CN213874569U - 液位传感器和液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液位检测技术领域，公开了一种液位传感器及液位检测装置。一端具有开口的管体内固定有一个正极电阻条和一个负极电阻条，正负极电阻条之间平行间隔设置。所述管体内还包括一个滑环，所述滑环包括两个滚轮，分别设置于正负极电阻条外侧，在所述滚轮的挤压作用下两个电阻条相接触。所述管体外围套置有一个环形浮子，在浮力的作用下沿着所述管体滑动，并带动所述滚轮沿着所述正负极电阻条上滑动，改变了所述正负极电阻条间接触点的位置，从而改变了所述液位传感器内部回路的电阻值。所述液位传感器内电阻值随着所述待测液体的液位变化而变化，根据所述液位传感器内电阻值的变化情况即可对所述待测液体的液位情况进行实时监测。

Description

液位传感器和液位检测装置

技术领域

本实用新型涉及液位检测技术领域，特别是涉及一种液位传感器和液位检测装置。

背景技术

目前可用于测量-150℃以下的深冷液体液位的传感器种类较少，在进行深冷液位检测时比较常用的装置是差压式和电容式液位传感器。差压式液位传感器是利用液柱产生的压力来检测液位的高度，在液位发生变化后，差压变送器测到的压差也会随之发生变化，它们之间存在线性关系。电容式液位传感器是将电容传感器插入被测介质中，电极浸入介质中的深度随物位高低而变化，电极间介质的升降，必然改变两极板间的电容量，从而可以检测出液位变化。但是差压式液位传感器取样系统复杂，连接管路长，阀门较多，易堵塞或泄露；其中一只取样管需要从容器底部直接引出，因此导冷比较严重；在补液、排空工况下建立稳定差压条件时间较长、恢复时间较长。而电容式液位计的测量主要依赖于两个电极之间的电容量变化，因此雾气会影响其检测精度，且易受周围电磁干扰影响测量结果。

实用新型内容

基于此，有必要针对目前缺少能够对深冷液体的液位进行长时间测量的传感器的问题，提供一种液位传感器和液位检测装置。

一种液位传感器，包括一端开口的管体；正极电阻条，固定于所述管体内，且所述正极电阻条的延伸方向与所述管体的延伸方向相同；负极电阻条，固定于所述管体内，且与所述正极电阻条平行；环形浮子，套置于所述管体外围，且在浮力的作用下可沿所述管体滑动；滑环，设于所述管体内部；所述滑环包括两个滚轮，分别位于所述正极电阻条和所述负极电阻条的外侧，并在所述环形浮子的带动下沿所述正极电阻条和所述负极电阻条的延伸方向滚动，使得所述正极电阻条和所述负极电阻条位于两个所述滚轮之间的部分相接触，以调节所述液位传感器的电阻。

上述液位传感器，一端具有开口的管体内固定有一个正极电阻条和一个负极电阻条，所述正极电阻条与所述负极电阻条间互相平行间隔设置。所述管体外围套置有一个环形浮子，所述环形浮子在浮力的作用下沿着所述管体滑动。所述管体内还包括一个滑环，所述滑环包括两个滚轮，两个滚轮分别位于所述正极电阻条和所述负极电阻条的外侧，两个滚轮分别同时从正负极电阻条的外侧向内挤压，以使得所述正负极电阻条位于两个所述滚轮之间的部分相接触。同时所述滑环在所述环形浮子的带动下沿着所述正极电阻条和所述负极电阻条的延伸方向滚动，从而改变了所述正极电阻条和所述负极电阻条间接触点的位置。所述正极电阻条和所述负极电阻条的一端接入电压后，在滚轮的挤压作用下彼此接触后构成一回路，回路上的阻值跟所述滑环与所述正极电阻条和所述负极电阻条接触点的位置相关。所述液位传感器内电阻值随着所述待测液体的液位变化而变化，根据所述液位传感器内电阻值的变化情况即可对所述待测液位的液位情况进行实时监测。由于所述液位传感器本体中无电子元件，磁性部件在低温下不会消磁，因此，所述液位传感器可用于对深冷液体的液位进行长时间的精确测量。

在其中一个实施例中，所述环形浮子包括环形浮子外壳，套置于所述管体外围，所述环形浮子外壳具有空腔；环形磁铁，设于所述环形浮子外壳的空腔内。

在其中一个实施例中，所述滑环还包括滑环主体，位于所述管体内，与所述管体的内部相接触，所述滑环主体的内部嵌有软磁性金属环；两个滑套，分别设置于所述滑环主体相对的侧壁上，所述滑套内设有容纳腔；弹性装置，分别位于两个所述滑套的所述容纳腔内；两个滑杆，与所述弹性装置延伸至所述容纳腔外的一端固定连接。

