CN205091026U - 电容式液位传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电容式液位传感器，包括电极A、电极B和第一、二引出线缆，所述第一、二引出线缆分别电性连接在所述电极A和所述电极B上，所述电极A为连续平面电极，所述电极B为分段式平面电极，所述电极B由N个小电极间隔组成，N为自然数，所述电极A与所述电极B之间形成N个电容，该电容式液位传感器带有自补偿功能，抵消了因为环境，介质差异带来的系统误差，极大的提高了系统精度和可靠性，并且制造成本低，使用简单、方便。

Description

电容式液位传感器

技术领域

本实用新型涉及一种液位测量装置，尤其涉及一种电容式液位传感器。

背景技术

物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。

目前，应用于连续液位测量的方法有20多种，其中包括人工检尺法、浮球法、伺服法、静压法、磁致伸缩法、超声波法、光纤传感器法和电容法等等。在实际应用中，应该根据价格、测量精度、被测介质的特点等因素，合理选择液位仪的种类。虽然有这么多的测量方法可供选择，但是在某些应用条件下，仍然难以达到使用条件的要求。例如：在对通讯用后备电源——柴油发电机油箱油位的检测中，就面临下面几个问题：

1.使用条件要求为无人值守，因此类似于玻璃管法、人工检尺法等这类需要人员参与的非电量测量方法是不适用的；

2.采用静压法或间接利用液体压力来测量的，如光纤传感器、投入式液位传感器等仪表，由于传感器必须放置于容器底部，且压力传递材料为弹性膜片，该膜片易受固体沉淀物的损伤或封堵，造成压力传递不畅等影响，因此实际使用时会有液位波动、测量偏差大等问题；

3.目前高精度的液位测量设计普遍成本较高。

现有的电容式传感器，通常采用两种相同的电极(如图1所示),通过测量电容值C，计算液位高度h，h＝C*d/ε/w，上述测量原理成立的前提是除C之外，其他都为固定值，而在使用过程中，所测液体的节点常数ε会因为洁净程度，温度变化而不同，这样就会影响测量，带来比较大的误差。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种电容式液位传感器，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种使用简单、方便，成本低，测量准确度较高的电容式液位传感器。

本实用新型提出的一种电容式液位传感器，包括电极A、电极B和第一、二引出线缆，所述第一、二引出线缆分别电性连接在所述电极A和所述电极B上，其特征在于：所述电极A为连续平面电极，所述电极B为分段式平面电极，所述电极B由N个小电极间隔组成，N为自然数，所述电极A与所述电极B之间形成N个电容。

作为本实用新型的进一步改进，所述N个小电极均为等宽、等高的平面电极。

作为本实用新型的进一步改进，所述N个小电极均匀间隔并排分布在所述电极B上。

作为本实用新型的进一步改进，所述电极A与所述电极B的尺寸完全相同。

作为本实用新型的进一步改进，所述N为自然数8。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：本实用新型提出的电容式液位传感器带有自补偿功能，抵消了因为环境，介质差异带来的系统误差，极大的提高了系统精度和可靠性，并且制造成本低，使用简单、方便。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为现有的电容式传感器的结构示意图；

图2为本实用新型电容式液位传感器的结构示意图；

其中：1-电极A；2-电极B；3-第一引出线缆；4-第二引出线缆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例：一种电容式液位传感器，包括电极A1、电极B2和第一、二引出线缆3、4，所述第一、二引出线缆分别电性连接在所述电极A和所述电极B上，所述电极A为连续平面电极，所述电极B为分段式平面电极，所述电极B由N个小电极间隔组成，N为自然数，所述电极A与所述电极B之间形成N个电容。

所述N个小电极均为等宽、等高的平面电极。

所述N个小电极均匀间隔并排分布在所述电极B上。

所述电极A与所述电极B的尺寸完全相同。

所述N为自然数8。

电容式液位传感器利用液位的变化使电容值改变的原理进行测量。

电容式液位计基本计算公式如下：

C＝ε*w*h/d……公式1

式中：C—电容值

ε—液体电介系数

h—液位高度

w-电极宽度

d—两个电极之间距离

当液位高度h发生变化时，电容C会变化，通过测量电容值C，即可计算出液位高度h:

h＝C*d/ε/w……公式2

实际测量中，通常会有这样的场景，n个小电极全淹没，1个电极淹没了一部分，m个电极无液体淹没。我们可以通过采集连续排列的电容值相同判定该电极被淹。全淹没的小电极电容C_f＝ε_r*w*l/d，从而计算出被测液体实时的介电常数ε_r：

ε_r＝C_f*d/(w*l)……公式3

淹没一部分的电容值Cs,则该电容淹没高度h：

h＝C_s*d/(ε_r*w)……公式4

将公式3带入公式4，

h＝C_s*l/C_f……公式5

实际液位总高度H：

H＝n*l+h＝(n+C_s/C_f)*l……公式6

通过公式6可以看出，本实用新型的电容式液位传感器带有自补偿功能，抵消了因为环境，介质差异带来的系统误差，极大的提高了系统精度和可靠性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种电容式液位传感器，包括电极A、电极B和第一、二引出线缆，所述第一、二引出线缆分别电性连接在所述电极A和所述电极B上，其特征在于：所述电极A为连续平面电极，所述电极B为分段式平面电极，所述电极B由N个小电极间隔组成，N为自然数，所述电极A与所述电极B之间形成N个电容。

2.根据权利要求1所述的电容式液位传感器，其特征在于：所述N个小电极均为等宽、等高的平面电极。

3.根据权利要求2所述的电容式液位传感器，其特征在于：所述N个小电极均匀间隔并排分布在所述电极B上。

4.根据权利要求3所述的电容式液位传感器，其特征在于：所述电极A与所述电极B的尺寸完全相同。

5.根据权利要求4所述的电容式液位传感器，其特征在于：所述N为自然数8。