CN106679764A - 一种导电液体液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导电液体液位检测装置，包括导电液体液位传感器及与其电连接的信号处理机，其中，导电液体液位传感器包括置于导电液体中的保护套管、设置在保护套管内的绕线骨架，以及绕制在绕线骨架上且均覆盖满测程的初级线圈、均分交替绕制的第一感应线圈和第二感应线圈。在本发明中，导电液体液位传感器采用均覆盖满测程的初级线圈、第一感应线圈和第二感应线圈的结构，具有背景信号低、灵敏度高和稳定性好的有益效果。

Description

一种导电液体液位检测装置

技术领域

本发明涉及液位检测领域，具体而言，涉及一种金属液位检测装置，以及其它导电液体的液位检测装置。

背景技术

快中子反应堆（简称“快堆”）是世界上第四代先进核能系统的主力堆型，液态金属钠以其优良的热工特性成为快堆的冷却剂，将热量从堆芯带走。必须准确实时地知道液态金属钠在诸多容器（如主容器、缓冲罐、膨胀罐等）中的液位，从而保证反应堆的正常运行。

基于液态金属是高电导率的属性，当前，国内外普遍利用电磁感应的原理采用两线圈或3线圈（初级线圈、感应线圈、补偿线圈）的传感器结构用于在线检测液态金属液位，其缺点是温度漂移大、补偿不彻底以及标定难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电液体液位检测装置，拟解决现有技术中温度漂移大、稳定性差、补偿不彻底、以及标定难等技术问题。

为此，本发明实施例提供了一种导电液体液位检测装置，包括导电液体液位传感器及与其电连接的信号处理机，其中，所述导电液体液位传感器包括置于导电液体中的保护套管、设置在所述保护套管内的绕线骨架，以及绕制在所述绕线骨架上且均覆盖满测程的初级线圈、均分交替绕制的第一感应线圈和第二感应线圈。

进一步地，导电液体液位传感器的绕线骨架上设有双螺纹槽和交替布置的引线槽，其中，覆盖满测程的初级线圈绕制在一个螺纹槽上，均分交替绕制的第一感应线圈和第二感应线圈绕制在另一个螺纹槽上，绕制第二感应线圈时，第一感应线圈沉入引线槽内，绕制第一感应线圈时，第二感应线圈沉入引线槽内。

进一步地，导电液体液位传感器的满测程为2*n*D，其中，D为均分交替绕制的第一感应线圈或第二感应线圈的测量单元轴向长度，n为第一感应线圈或第二感应线圈的测量单元数量。

进一步地，导电液体液位传感器的绕线骨架为中空的不锈钢管或绝缘材料管。进一步地，中空的不锈钢管或绝缘材料管内设有铁芯。

进一步地，导电液体液位传感器还包括与信号处理机电连接的温度传感器。

进一步地，温度传感器为热电偶。

进一步地，导电液体液位传感器还包括与信号处理机电连接的金属探针，用于测量液态金属是否泄漏到保护套管内。

在本发明实施例提供的装置中，导电液体液位传感器采用均覆盖满测程的初级线圈、第一感应线圈和第二感应线圈的结构，具有背景信号低、灵敏度高和稳定性好的有益效果。其中，背景信号低是因为第一感应线圈与第二感应线圈是均分交替绕制的，第一感应线圈与第二感应线圈的匝数、螺距以及与初级线圈的距离等参数完全一致，使初级线圈对第一感应线圈和第二感应线圈的背景信号差值在零液位和偶数个测量单元时最小。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明的一种金属液位检测装置示意图；

图2示出了本发明实施例中的金属液位传感器结构示意图；

图3示出了本发明实施例中的金属液位传感器局部结构放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-3所示，本发明实施例提供了一种导电液体液位检测装置，包括导电液体液位传感器及与其电连接的信号处理机8，其中，导电液体液位传感器包括置于导电液体9中的保护套管4、设置在保护套管4内的绕线骨架5，以及绕制在绕线骨架上且均覆盖满测程的初级线圈1、均分交替绕制的第一感应线圈 2和第二感应线圈 3。第一感应线圈2和第二感应线圈3各自感应的信号以及它们的差值在信号处理机8中进行放大处理，经特定的运算后再转换成液位值。在本实施例中，导电液体是指液态金属钠或钠钾合金或液态金属铅或铅铋合金或液态金属铝或铝合金等导电液体。

