CN201909649U - 高精度液位传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高精度液位传感器，其特征在于：由热敏丝(1)和发热丝(2)组成，二者紧密接触，形成丝状探头，且热敏丝(1)或发热丝(2)之间相互绝缘。所述热敏丝(1)为电阻温度系数高的材料绕制形成，所述发热丝(2)为电阻温度系数低的材料绕制形成。其显著效果是：体积小、成本低、结构紧凑、便于绕制，取消其它的刚性载体，大幅提升了传感器的检测精度和响应速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及液位检测技术，具体地说，是一种高精度液位传感器。
背景技术
在日常生活应用与工业生产中，常常涉及到液位的测量，所谓液位是指容器中液体介质的高低，而液位测量的原理主要是基于液位界面两侧物质的物理特性差异或液位改变时引起有关物理参数的变化。
现有液位测量技术中，人们提出了一种热电阻液位计，使用通电的金属丝，利用与液、汽之间传热系数的不同及其电阻值随温度变化的特点进行液位测量。
一般情况下，液体的传热系数要比其蒸气的传热系数大1～2个数量级。因此对于通以恒定电流的热丝而言，其在液体和蒸气环境中所受到的冷却效果是不同的，即浸入液体时的温度要比暴露于蒸气中的温度低。如果该热丝的电阻值是温度的敏感函数，那么传热条件变化所致的热丝温度变化，将引起热丝的电阻值的改变。所以通过测定热丝的电阻值的变化可以判断液位的高低。
但这种单丝液位测量一般采用电阻温度系数较大的材料，加热后，空气中的电阻率变化和液体中不同，导致发热功率在各段也不同，发热量不均匀也影起单丝的内阻变化，从而产生非线性的输出结果，这使液位测量精度很低，另外，单丝测量受环境温度影响大，会导致误报。
还有一种液位传感器，采用印刷电路板，相邻布置两根铜箔，一根用于发热，相当于发热丝，另一根用于检测，相当于热敏丝，但这种技术要将两根铜箔依附于PCB板上，PCB板起到安装固定作用，PCB板也分散了热量，同时也拉开了两根铜箔之间的距离，使传感器的精度和响应速度都受到影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高精度液位传感器，传感器各段的发热功率均匀，并且取消其它的刚性载体，能大幅提升检测精度和响应速度。
需要说明的是，刚性载体是指固定丝状导体的载体，载体可以变形，因此刚性载体也包括柔性电路板。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种高精度液位传感器，其关键在于：由热敏丝和发热丝组成，二者紧密接触，形成丝状探头，且热敏丝或发热丝之间相互绝缘。
所述热敏丝为电阻温度系数高的材料绕制形成，例如铜丝、铂合金丝。所述发热丝为电阻温度系数低的材料绕制形成。例如镍铬丝、康铜丝及铜合金丝。
采用本技术的优点在于，发热丝的电阻温度系数低，在发热时，其内阻变化很小，各段的发热功率基本不变，使发出的热量分布均匀，同时，消除了传感器内部的其他传热介质，此时，热敏丝的温度变化仅与检测环境介质有关，输出的是线性关系，从而简化了后续电路的处理。同时，紧密结合也保证了热传递的高效率与快速响应。
所述热敏丝和发热丝相互缠绕在一起。
所述热敏丝为直线丝，所述发热丝缠绕在所述热敏丝上；
或所述发热丝为直线丝，所述热敏丝缠绕在发热丝上。
所述热敏丝和发热丝为并排在一起的直线丝，二者被同一根缠绕丝缠绕住。
所述热敏丝和发热丝缠绕在同一根轴心丝上，该轴心丝为直线丝。
所述热敏丝和发热丝的两端连接在张拉器上。
可以安装张拉器，所述热敏丝和发热丝的两端连接在张拉器上，张拉器将热敏丝和发热丝两端张拉悬挂，使丝状探头的主体呈悬挂状态，避免热敏丝和发热丝与其它物体有任何接触，仅与液体和气体接触，加快传感器的响应速度。
此处所述热敏丝和发热丝的两端，并非严格限制于末端，而是靠近末端的位置，总之是可以使大部份丝线悬挂的位置。
所述热敏丝和发热丝上包裹有至少一层粘合剂，如聚酰亚胺。
粘合剂加强了热敏丝和发热丝紧密接触关系，同时，该粘合剂填充了丝状探头的缝隙，使两根丝之间的接触角变得平滑，液体不会浸润到丝状探头的内部，也不会残留在丝状探头表面，这样可以提高精度，并且起到进一步的保护与隔离作用。
也可以在热敏丝或发热丝上涂覆有绝缘漆；
或者所述热敏丝和发热丝都涂覆有绝缘漆。
所述热敏丝由A电源回路供电，所述发热丝由B电源回路供电。
所述热敏丝由A电源回路供电，所述发热丝由B电源回路供电。例如，A电源回路为定流回路，在A电源回路中还连接有检测电路。检测电路检测热敏丝两端的分压变化值，该分压变化值则反映热敏丝的电阻变化值。为简化电源，B电源回路可以为定压回路。
所述热敏丝和发热丝串连于同一电流回路。
此时，可以通过抽头检测热敏丝两端的分压变化，简化供电电路，最少只需要一个电源电路。
或者检测热敏丝和发热丝串连后的总体分压来测得液位，由于发热丝的电阻基本不变化，因此发热丝的分压可以作为常量处理，串连后的总体分压变化则反映了热敏丝的电阻变化。这样可以减少电路的连接点，最少达到两个，这有利于在某些条件下，要求精简接头的应用。
工作时，在两段丝中通以电流，发热丝产生的热量能以最快速度传递给热敏丝，热敏丝的电阻则发生变化，引起其两端电压或电流变化。由于液体和气体的导热系数不同，这种变化与本传感器浸入液体的深度成线性比例关系。
