CN1140774C - 低温水位传感器 - Google Patents
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Abstract
一种低温水位传感器，是一种用于冰下低温水位检测。该传感器由一空心圆柱体外壳、保温层、测温电路、加热器、温控器、内置感应式数字本水位传感器、变送器几部分组成。其特征是在冰冻情况下，由在内孔壁上等间隔排列的装有若干感应元的内置感应式数字水位传感器测量水位，并将水位信号经右接线端子传输电缆连接外置变送器。可进行冰下水位的检测，使用时垂直安装，测量精度高安装使用方便，有很好的应用前景。
Description
本发明属于自动化检测技术领域，具体而言是一种在冬季冰冻环境下的水位检测装置，可进行冰下有压或无压水位检测的传感器。
目前国内外在水位量测方面的技术和产品很多，但能在冬季低温状态下水结有冰层时使用的很少。水利工作者在冬季测量水位，大多还是沿用传统方法，每次检测都要先将冰层凿开一个洞，然后再用水位尺等进行量测，费工费力不利于自动化。为了解决这一问题，经多年国内外同行做出了各种探索和研究。经检索我们发现的在先技术有：在常温下使用的感应式数字水位传感器及日本专利“一种水位测量装置”“
日本国特许厅(JP)公开特许公报(A)平3-9222
公开平成3年(1991)1月17日”，它提出一种外形为圆柱形筒，上面封口垂直安置于水中，筒内罐入防冻油其厚度比预计的冰层厚一些，水可从筒的下部进入筒中，由于比重不同防冻油飘浮在水上面，可阻挡冷空气接触水，使筒中的水不结冰，在筒中有水的情况下，由于有圆柱形筒的保护防冻油不会流失，且能在筒中随着水位的变化上下自由移动。筒内中心部位垂直装一根杆，水位信号检测装置置于套在杆上的一可移动的圆柱体上，与防冻油层一起随水位的变化上下移动，水位信号由圆柱形筒顶端引出，并由筒外装置输出0-10V直流电压。然而这种装置缺点甚多，仅只适合在理想的纯净水中使用，在自然界的水中不同程度的含有杂质和飘浮物，这些杂质和飘浮物若进入筒中不可避免地要缠绕在杆上或堵塞套在杆上的可移动的圆柱体与杆之间的滑动间隙，将导致在杆上的可移动的圆柱体不能移动，即无法正确的检测水位。如水位变化到低于筒的下沿，筒内的防冻油将流失，当水位再上涨后筒内已没有防冻油，水将在筒内结冰，也将无法正确的检测水位。
本发明的目的是提供一种低温水位传感器，它可有效地在冬季冰冻情况下进行水位测量，并能将水位信号转换为电信号实现远传。
本发明低温水位传感器其特征在于，它主要由一空心圆柱体外壳、保温层、测温电路、加热器、温控器、内置感应式数字水位传感器、变送器几部分组成，空心圆柱体外壳部分由空心圆柱体外壳、扁圆柱形端盖、通气孔、左接线端子、右接线端子、内孔组成，空心圆柱体外壳的外壳是一圆管，内孔是一与空心圆柱体外壳同心的圆管，扁圆柱形端盖位于空心圆柱体外壳的顶端，在扁圆柱形端盖的侧面有一与位于空心圆柱体外壳中心部位的内孔连通的通气孔，在内孔与空心圆柱体外壳之间填充保温材料构成保温层，加热器由电热丝平行缠绕在云母板上与不锈钢板之间加玻璃纤维布，用不锈钢螺丝紧固在一起，测温传感器紧贴不锈钢板安装，电热丝、测温传感器、具有防水密封能力的左接线端子、传输电缆依次经导线连接温控器，由测温电路、显示电路、数显表头、驱动电路、继电器、加热电源构成温控器，内置感应式数字水位传感器的电路板、等间隔排列在内孔壁上的感应元、接地板、有防水密封能力的右接线端子、水位信号传输电缆依次经导线与变送器连接。
本发明低温水位传感器，由于采用上述方案，采用内置感应式数字水位传感器和对待测水加温的防结冰方法，克服了现有技术的不足，可以在冬季低温环境下进行水位测量，且在含有杂质或污物的水中也能准确无误地进行水位测量，结构简单安装使用方便。
附图说明：
图1是本发明最佳实施例的整体结构图及局部剖视图。
图中标号为：(1)外壳 (2)端盖 (3)通气孔 (4)左接线端子 (5)传输电缆 (6)内孔 (7)加热器 (8)水位信号传输电缆 (9)右接线端子 (10)电路板 (11)感应元 (12)保温材料 (13)接地板 (14)导线
