CN109060079A - 基于双恒流源的液位传感器和变送器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双恒流源的液位传感器和变送器系统，涉及液位传感技术领域，包括磁性元件、传感电路、第一恒流源和第二恒流源；在磁性元件产生的磁场的作用下，第一恒流源从传感电路的一端输入第一恒流，第二恒流源从传感电路的另一端输入第二恒流，分别形成第一测量回路和第二测量回路，输出第一电压信号和第二电压信号，并发送至调理电路，以使调理电路根据第一电压信号和第二电压信号计算出液位值，通过独特的测量计算方法，实现了将液位变送器分辨率和精度翻倍的目的，节省成本，可广泛应用，具有极高的性价比。

Description

基于双恒流源的液位传感器和变送器系统

技术领域

本发明涉及液位传感技术领域，尤其是涉及一种基于双恒流源的液位传感器和变送器系统。

背景技术

在现有技术方案中，磁性浮球液位变送器采用单检测电路，通过磁性浮球上下移动触发闭合磁性开关导通测量回路，调理电路采集该测量回路变化的电压值，测量得到的电压值与磁性浮球移动的距离也就是液面高度成正比，即浮球液位变送器的测量精度与传感器部分磁性开关的排列间距有关，当磁性开关的间距是L时，那么系统的测量精度就是L。

目前的液位变送器精度大多为10mm，采用小型的磁性开关且增加其数量，可使精度达到5mm。但由于一般磁性开关尺寸较大，限制了传感器精度的进一步提升。与此同时，单纯的增加磁性开关数量会额外增加成本和技术实现难度，目前的技术方案已无法实现更高的精度测量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于双恒流源的液位传感器和变送器系统，通过简单的实现方式提升液位测量精度，节省成本，可广泛应用。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于双恒流源的液位传感器，磁性元件、传感电路、第一恒流源和第二恒流源；

在所述磁性元件产生的磁场的作用下，所述第一恒流源从所述传感电路的一端输入第一恒流，所述第二恒流源从所述传感电路的另一端输入第二恒流，分别形成第一测量回路和第二测量回路，输出第一电压信号和第二电压信号，并发送至调理电路，以使所述调理电路根据所述第一电压信号和所述第二电压信号计算出液位值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述传感电路包括磁性开关组和电阻串，所述电阻串包括串联的n个电阻，所述磁性开关包括n个磁性开关，所述磁性开关与所述电阻一一对应；

所述磁性开关的一端与相对应的所述电阻的一端相连接，所述磁性开关的另一端接地。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，各个所述磁性开关的排列间距相等，各个所述电阻的阻值相等，相邻的两个所述电阻的间距相等。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括内部固定有所述传感电路的导向杆，所述磁性元件包括磁性浮球和磁性浮子；

所述磁性浮球套装固定在所述导向杆上，所述磁性浮子侧装于所述导向杆的外侧，其中，在所述磁性元件上下浮动过程中，产生磁场范围发生变化的变化磁场。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述变化磁场根据变化的所述磁场范围触发所述传感电路中相应位置的所述磁性开关。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，在所述变化磁场的范围内的所述磁性开关闭合，在所述变化磁场的范围外的所述磁性开关断开。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，在所述磁性开关闭合的情况下，形成闭合区域，通过所述第一恒流和所述第二恒流，在所述闭合区域中分别导通两个回路，形成所述第一测量回路和所述第二测量回路，其中，所述第一测量回路和所述第二测量回路中分别串联有最少个数的电阻。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第一测量回路与所述第二测量回路相互独立。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述磁性开关包括干簧管和全极磁传感器。

第二方面，本发明实施例还提供一种基于双恒流源的变送器系统，包括如上所述的基于双恒流源的液位传感器，还包括与所述基于双恒流源的液位传感器相连接的调理变送电路，所述调理变送电路包括调理电路和变送电路；