优选地，导电液体液位传感器的绕线骨架上加工有双螺纹槽，其中，一个螺纹槽内绕制初级线圈，另一个螺纹槽内均分交替绕制第一感应线圈和第二感应线圈 。导电液体液位传感器的满测程为2*n*D，其中，D为交替绕制的第一感应线圈或第二感应线圈的测量单元轴向长度，n为第一感应线圈或第二感应线圈的测量单元数量。更进一步地，初级线圈的绕线范围覆盖满测程，将满测程分为2n等份测量单元，在测量单元1、3、5、…、2n-1上依次绕制第一感应线圈，在测量单元2、4、6、…、2n上依次绕制第二感应线圈，第一感应线圈在绕制完测量单元1后，沉入绕线骨架中的引线槽21内，拟在测量单元2上腾出空间绕制第二感应线圈，绕制完成后，第二感应线圈再沉入绕线骨架中的引线槽31内，拟在测量单元3上腾出空间再绕制第一感应线圈，依此规律，均分交替绕制第一感应线圈和第二感应线圈，直至绕完满测程。如此，第一感应线圈和第二感应线圈完成交替上升绕制，互不影响。由于第一感应线圈、第二感应线圈与初级线圈的距离、位置、骨架大小、骨架材质、温度环境完全一致，因此，第一感应线圈和第二感应线圈各自感应的信号是交替减少的，它们的差值在奇数测量单元是增加的，在偶数测量单元是减少的。当液位到达奇数测量单元与偶数测量单元的结合处（奇数测量单元的顶端），它们的差值最大；当液位到达偶数测量单元与奇数测量单元的结合处（偶数测量单元的顶端），它们的差值最小。在信号处理机8中对第一感应线圈和第二感应线圈各自感应的信号以及它们信号的差值运算后，很容易识别液位到了哪个测量单元，从而解决了不同介质不同温度标定难的问题，极大地减少温度变化对测量信号的影响，最终提高测量的精度和稳定性。

需要说明地是，绕线骨架上的引线槽平行于该绕线骨架的轴向，每个引线槽的两端设有弧度，且该弧半径大于线圈导线允许的弯曲半径。优选地，绕线骨架为中空不锈钢管或绝缘材料管，该管的壁厚既满足绕制导电液体液位传感器的感应线圈导线沉入绕线骨架的壁中，又满足感应线圈导线的上方还绕制初级线圈。

优选地，中空的不锈钢管或绝缘材料管内设有铁芯，利于导电液体液位传感器灵敏度的进一步提高。

为进一步减少温度变化对导电液体液位传感器测量单元线圈的影响，提高测量单元的稳定性。优选地，该导电液体液位传感器还包括与信号处理机8电连接的温度传感器6，用于测量导电液体液位传感器内的上下部温度。进一步地，该温度传感器为热电偶。优选地，对于测程大的场合，导电液体液位传感器采用两个温度传感器，一个安装在测程的低端，一个安装在测程的顶端。

优选地，为测量导电液体是否泄漏到保护套管内，导电液体液位传感器还包括与信号处理机8电连接的金属探针 7。当导电液体9泄漏到保护套管4内时，金属探针7与导电液体9接触，电路闭合，从而输出泄漏报警。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种导电液体液位检测装置，包括导电液体液位传感器及与其电连接的信号处理机，其特征在于，所述导电液体液位传感器包括置于导电液体中的保护套管、设置在所述保护套管内的绕线骨架，以及绕制在所述绕线骨架上且均覆盖满测程的初级线圈、均分交替绕制的第一感应线圈和第二感应线圈。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述导电液体液位传感器的绕线骨架上设有双螺纹槽和交替布置的引线槽，其中，覆盖满测程的初级线圈绕制在一个螺纹槽上，均分交替绕制的第一感应线圈和第二感应线圈绕制在另一个螺纹槽上，绕制第二感应线圈时，第一感应线圈沉入引线槽内，绕制第一感应线圈时，第二感应线圈沉入引线槽内。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电液体液位传感器的满测程为2*n*D，其中，D为交替绕制的第一感应线圈或第二感应线圈的测量单元轴向长度，n为第一感应线圈或第二感应线圈的测量单元数量。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导电液体液位传感器的绕线骨架为中空的不锈钢管或绝缘材料管。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述中空的不锈钢管或绝缘材料管内设有铁芯。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电液体液位传感器还包括与信号处理机电连接的温度传感器。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述温度传感器为热电偶。

8.根据权利要求1-7任一所述的装置，其特征在于，所述导电液体液位传感器还包括与信号处理机电连接的金属探针，用于测量导电液体是否泄漏到保护套管内。