CN203310480U - 两线三电容传感器液位计 - Google Patents

Abstract

两线三电容传感器液位计，是一种电容式的液位计，包括两线三电容传感器、连接器、变送器、集线器、信号电源接插件顺次连接，信号电源接插件再连接指示器或显示器；两线三电容传感器包含：内筒（7）与外筒（8）构成测量电容，中心筒（6）与外筒（8）构成参考电容，中心筒（6）与内筒（7）构成位置电容，内筒（7）、外筒（8）和中心筒（6）是同轴装配的；其原理是气瓶内液位的变化使电容传感器电容值发生改变来进行液位的测量。本实用新型的目的是要实现气瓶内液位测量的自动标定和自动适应液体类型，要实现两芯线缆引出处密封不漏，要实现整套液位计多瓶时的连接方便，自动识别每个气瓶。

Description

两线三电容传感器液位计

【技术领域】

本实用新型涉及车用液化天然气气瓶和工业低温绝热气瓶中的液体液位的检测和显示，是一种电容式液位计。

【背景技术】

车用液化天然气气瓶和工业低温绝热气瓶近年来在快速增长，目前市场上测量瓶内的液位都是采用电容式液位计。但传统的液位计会受到液体介电常数的影响而使其测量精度降低；气瓶厂家还要进行人工标定；气瓶内的电缆引出时密封不良，容易造成漏液；电容传感器电缆长度变化会带来误差；测量多瓶连接时复杂。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是解决以上弊病，提供一种两线三电容传感器液位计，其原理是气瓶内液位的变化使电容传感器电容值发生改变来进行液位的测量。本实用新型能够实现气瓶内液位测量的自动标定和自动适应液体类型，要实现两芯线缆引出处密封不漏，要实现整套液位计测量多瓶时连接方便，自动识别每个气瓶。

本实用新型的技术方案如下：

两线三电容传感器液位计，其特征是：两线三电容传感器、连接器、变送器、集线器、信号电源接插件顺次连接，信号电源接插件再连接指示器或显示器，其中：

两线三电容传感器包含：底座（11）、下支架（10）、下绝缘体（9）、中心绝缘体（5）、中心支架（4）、上支架（2）、上绝缘体（3）、调节套（1）、内筒（7）、外筒（8）、中心筒（6）和两芯线缆（12）；中心支架（4）焊在内筒（7）上端，两芯电缆（12）中的一芯连接在中心支架（4）上，因此与内筒（7）电连接，另一芯连接在中心筒（6）上；内筒（7）与外筒（8）构成测量电容，中心筒（6）与外筒（8）构成参考电容，中心筒（6）与内筒（7）构成位置电容，内筒（7）、外筒（8）和中心筒（6）是同轴装配的；内筒（7）下端套入下绝缘体（9），下绝缘体（9）放在下支架（10）上，下支架（10）和底座（11）是焊在外筒（8）下端；中心支架（4）和中心筒（6）之间固定有中心绝缘体（5），中心筒（6）和上支架（2）之间固定有上绝缘体（3），上支架（2）是焊在外筒（8）上端；两芯线缆（12）从调节套（1）的线孔引出。

连接器包含：底座（13）、绝缘套（14）、锁紧螺母（15）、密封垫（16）、管螺母（17）、防水插头（20）、绝缘子（18）和绝缘密封组件（19）；绝缘套（14）装在底座（13）内，两芯线缆（12）和绝缘子（18）的两根引线对接，底座（13）上端的密封槽内放置密封垫（16）和绝缘密封组件（19），管螺母（17）旋在底座（13）上，把绝缘密封组件（19）压紧在底座（13）上，锁紧螺母（15）将管螺母（17）锁紧；绝缘子（18）的引线、绝缘密封组件（19）内的引线、防水插头（20）的引出电极顺次串联实现电连接，防水插头（20）与变送器连接。

所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：在变送器内部放置电池，或在变送器内部放置超级电容和太阳能电池，随时都在检测电容传感器，可实现零位自动标定。

所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：变送器上安装液晶显示器，在变送器上设置该变送器的信号输入接口，分别为气瓶压力接口，缓冲罐温度接口，缓冲罐压力接口，可以任意改变和选择这三个接口插入的设备类型。

所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：在变送器和信号电源接插件之间连接的集线器上设置有2～4个变送器接口，在集线器内部设置有对这些接口赋予了对应的物理地址的电路装置，例如1～4号气瓶接口，1号气瓶的变送器信号就接集线器的1号气瓶接口，依次类推。实现了多个气瓶的连接简单方便，自动识别每个气瓶。