本实用新型的显著效果是：提供了一种体积小、成本低、结构紧凑、便于绕制的高精度液位传感器，取消其它的刚性载体，大幅提升了传感器的检测精度和响应速度。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例2的结构示意图；
图3是实施例3的结构示意图；
图4是实施例4的结构示意图；
图5是没有涂覆粘合剂的丝状探头剖视图；
图6是涂覆有粘合剂的丝状探头剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，实施例1：
一种高精度液位传感器，由热敏丝1和发热丝2组成，二者紧密接触，形成丝状探头，且热敏丝1或发热丝2之间相互绝缘。
所述热敏丝1为电阻温度系数高的材料绕制形成，所述发热丝2为电阻温度系数低的材料绕制形成。
所述热敏丝1和发热丝2相互缠绕在一起。
所述热敏丝1和发热丝2的两端连接在张拉器上。
如图6所示，所述热敏丝1和发热丝2上包裹有至少一层粘合剂5。
在生产加工中，一层粘合剂5可能很薄，且填充率不高，容易损坏，因此，可采取多次涂覆的工艺，形成多层结构，也可以将不同性质的粘合剂5组合应用，多次涂覆，起到防腐、防潮的作用。
而不涂覆粘合剂5，很可能被液体渗透至两根丝之间的间隙。
粘合剂5加强了热敏丝1和发热丝2紧密接触关系，同时，该粘合剂5填充了丝状探头的缝隙，使两根丝之间的接触角变得平滑，液体不会浸润到丝状探头的内部，也不会残留在丝状探头表面，这样可以提高精度，并且起到进一步的保护与隔离作用。
如图5所示，而不涂覆粘合剂5，很可能被液体渗透至两根丝之间的间隙。
空气段中，丝状探头上残留的液体就会对热敏丝1的检测精度造成影响。
所述热敏丝1由A电源回路供电，所述发热丝2由B电源回路供电。
所述热敏丝1和发热丝2串连于同一电流回路。
热敏丝1和发热丝2的绕制方式较多，可以是实施例1中的相互缠绕结构，也可以是实施例2～4中描述的其他结构。
如图2所示，实施例2：
所述热敏丝1为直线丝，所述发热丝2缠绕在所述热敏丝1上；
或所述发热丝2为直线丝，所述热敏丝1缠绕在发热丝2上。
如图3所示，实施例3：
所述热敏丝1和发热丝2为并排在一起的直线丝，二者被同一根缠绕丝3缠绕住。
如图4所示，实施例4：
所述热敏丝1和发热丝2缠绕在同一根轴心丝4上，该轴心丝4为直线丝。
尽管以上结构结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但本实用新型不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，如更换热敏丝1和发热丝2的缠绕方式，更换粘合剂5的型号，更换拉张器的结构，如卡销、夹子、钩子等，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高精度液位传感器，其特征在于：由热敏丝(1)和发热丝(2)组成，二者紧密接触，形成丝状探头，且热敏丝(1)或发热丝(2)之间相互绝缘。
2.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)为电阻温度系数高的材料绕制形成，所述发热丝(2)为电阻温度系数低的材料绕制形成。
3.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)和发热丝(2)相互缠绕在一起。
4.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)为直线丝，所述发热丝(2)缠绕在所述热敏丝(1)上；
或所述发热丝(2)为直线丝，所述热敏丝(1)缠绕在发热丝(2)上。
5.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)和发热丝(2)为并排在一起的直线丝，二者被同一根缠绕丝(3)缠绕住。
6.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)和发热丝(2)缠绕在同一根轴心丝(4)上，该轴心丝(4)为直线丝。
7.根据权利要求1或3或4或5或6所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)和发热丝(2)的两端连接有张拉器。
8.根据权利要求1或3或4或5或6所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)和发热丝(2)上包裹有至少一层粘合剂(5)。
9.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)由A电源回路供电，所述发热丝(2)由B电源回路供电。
10.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述热敏丝(1)和发热丝(2)串连于同一电流回路。
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|---|---|---|---|---|
| CN102095467A (zh) * | 2011-02-01 | 2011-06-15 | 蒋勤舟 | 高精度液位传感装置 |
| CN108872049A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-23 | 浙江钱浪智能信息科技有限公司 | 一种适用于大数据监测环境腐蚀性的柔性传感器及监测方法 |
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