所述调理电路将所述基于双恒流源的液位传感器输出的第一电压信号、第二电压信号进行计算，得到液位值；

所述变送电路将所述液位值变换成标准信号进行输出。

本发明提供了一种基于双恒流源的液位传感器和变送器系统，涉及液位传感技术领域，通过双路恒流源激励技术，在包括磁性开关、电阻串的传感器电路中形成两个测量回路，利用磁性开关的磁场吸合工作点和断开释放点存在差值的特性，在磁性浮球上下移动时，分别检测两个测量回路的压降变化，只要有一个回路电压信号发生变化，整个输出电压就发生改变，改变的电压值对应磁性浮球移动的距离，再经过调理电路处理计算输出标准信号，通过本发明实施例可使液位变送器在磁性开关排列密度和间距L不变的情况下，将测量精度提高到L/2及以上。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的基于双恒流源的液位传感器电路结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的基于双恒流源的液位传感器示意图之二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

一般，磁性开关以相同间距L密布排列，磁性开关电阻串的不同间距组合将产生不同分辨率和测量精度，现有技术的磁性开关电阻链传感器，它们的检测精度依赖于作为磁性开关的排列密度，当排列间距为L时，液位变送器的测量精度就是L，磁性开关的排列间隙愈小，精度越高，同时液位变送器的精度受限于磁性开关尺寸。

基于此，本发明实施例提供的一种基于双恒流源的液位传感器和变送器系统，与现有技术相比，在不增加磁性开关数量的情况下，实现了将液位传感器检测精度提升一倍的目的，扩大了浮球液位变送器的使用范围和应用领域，提高了性价比。

下面通过实施例进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种基于双恒流源的液位传感器电路结构示意图之一。

参照图1，基于双恒流源的液位传感器包括磁性元件、传感电路、第一恒流源和第二恒流源；传感电路的A端与第一恒流源相连接，传感电路的B端与第二恒流源相连接；

在磁性元件产生的磁场的作用下，第一恒流源从传感电路的一端输入第一恒流，第二恒流源从传感电路的另一端输入第二恒流，分别形成第一测量回路和第二测量回路，输出第一电压信号和第二电压信号，并发送至调理电路，以使调理电路根据第一电压信号和第二电压信号计算出液位值；其中，在本发明实施例中第一恒流与第二恒流相等，也可采取两个不等的恒流源实现本发明实施例，具体由实际情况而定；

具体地，本发明实施例通过双路恒流源激励技术，在包括磁性开关、电阻串的传感器电路中形成两个测量回路，利用磁性开关的磁场吸合工作点和断开释放点存在差值的特性，在磁性元件上下移动时，分别检测两个测量回路的压降变化，只要有一个回路信号发生变化，整个输出电压就发生改变，改变的电压值对应磁性元件移动的距离，再经过调理电路处理计算输出标准信号，通过本发明实施例可使液位变送器在磁性开关排列密度和间距L不变的情况下，将测量精度提高到L/2及以上。

其中，在变化磁场的范围内的磁性开关闭合，在变化磁场的范围外的磁性开关断开，受变化磁场强度影响，闭合的磁性开关数量有一个及以上；

在磁性元件产生的磁场的作用下，传感器电路中一个及以上磁性开关闭合形成连续闭合区域，闭合磁性开关区域由上导通磁性开关、下导通磁性开关和中间导通磁性开关组成，其中，上导通磁性开关是指闭合区域最上边的磁性开关，下导通磁性开关是指闭合区域最下边的磁性开关(将闭合区域中阻值最小的电路进行导通，得到测量回路，上述上/下导通磁性开关位于导通的测量回路中)。第一恒流源从传感电路的一端输入第一恒流，与上导通闭合磁性开关形成第一测量回路，第二恒流源从传感电路的另一端输入第二恒流，与下导通闭合磁性开关形成第二测量回路，并输出第一电压信号和第二电压信号发送至调理电路，以使调理电路根据第一电压信号和第二电压信号计算出液位值，其中，第一恒流与第二恒流相等。在所述变化磁场的范围内的所述磁性开关闭合，由一个及以上闭合的磁性开关形成闭合区域，在所述变化磁场的范围外的所述磁性开关断开。