图2是测温加热器部分框结构图。
图中标号为：(16)不锈钢板 (17)测温传感器 (18)不锈钢螺丝 (19)电热丝 (20)云母板 (21)玻璃纤维布 (22)数显表头 (23)温控器 (24)导线
图3是测温加热体部分电原理图。
图中标号为：(25)测温电路 (26)显示电路 (27)驱动电路 (28)继电器 (29)加热电源
图4是内置水位传感器结构图。
图中标号为：(15)变送器
下面结合附图给出最佳实施例。
在图1中，由外壳1、端盖2、通气孔3、内孔6、及在外壳1与内孔6之间填充保温材料12构成保温层，外壳1用直径320毫米的PVC塑料管制成，内孔6用直径90毫米的PVC塑料管制成并与外壳1同心，外壳1与内孔6之间的保温层阻挡外界温度变化对内孔6温度的影响，扁圆柱形端盖2和位于扁圆柱形端盖2侧面的通气孔3采用PVC塑料制成，内孔6中产生的水蒸气由通气孔3排出，水可在内孔6中上下移动。由用不锈钢制成的感应元11和接地板13与电路板10构成内置感应式数字水位传感器，当水上升或下降淹没水面对应的感应元11时，感应元11通过电路板10将水位值转换为对应的电信号，经导线14、有防水密封能力的右接线端子9、水位信号传输电缆8送出。如图1所示在内孔6的偏下位置将内孔壁开一与加热器7大小尺寸一样的孔，加热器7嵌入孔内安装。
在图2中，电热丝19平行缠绕在云母板20上与不锈钢板16之间加玻璃纤维布21绝缘，用不锈钢螺丝18紧固在一起成为一体构成加热器7，电热丝19经导线24、有防水密封能力的左接线端子4、传输电缆5连接温控器23。测温传感器17采用正温度系数的热敏电阻，用胶粘在不锈钢板16与玻璃纤维布21之间，由导线24穿过保温材料12经左接线端子4、传输电缆5连接温控仪23。
在图3中当测温电路25通过测温传感器17检测内孔6中水温，低于3℃时，启动驱动电路27使继电器28吸合通过加热电源29向加热器7的电热丝19供电，电热丝19发出的热量通过不锈钢板16对内孔6中的水加热，当水温高于3℃时，通过驱动电路27使继电器28断开加热电源29，加热器7的电热丝19断电，不再对内孔6的水加温，这样就保证了内孔6中的水不结冰。同时由测温电路25通过测温传感器17检测内孔6的水温信号，送显示电路26，给数显表头22显示当前水温值。
在图4中是内置水位传感器的结构图。内置感应式数字水位传感器的若干个感应元11等间隔排列在内孔壁上，与电路板10连接、导线14连接电路板10和右接线端子9，水位信号传输电缆8连接右接线端子9到变送器15，变送器15将水位信号转换为DC1-5V或DC4-20mA。
Claims (1)
1、一种低温水位传感器，其特征在于，它主要由一空心圆柱体外壳、保温层、测温电路、加热器、温控器、内置水位传感器、变送器几部分组成，空心圆柱体外壳部分由空心圆柱体外壳(1)、扁圆柱形端盖(2)、通气孔(3)、左接线端子(4)、右接线端子(9)、内孔(6)组成，空心圆柱体外壳(1)的外壳是一圆管，内孔(6)是一与空心圆柱体外壳(1)同心的圆管，扁圆柱形端盖(2)位于空心圆柱体外壳(1)的顶端，在扁圆柱形端盖(2)的側面有一与位于空心圆柱体外壳(1)中心部位的内孔(6)连通的通气孔(3)，在内孔(6)与空心圆柱体外壳(1)之间填充保温材料(12)构成保温层，加热器(7)由电热丝(19)平行缠绕在云母板(20)上与不锈钢板(16)之间加玻璃纤维布(21)，用不锈钢螺丝(18)紧固在一起，测温传感器(17)紧贴不锈钢板(16)安装，电热丝(19)、测温传感器(17)、具有防水密封能力的左接线端子(4)、传输电缆(5)依次经导线(24)连接温控器(23)，由测温电路(25)、显示电路(26)、数显表头(22)、驱动电路(27)、继电器(28)、加热电源(29)构成温控器(23)，内置感应式数字水位传感器的电路板(10)、等间隔排列在内孔壁上的感应元(11)、接地板(13)、有防水密封能力的右接线端子(9)、水位信号传输电缆(8)依次经导线(14)与变送器(15)连接。
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