信号电源接插件是具有接插件和电源稳压器的装置，能适应各种汽车和工程机械等上的电源大幅波动和干扰，提供了稳定的净化电源，有效地保证了显示器和变送器的安全工作。信号电源接插件体积小，无需单独安装。

所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：指示器的形状是圆柱形，其圆形盘面的上部分是同步电机驱动的指针，其圆形盘面的下部分是OLED点阵屏，能显示多瓶的液量、压力、温度等参数，又能显示故障和报警等信息。

下面详细分析一下两线三电容传感器的特点，第一是液位的测量与线缆长度无关，即使工作中把两芯线缆加长或减短都不会影响工作，也不影响测量精度。

错误！未定义书签。C_NW1：内筒相对于外筒的、介质为空气时的、筒体电容和对应的线缆的电容之和，称为测量电容。

C_ZW1：中心筒相对于外筒的、介质为空气时的、筒体电容和对应的线缆的电容之和。成为参考电容。

C_ZN1：中心筒相对于内筒的、介质为空气时的、筒体电容和对应的线缆的电容之和，成为位置电容。

C_XK：电缆芯线相对于屏蔽层的电容。

C_NWT1：内筒相对于外筒的、介质为空气时的筒体电容。

C_ZWT1：中心筒相对于外筒的、介质为空气时的筒体电容。

下面的等式是成立的：

C_ZW1＝C_ZWT1+C_XK化解为C_XK＝C_ZW1-C_ZWT1     （1）式

C_NW1＝C_NWT1+C_XK     （2）式

把（1）式代入（2）式，化解为（3）式

C_NW1＝C_NWT1+C_ZW1-C_ZWT1     （3）式

测量电容C_NW1、参考电容C_ZW1、位置电容C_ZN1是在加液后，变送器把加液之前的数据均已测出，所以都是已知条件，由（3）式可以看出，等式C_NWT1和C_ZWT1是固定不变的，线缆电容C_XK在等式中已经没有了，说明测量电容C_NW1和线缆电容C_XK是没有关系的，所以液位的测量与线缆长度无关，即使工作中把两芯线缆加长或减短都不会影响测量精度。

第二是液位的测量与介质无关，即与介电常数ε_x无关。下面详细分析，当液位变送器检测到位置电容C_ZN1在变大时，说明液位刚好到达中心筒了，此时的高度为H，D是外筒的内径，d是内筒的外径，由电容传感器的结构来看，都是已知的。此时变送器检测出有液体时的测量电容C_NW2的值，可以得出下式：

$C_{\mathrm{NW}2}=C_{\mathrm{NW}1}+\frac{{2\mathrm{\π\ϵ}}_{x}H}{\ln (D/d)}$      （4）式

化解为 ${\mathrm{\ϵ}}_x=(C_{\mathrm{NW}2}-C_{\mathrm{NW}1})\frac{\ln (D/d)}{2\mathrm{\πH}}$      （5）式

变送器内部放置有电池或已接通电源，C_NW1和C_NW2为已测数，由（5）式可以看出，等式右边都是已知的，ε_x是液体的介电常数，是可以计算出来的，液位的测量与介质无关，即与液体的介电常数ε_x无关。

连接器是线缆引出线处的密封装置，保证了低温液体密封完全不漏。

连接器在气瓶厂家的安装流程是这样的，底座（13）焊接在气瓶线缆引出线出口，两芯线缆（12）穿过绝缘套（14）从底座（13）拉出一定的长度，将两芯线缆（12）和绝缘子（18）的两根引线对接后，绝缘套（14）将其隔开和套住，避接对接处相互短接，避免和底座（13）短接，把绝缘套（14）和绝缘子（18）整体向底座（13）中压入，旋紧管螺母（17）后再旋紧锁紧螺母（15）即可密封。

【附图说明】

图1是本实用新型中两线三电容传感器的结构图。

图2是本实用新型中连接器的结构图。

图3是本实用新型的两线三电容传感器液位计连接图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型作进一步的具体说明：

见图3，两线三电容传感器液位计，其特征是：两线三电容传感器、连接器、变送器、集线器、信号电源接插件顺次连接，信号电源接插件再连接指示器或显示器，其中：

见图1，两线三电容传感器包含：底座（11）、下支架（10）、下绝缘体（9）、中心绝缘体（5）、中心支架（4）、上支架（2）、上绝缘体（3）、调节套（1）、内筒（7）、外筒（8）、中心筒（6）和两芯线缆（12）；中心支架（4）焊在内筒（7）上端，两芯电缆（12）中的一芯连接在中心支架（4）上，因此与内筒（7）电连接，另一芯连接在中心筒（6）上；内筒（7）与外筒（8）构成测量电容，中心筒（6）与外筒（8）构成参考电容，中心筒（6）与内筒（7）构成位置电容，内筒（7）、外筒（8）和中心筒（6）是同轴装配的；内筒（7）下端套入下绝缘体（9），下绝缘体（9）放在下支架（10）上，下支架（10）和底座（11）是焊在外筒（8）下端；中心支架（4）和中心筒（6）之间固定有中心绝缘体（5），中心筒（6）和上支架（2）之间固定有上绝缘体（3），上支架（2）是焊在外筒（8）上端；两芯线缆（12）从调节套（1）的线孔引出；