在一些可能的实施例中，传感电路包括磁性开关组和电阻串，电阻串包括串联的n个电阻，磁性开关包括n个磁性开关，磁性开关与电阻一一对应；

磁性开关的一端与相对应的电阻的一端相连接，磁性开关的另一端接地。

其中，各个磁性开关的排列间距相等，各个电阻的阻值相等，相邻的两个电阻的间距相等。

这里，基于双恒流源的液位传感器包括串联的电阻串以及与之相连的磁性开关。磁性浮球与液位同步变化，控制磁性开关吸合断开，从而使传感器内电阻成线性变化，再由调理电路将由电阻的变化得到的电压信号转换成标准电流信号并叠加数字信号输出。

本发明实施例还包括内部固定有传感电路的导向杆，磁性元件包括磁性浮球和磁性浮子；

磁性浮球套装固定在导向杆上，磁性浮子侧装于导向杆的外侧，其中，在磁性元件上下浮动过程中，产生磁场范围发生变化的变化磁场。

这里，还包括设置于导向杆的护套；

其中，磁性浮球内设有磁铁，当磁铁随液位变化上下移动时，产生的磁场作用于导向杆内的电阻与磁性开关所组成的传感电路，磁性开关闭合时，与之相连的电阻传感链路接通形成一个闭合测量回路，此时传感电路输出一个与电阻值变化相对应的电压信号，该电压信号同液位高度成比例；

导向杆内装有基于双恒流源的液位传感器线路板，磁铁磁力线透过护套、导向杆作用于磁性开关。等值电阻串联连接，由下到上R1到Rn顺序排列，磁性开关一端与电阻连接(接相邻两个电阻之间)，一端接公共地，由下到上K1到Kn。传感器电路中的磁性开关电阻串与调理电路相连有三条线，分别为第一恒流源激励输入导线、第二恒流源激励输入导线，公共端地接入线。磁性浮球随液面波动而上下移动，浮球位置即反映了液位位置。浮球磁场作用于磁性开关电阻链传感器，受磁性开关排列密度和磁场分布面积大小影响，会有相邻的二个及以上磁性开关同时闭合，从两端输入的第一恒流和第二恒流分别与上导通闭合磁性开关、下导通闭合磁性开关组成检测回路，分别称为第一测量回路和第二测量回路，调理电路分别检测第一测量回路和第二测量回路的电压变化。图1中，Ki为上导通闭合磁性开关，Kj为下导通闭合磁性开关。

进一步的，变化磁场根据变化的磁场范围触发传感电路中相应位置的磁性开关。

进一步的，在变化磁场的范围内的磁性开关闭合，在变化磁场的范围外的磁性开关断开。

需要说明的是，磁性浮球能够产生磁场，磁场的覆盖辐射范围有限，当磁性浮球进行移动时，所产生的磁场辐射覆盖范围也在随之改变，即此时受磁场影响，闭合的磁性开关在发生改变，对应的磁性开关依次闭合或断开，形成的闭合测量回路位置也不断变化，闭合磁性开关位置就对应磁浮子位置，也就是液位位置，通过测量因磁性开关闭合而形成的测量回路电压信号大小进而计算出所测的液位值，其中，当多个相邻的磁性开关同时闭合时，上导通闭合磁性开关组成一个测量回路，下导通闭合磁性开关组成另一个闭合回路，当浮球在测量杆上随液位向上浮动时，受磁场作用上导通闭合磁性开关上边的磁性开关依次闭合，原先闭合的下导通闭合磁性开关因磁场减弱而断开，而有邻近的闭合磁性开关成为新的下导通闭合磁性开关，这样就形成两个新的闭合测量回路，断开或闭合都与浮球移动方向同步。

而本发明实施例采用两路电流源电路激励技术，作用于同一传感器电路中的磁性开关电阻传感器链路，从传感器链路两端分别输入电流，两路恒流源大小相同均为I。在磁性浮子或浮球磁场作用下形成第一闭合回路和第二闭合回路两个测量回路，利用传感器电路中形成的双测量回路，通过信号调理电路采集到两个测量回路变化电压信号，经过运算处理输出一路信号给变送器电路，该信号即为输出的液位信号，可实现浮球液位变送器精度提升一倍的目的，原先的技术方案中当磁性开关排列间距为L时，液位变送器的测量精度就是L，本发明实施例可使液位变送器在磁性开关排列密度和间距L不变的情况下，将测量精度提高到L/2及以上。也就是在不增加磁性开关数量的基础上可将原有技术中10mm精度提升到5mm精度，5mm精度提升到2.5mm，3mm精度可提升到1.5mm或更小；