在其中一个实施例中，所述管体的内壁设有滑槽，所述滑槽沿所述管体的长度方向延伸，所述滑环主体的外侧还设有第一凸起结构，所述第一凸起结构嵌入所述滑槽内。

在其中一个实施例中，所述滑环还包括两个不导电的非金属盖板，分别固定于所述滑环主体的两个端口处，两个所述非金属盖板上均设有两个电阻条过孔，两个电阻条过孔间隔设置；所述正极电阻条和所述负极电阻条分别从两个所述非金属盖板上的两个电阻条过孔中穿过。

在其中一个实施例中，所述液位传感器还包括盖体，覆盖所述开口，以于所述管体内形成密封腔体；所述正极电阻条、所述负极电阻条及所述滑环均位于所述密封腔体内；正极端子，一端贯穿所述盖体并经由柔性电线与所述正极电阻条相连接，另一端延伸至所述盖体的上方；负极端子，一端贯穿所述盖体并经由柔性电线与所述负极电阻条相连接，另一端延伸至所述盖体的上方。

在其中一个实施例中，所述液位传感器还包括不导电的非金属浮动环，位于所述管体内，且位于所述正极电阻条及所述负极电阻条的上方；若干个拉簧，一端与所述盖体相连接，另一端与所述非金属浮动环相连接；不导电的非金属板，位于所述管体内，且位于所述正极电阻条及所述负极电阻条的下方，并于所述管体底部形成容纳空间；所述正极电阻条及所述负极电阻条均一端与所述非金属板相连接，另一端与所述非金属浮动环相连接；配重块，位于所述容纳空间内；限位环，位于所述管体外围，且位于所述正极电阻条及所述负极电阻条的下方。

在其中一个实施例中，所述非金属浮动环和所述非金属板上均设有不导电的非金属楔形块，当所述滑环滑动至所述非金属浮动环或所述非金属板位置处时，所述非金属楔形块从所述正极电阻条和所述负极电阻条中间阻隔所述正极电阻条和所述负极电阻条相接触。

在其中一个实施例中，所述滑环还包括两个不导电的非金属盖板，分别固定于所述滑环主体的两个端口处；两个所述非金属盖板上的圆心处均设有一个非金属楔形块过孔；所述非金属浮动环和所述非金属板上非金属楔形块分别从两个所述非金属盖板上的非金属楔形块过孔中穿过。

在其中一个实施例中，所述管体的内壁设有滑槽，所述滑槽沿所述管体的长度方向延伸；所述非金属浮动环外侧还设有第二凸起结构，所述第二凸起结构嵌入所述滑槽内。

在其中一个实施例中，所述管体的内部充满惰性气体。

一种液位检测装置，包括容器，用于盛放待测液体；如上述任一项实施例中所述的液位传感器，所述液位传感器位于所述容器内；供电模块，与所述正极电阻条及所述负极电阻条相连接，用于向所述正极电阻条及所述负极电阻条提供电压；电流信号输出模块，与所述液位传感器相连接，用于根据所述液位传感器的电阻值的变化输出对应的电流值；温度传感器，设置于所述容器内，用于检测所述深冷液体的温度；温度输出模块，与所述温度传感器相连接，用于将所述温度传感器量测的结果输出；处理模块，与所述电流信号输出模块和温度输出模块相连接，用于对所述电流信号输出模块输出的电流值进行处理以获取所述待测液体的液位值，并根据所述温度输出模块输出的结果对所述液位值进行校准；显示模块，与所述处理模块相连接，用于对所述液位值和温度进行显示。

所述供电模块包括电源模块，用于提供电压；稳压模块，与所述电源模块和所述正极电阻条及所述负极电阻条相连接，用于降所述电源模块提供的电压进行稳压处理后提供给所述正极电阻条及所述负极电阻条。