见图2，连接器包含：底座（13）、绝缘套（14）、锁紧螺母（15）、密封垫（16）、管螺母（17）、防水插头（20）、绝缘子（18）和绝缘密封组件（19）；绝缘套（14）装在底座（13）内，两芯线缆（12）和绝缘子（18）的两根引线对接，底座（13）上端的密封槽内放置密封垫（16）和绝缘密封组件（19），管螺母（17）旋在底座（13）上，把绝缘密封组件（19）压紧在底座（13）上，锁紧螺母（15）将管螺母（17）锁紧；绝缘子（18）的引线、绝缘密封组件（19）内的引线、防水插头（20）的引出电极顺次串联实现电连接，防水插头（20）与变送器连接。

所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：在变送器内部放置电池，或在变送器内部放置超级电容和太阳能电池。

所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：在变送器上安装液晶显示器，在变送器上设置该变送器的信号输入接口，分别为气瓶压力接口，缓冲罐温度接口，缓冲罐压力接口。

所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：在变送器和信号电源接插件之间连接的集线器上设置有2～4个变送器接口，在集线器内部设置有对这些接口赋予了对应的物理地址的电路装置。

所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：所述的指示器的形状是圆柱形，其圆形盘面的上部分是同步电机驱动的指针，其圆形盘面的下部分是OLED点阵屏。

Claims (5)

1.两线三电容传感器液位计，其特征是：两线三电容传感器、连接器、变送器、集线器、信号电源接插件顺次连接，信号电源接插件再连接指示器或显示器，其中：

⑴两线三电容传感器包含：底座（11）、下支架（10）、下绝缘体（9）、中心绝缘体（5）、中心支架（4）、上支架（2）、上绝缘体（3）、调节套（1）、内筒（7）、外筒（8）、中心筒（6）和两芯线缆（12）；中心支架（4）焊在内筒（7）上端，两芯电缆（12）中的一芯连接在中心支架（4）上，因此与内筒（7）电连接，另一芯连接在中心筒（6）上；内筒（7）与外筒（8）构成测量电容，中心筒（6）与外筒（8）构成参考电容，中心筒（6）与内筒（7）构成位置电容，内筒（7）、外筒（8）和中心筒（6）是同轴装配的；内筒（7）下端套入下绝缘体（9），下绝缘体（9）放在下支架（10）上，下支架（10）和底座（11）是焊在外筒（8）下端；中心支架（4）和中心筒（6）之间固定有中心绝缘体（5），中心筒（6）和上支架（2）之间固定有上绝缘体（3），上支架（2）是焊在外筒（8）上端；两芯线缆（12）从调节套（1）的线孔引出；

⑵连接器包含：底座（13）、绝缘套（14）、锁紧螺母（15）、密封垫（16）、管螺母（17）、防水插头（20）、绝缘子（18）和绝缘密封组件（19）；绝缘套（14）装在底座（13）内，两芯线缆（12）和绝缘子（18）的两根引线对接，底座（13）上端的密封槽内放置密封垫（16）和绝缘密封组件（19），管螺母（17）旋在底座（13）上，把绝缘密封组件（19）压紧在底座（13）上，锁紧螺母（15）将管螺母（17）锁紧；绝缘子（18）的引线、绝缘密封组件（19）内的引线、防水插头（20）的引出电极顺次串联实现电连接，防水插头（20）与变送器连接。

2.根据权利要求1所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：在变送器内部放置电池，或在变送器内部放置超级电容和太阳能电池。

3.根据权利要求2所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：在变送器上安装液晶显示器，在变送器上设置该变送器的信号输入接口，分别为气瓶压力接口，缓冲罐温度接口，缓冲罐压力接口。

4.根据权利要求3所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：在变送器和信号电源接插件之间连接的集线器上设置有2～4个变送器接口，在集线器内部设置有对这些接口赋予了对应的物理地址的电路装置。

5.根据权利要求4所述的两线三电容传感器液位计，其特征在于：所述的指示器的形状是圆柱形，其圆形盘面的上部分是同步电机驱动的指针，其圆形盘面的下部分是OLED点阵屏。

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