进一步的，在磁性开关闭合的情况下，形成闭合区域，通过所述第一恒流和所述第二恒流，在所述闭合区域中分别导通两个回路，形成所述第一测量回路和所述第二测量回路，其中，所述第一测量回路和所述第二测量回路中分别串联有最少个数的电阻。

进一步的，第一测量回路与第二测量回路相互独立，互不影响。

如图1所示，本发明实施例采用双恒流源激励技术，从磁性开关电阻串传感器两端分别输入第一恒流源和第二恒流源，恒流大小均为I。在磁性浮子磁场的作用下，有多个磁性开关闭合，上导通闭合磁性开关Ki与相连的电阻及第一恒流构成第一闭合测量回路，下导通闭合磁性开关Kj与相连的电阻及第二恒流构成第二闭合测量回路。电阻串中单个电阻的阻值均为R，调理电路分别检测第一闭合测量回路的输出的第一电压信号Vi和第二闭合测量回路输出的第二电压信号Vj。

磁性开关在磁场作用下吸合工作点和断开释放点的差值就是磁性开关的回差BH，正由于有回差BH的存在，磁性开关闭合和断开需要的磁场强度是有差别的。如图1中所示，磁浮子静止不动时，磁性开关Ki和Kj闭合，形成两个闭合测量回路Vi和Vj。磁浮子上升移动单位距离到新的位置时，原来穿过磁性开关的磁场磁力线会发生变化，最下面闭合开关Kj会因磁场减弱而断开，Kj+1闭合，而磁场变化单位距离又不足以引起最上面未闭合的一个开关Ki+1闭合，即Ki+1仍保持断开，Ki保持闭合，也就是第一闭合测量回路(Vi)保持不变，第二闭合测量回路(Vj)发生了变化，形成了新的闭合测量回路Vj+1。正是磁性开关吸合点和释放点存在回差值的特性，导致当磁浮子上升移动单位距离时，检测第一测量回路(Vi)的电压值不变，第二测量回路(Vj+1)的电压值发生了变化，输出信号就会发生变化，这个变化的信号就是浮球液位变送器的新精度值，通过计算会发现精度值是排列磁性开关间距的一半L/2，也就是当磁性浮球上升移动磁性开关排列间距一半的距离(单位距离)L/2时，输出信号将发生变化并被信号调理电路检测到并输出，调理电路输出的信号值发生变化并与移动的距离相对应。该方案可实现将液位变送器精度值提高一倍。

在计算过程中，当磁性浮球随静止液面不动时，因磁场作用使Ki..Kj+1，Kj之间的磁性开关闭合，闭合的Ki与第一恒流源构成第一测量回路，闭合的Kj与第二恒流源构成第二测量回路。第一恒流和第二恒流大小为I，输入的第一恒流通过导线接入电阻串中，经过电阻Rn...Ri，闭合的Ki，通过导线返回调理电路，形成第一测量回路；第二恒流输入通过导线接入磁性开关电阻串，串联电阻R1、R2…Rj，闭合开关Kj及导线形成第二闭合测量回路。此时第一测量回路的压降为：

Vi＝I＊(Rn+Rn－1+...+Ri)＝I＊(n－i+1)R；

第二测量回路的压降为：

Vj＝I＊(R1+...+Rj)＝I＊(j－1)＊R；

调理电路处理检测到的Vi和Vj，处理后输出一个输出电压V1，计算方法为：

V1＝(Vi+I*nR-Vj)/2＝(I*(n-i+1)R+I*n*R-I*(j-1)*R)/2＝IR(2n-i-j+2)/2；

上述公式中，I为恒流源电流大小，R为电阻值，n为电阻链中的电阻数量，i为上导通闭合磁性开关(最高处闭合的磁性开关)序号，j为下导通闭合磁性开关(最低处闭合的磁性开关)序号，因磁场作用i和j之间的磁性开关闭合，Vi为检测到的第一闭合测量回路的电压值，Vj为检测到的第二闭合测量回路的电压值，V(V1和V2)为调理电路输出的电压，如果第一测量回路和第二测量回路没有发生变化，则输出电压值V保持不变，只要Vi和Vj一个值发生改变，V的值就变化；

