵头的材料选用不锈钢。

5.根据权利要求1或2所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：所述加热丝的直径为0.4～0.5mm，所述铠装热电偶的直径为0.7～0.8mm，所述金属外套管拉拔到外径为9.9～10.1mm，拉拔过程中，金属外套管外径的变化量≤30%。

6.根据权利要求1或2所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：所述氧化镁瓷柱和氧化镁粉为电熔级氧化镁，其纯度≥99.5%。

7.根据权利要求1或2所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：所述加热丝采用熔点为1380～1520℃，密度为7.1～8.5克/立方毫米，延伸率≥20%，电阻率1.04～1.60μΩ·m，导热系数为43.8～63.2kj/m·h·℃，线胀系数为13.5～19×10^-6/℃的金属材料。

8.根据权利要求1或2所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：所述镍引线采用熔点为1418～1456℃，比重为8.60～9.05g/cm³，100℃时导热系数为0.50～0.72卡/厘米·秒·℃,20℃时电阻系数为8.7μΩ·cm～10.3μΩ·cm的金属材料。

9.根据权利要求1或2所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：所述铠装热电偶的负极偶丝采用电阻温度系数为0.8×10^-3/℃～1.25×10^-3/℃，电阻率为0.21μΩ·m～0.33μΩ·m的金属材料；所述铠装热电偶的正极偶丝采用电阻温度系数为0.9×10^-3/℃～1.16×10^-3/℃，电阻率为0.63μΩ·m～0.82μΩ·m的金属材料。

10.根据权利要求1或2所述的用于全封闭压力环境液位测量计的制作方法，其特征在于：所述铠装热电偶的热接点端所处位置在顺时针或逆时针方向呈4～5mm的等差序列依次递减。