当磁性浮子上升到一定距离(单位距离)时，由于磁性开关的吸合值和断开值存在回差，磁性开关Kj断开，Ki仍然保持闭合，第一测量回路不变，第二测量回路由导通的磁性开关Kj+1跟导线形成新的闭合测量回路。调理电路检测到的Vi值不变，Vi＝I＊(Rn+Rn－1+...+Ri)＝I＊(n－i+1)R；检测到的Vj发生改变，变为Vj+1，Vj+1＝I＊(R1+...+Rj+1)＝I＊j＊R，输出电压发生变化为：V2＝(Vi+I＊nR－Vj+1)/2＝(I＊(n－i+1)R+I＊nR－I＊j＊R)/2＝IR＊(2n－i－j+1)/2；

当磁性浮子上升或下降单位高度时，V的改变值就是液位变送器的精度值P，即P＝△V＝V1－V2＝I＊R/2；

例如，从下表中可以看出，本发明实施例提供的计算方法使输出电压的单位变化值为0.05mV，而现有技术方案的电压变化值为：P＝I＊R＝0.1mV，液位变送器的检测精度提高了一倍。

表1

其中，i＝11，j＝8表示序号为11和8的磁性开关闭合；i＝11，j＝9表示序号为11和9的磁性开关闭合，序号为8的磁性开关断开。当磁性浮子上升单位距离时，变化的电压为：P＝△V＝V1－V2＝I＊R/2，采用本发明实施例，得到传感器电路的分辨率为P＝I＊R/2，而现有技术的分辨率为P＝I＊R。磁性浮子上升下降过程中，逐次变化的电压值均为：I＊R/2。可以看出，新的测量技术和计算方法在传感器电路不变的情况下使测量系统的精度提高了一倍。

本发明实施例提供的技术方案采用两路恒流激励电路作用于同一磁性开关电阻串传感器电路，分别从传感器电路两端输入恒流，与公共地组成两套检测回路，各检测回路的电路参数独立检测。当磁浮子作用于磁性开关电阻链路传感器时，由于磁场强度分布面积大，磁场作用会触发多个磁性开关闭合，与公共地形成多个闭合区域，上导通闭合磁性开关(最高处闭合磁性开关)形成第一测量回路，下导通闭合磁性开关(最低处闭合磁性开关)形成第二测量回路。若磁性开关电阻链传感器电路的两端分别是高端A和低端B，第一恒流源通过A端输入第一闭合测量回路，第二恒流源通过B端输入第二闭合测量回路。

进一步的，磁性开关包括干簧管和全极磁传感器(磁阻)，还包括霍尔传感器等受磁通断元件无论应用哪一种磁性开关，通过本发明实施例都可实现浮球液位变送器精度加倍的目的。

从磁性开关的工作原理可知，当磁场接近磁性开关时，以干簧管开关为例，磁力线从干簧开关中通过，金属触点之间有吸引作用，所以干簧开关闭合，没有磁力线穿过干簧开关内的磁体，在舌簧本身弹力作用下，开关打开。干簧管吸合值(PI)和断开值(DO)，单位为AT，AT值也称之为干簧管灵敏值，是决定干簧管灵敏度的重要参数，AT值越小灵敏度越高，相反就越低。AT值就是确定需要多少磁场强度就能吸合的一个参数，AT值越高，需要的磁场越强。一般干簧管的吸合值(PI)为10－30高斯，断开值(DO)为5高斯，磁场吸合工作点和断开释放点的差值就是传感器的回差BH，正由于有回差BH的存在，干簧管闭合和断开需要的磁场强度是有差别的。如图1中所示，磁浮子静止不动时，磁性开关Ki和Kj闭合，形成两个闭合测量回路Vi和Vj。磁浮子上升移动单位距离到新的位置时，原来穿过舌簧开关的磁场磁力线会发生变化，最下面闭合开关Kj会因磁场减弱而断开，Kj+1闭合，而磁场变化单位距离又不足以引起最上面未闭合的一个开关Ki+1闭合，即Ki+1仍保持断开，Ki保持闭合，也就是第一闭合测量回路(Vi)保持不变，第二闭合测量回路(Vj)发生了变化，形成了新的闭合测量回路Vj+1。正是磁性开关吸合点和释放点存在回差值的特性，导致当磁浮子上升移动单位距离时，检测第一测量回路(Vi)的电压值不变，第二测量回路(Vj+1)的电压值发生了变化，输出信号就会发生变化，这个变化的信号就是浮球液位变送器的新精度值，通过计算会发现精度值是排列磁性开关间距的一半L/2，也就是当磁性浮球上升移动磁性开关排列间距一半的距离(单位距离)L/2时，输出信号将发生变化并被信号调理电路检测到并输出，该方案可实现将液位变送器精度值提高一倍。

作为一种优选的实施例，磁性开关选取全极磁传感器，属于固态开关，又称为磁阻，没有可移动的部件，没有输出抖动的问题，并且具有体积小灵敏度高的特点，使用更小的磁铁即可触发，解决了一般磁性开关面临的易碎、抗震动差、分辨率不高等问题，在其他电路不变的情况下将磁性开关选取全极磁传感器，具体如图2所示，全极磁传感器集成了隧道磁阻(TMR)传感器和CMOS技术，为高灵敏度、高速、低功耗、高精度应用而开发的全极磁性开关，工作电压范围宽，工作电流小，抗外磁干扰能力强，体积小。

工作过程如下，当磁性浮子发出的平行于全极磁传感器敏感方向的磁场超过磁性传感器的工作点门限时，磁性传感器导通，当平行于磁传感器敏感方向的磁场低于工作点门限时，磁性传感器呈高阻态，全极磁性开关传感器的磁特性为：工作点：15高斯，释放点：8高斯，回差：7高斯。磁性浮球随液面波动而上下移动，浮球位置即反映了液位位置，浮球磁场作用于全极磁性开关电阻链传感器，受全极磁性开关传感器排列密度和磁场影响，会有相邻的二个及以上磁性开关同时导通，由于全极磁性开关传感器的磁场工作点和释放点存在回差，磁性传感器导通和呈现高阻状态所需的磁场强度是不同的。从两端输入的第一恒流和第二恒流分别与上导通闭合磁性开关和下导通闭合磁性开关组成第一检测回路和第二检测回路。当磁性浮子移动时，闭合检测回路也相应的变化移动，第一检测回路和第二检测回路的压降也相应变化。当磁性浮子移动单位距离时，通过检测计算出变化的电压为：P＝△V＝V1－V2＝I＊R/2，得到本发明实施例所设计的测量传感器电路的分辨率为P＝I＊R/2，而现有技术的分辨率为P＝I＊R。可以看出，本发明实施例在传感器电路不变的情况下使测量系统的精度提高了一倍。

此外，目前的基于双恒流源的液位传感器/变送器的量程，因为受线路板工艺条件及运输长度限制，现在主要是采用拼接技术将多块电路板连接起来，受运输条件的限制，测量范围一般在5米以内。采用全极磁传感器作为磁性开关后，因为体积变小且为固态元件，传感器元件就可以焊接在柔性线路板上，可挠的柔性线路板整个长度可以做到几十米，显著增加基于双恒流源的液位传感器的检测长度，并且以盘装的形式包装运输，大大提高了基于双恒流源的液位传感器的测量量程，使浮球液位变送器可以应用在更多领域。

本发明实施例还提供一种基于双恒流源的变送器系统，包括如上所述的基于双恒流源的液位传感器，还包括与基于双恒流源的液位传感器相连接的调理变送电路，调理变送电路包括调理电路和变送电路，该变送器电路同时能够检测干簧管磁性开关组成的传感器电路和磁阻磁性开关组成的传感器电路；

调理电路将基于双恒流源的液位传感器输出的第一电压信号、第二电压信号进行计算，得到液位值；

变送电路将液位值变换成标准信号进行输出。

这里输出的标准信号包括二线制4－20mA信号兼容HART协议、二线RS485接口MODBUS协议以及其它标准工况信号和协议；

本发明实施例当磁性浮子作用于磁性开关电阻串传感器时，浮球磁性材料的磁力线方向与传感器导管方向平行，作用于传感器导管内磁性开关区域的磁场强度分布面积大，磁场作用会触发多个相邻的磁性开关同时闭合，形成一个磁性开关闭合区域，闭合区域的高处磁性开关和低处的磁性开关，分别与相连的电阻串和电源地形成两个测量回路。浮球在测量杆上随液位上下浮动时，由于各个磁性开关的吸合力和释放力不一致，闭合区域新受磁闭合的磁性开关和因磁场减弱而断开的磁性开关并不同步。可以利用多个磁性开关同时闭合的特点，以及各个磁性开关吸合力和释放力不一致的特性，使用双测量回路和双检测电路实现增加传感器测量精度的目的。

凡是从基于双恒流源的液位传感器电路两端输入电流源并与闭合磁性开关形成双测量回路，调理电路对双测量回路的电压信号进行处理并计算出液位值，实现在基于双恒流源的液位传感器结构不变的情况下，将基于双恒流源的液位传感器测量分辨率和精度提升的目的，所有符合该技术特征的解决方案均在本发明保护范围内。

本发明实施例提供的基于双恒流源的变送器系统，与上述实施例提供的基于双恒流源的液位传感器具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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 (10)

1.一种基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，包括：磁性元件、传感电路、第一恒流源和第二恒流源；

在所述磁性元件产生的磁场的作用下，所述第一恒流源从所述传感电路的一端输入第一恒流，所述第二恒流源从所述传感电路的另一端输入第二恒流，分别形成第一测量回路和第二测量回路，输出第一电压信号和第二电压信号，并发送至调理电路，以使所述调理电路根据所述第一电压信号和所述第二电压信号计算出液位值。

2.根据权利要求1所述的基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，所述传感电路包括磁性开关组和电阻串，所述电阻串包括串联的n个电阻，所述磁性开关包括n个磁性开关，所述磁性开关与所述电阻一一对应；

所述磁性开关的一端与相对应的所述电阻的一端相连接，所述磁性开关的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，各个所述磁性开关的排列间距相等，各个所述电阻的阻值相等，相邻的两个所述电阻的间距相等。

4.根据权利要求2所述的基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，还包括内部固定有所述传感电路的导向杆，所述磁性元件包括磁性浮球和磁性浮子；

所述磁性浮球套装固定在所述导向杆上，所述磁性浮子侧装于所述导向杆的外侧，其中，在所述磁性元件上下浮动过程中，产生磁场范围发生变化的变化磁场。

5.根据权利要求4所述的基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，所述变化磁场根据变化的所述磁场范围触发所述传感电路中相应位置的所述磁性开关。

6.根据权利要求5所述的基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，在所述变化磁场的范围内的所述磁性开关闭合，在所述变化磁场的范围外的所述磁性开关断开。

7.根据权利要求2所述的基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，在所述磁性开关闭合的情况下，形成闭合区域，通过所述第一恒流和所述第二恒流，在所述闭合区域中分别导通两个回路，形成所述第一测量回路和所述第二测量回路，其中，所述第一测量回路和所述第二测量回路中分别串联有最少个数的电阻。

8.根据权利要求1所述的基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，所述第一测量回路与所述第二测量回路相互独立。

9.根据权利要求2所述的基于双恒流源的液位传感器，其特征在于，所述磁性开关包括干簧管和全极磁传感器。

10.一种基于双恒流源的变送器系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的基于双恒流源的液位传感器，还包括与所述基于双恒流源的液位传感器相连接的调理变送电路，所述调理变送电路包括调理电路和变送电路；

所述调理电路将所述基于双恒流源的液位传感器输出的第一电压信号、第二电压信号进行计算，得到液位值；

所述变送电路将所述液位值变换成标准信号进行输出。