附图说明

图1为本实用新型其中一实施例的液位传感器的正视剖面图；

图2为本实用新型其中一实施例的环形浮子的结构剖面图；

图3为本实用新型其中一实施例的滑环的结构剖面图；

图4为本实用新型其中一实施例的滑环的俯视示意图；

图5为本实用新型另一实施例的液位传感器的正视剖面图；

图6为本实用新型其中一实施例的环形浮子位于下极限位置的结构示意图；

图7为本实用新型其中一实施例的非金属楔形块放大示意图；

图8为本实用新型其中一实施例的液位检测装置的结构示意图；

图9为本实用新型其中一实施例的供电模块的结构示意图；

图10为本实用新型其中一实施例的处理模块的信号处理流程图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的优选实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为本实用新型其中一实施例的液位传感器的正视剖面图，在其中一个实施例中，所述液位传感器包括管体101、正极电阻条102、负极电阻条103、环形浮子104和滑环105，所述滑环105包括两个滚轮106。所述液位传感器10 的管体101为一端开口，内部中空的长试管结构。所述正极电阻条102和所述正极电阻条103均设置于所述管体101的内部，所述正极电阻条102和所述正极电阻条103之间间隔一定距离且相互平行设置，所述正极电阻条102和所述正极电阻条103互不接触。所述正极电阻条102的延伸方向与所述管体101的延伸方向相同，即所述正极电阻条102和所述正极电阻条103分别与所述管体 101的管壁也平行。

所述管体101的外侧套置有一具有浮力的环形浮子104。所述管体101的外侧的管壁光滑无阻，所述环形浮子104可以在所述管体101上的a～b两端点之间顺畅滑动，请参见图1，a、b两端点分别位于所述管体101的上下两端。所述环形浮子104在浮力的作用下始终浮于待测液体的液体表面，当所述待测液体的液位发生变化时，所述环形浮子104随着液位的改变而在所述管体101外侧上下滑动。

所述滑环105设置于所述管体101的内部，当所述环形浮子104滑动时会带动所述管体101内部的所述滑环105也随之滑动，即所述滑环105在所述管体101内部也可以在a～b两端点之间顺畅滑动。所述滑环105包括两个滚轮106，两个滚轮106分别设置于所述正极电阻条102和所述负极电阻条103的外侧。两个滚轮106在所述正极电阻条102和所述负极电阻条103的延伸方向上，随着所述环形浮子104的移动而移动。两个滚轮106在所述正极电阻条102和所述负极电阻条103的外侧始终分别向正负极电阻条中间挤压，以使得所述正极电阻条102和所述负极电阻条103在所述滚轮106挤压位置相接触。

所述正极电阻条102和所述负极电阻条103靠近所述管体101开口处的一端用于连接外部电源，所述正极电阻条102和所述负极电阻条103连接外部电源后，电信号从所述正极电阻条102靠近所述管体101开口处的一端流至与所述负极电阻条103的接触点，再从所述正极电阻条102与所述负极电阻条103 的接触点传输至所述负极电阻条103靠近所述管体101开口处的一端，从而构成一个闭合回路。因为电阻值与电阻材料的长度有关，而当其他决定因素不变时，所述液位传感器10内部的电阻值只与所述正负值电阻条接入回路中的长度有关，所以所述液位传感器10内部的电阻值由所述正负极电阻条接触点的位置决定。当所述环形浮子104随着液位的改变而带动所述滑环105在所述管体101 内部滑动时，两个滚轮106也随之在正负极电阻条上滚动，改变正负极电阻条的接触点，从而改变了所述正负值电阻条接入回路中的长度，也即改变了所述液位传感器10内部回路中的电阻值。因此，所述液位传感器10内部的电阻值随着液位的改变而改变，对所述液位传感器10电阻值的变化进行检测分析即可对所述待测液体的液位进行实时检测。由于所述液位传感器10本体中无电子元件，磁性部件在低温下不会消磁，因此，所述液位传感器10可以应用于对深冷液体的液位进行长时间精确测量。

在其中一个实施例中，所述正极电阻条102和所述负极电阻条103的材料均为在深冷环境下仍能保持稳定电阻的，且接触电阻较小、化学稳定性高和耐磨性好的高电阻合金材料。所述高电阻合金材料包括但不限于铂基合金、金基合金、银基合金、钯基合金。在制备所述液位传感器10时，选择所述正极电阻条102和所述负极电阻条103，例如选择由铂铑、铂铱、铂铜、金银铜、金镍铜、金镍铬、金钯铁铝、银锰锡、钯银、钯银铜、钯钼等材料制成的电阻条。由于上述材料的接触电阻较小、化学稳定性高和耐磨性好，使其在深冷环境下仍能长时间地保持稳定性能，从而保证所述液位传感器10不会因为深冷环境而损坏。因此所述液位传感器10能够应用于对深冷液体的液位检测，在深冷环境下仍能进行长时间的实时检测且能够实现高精度检测。

图2为本实用新型其中一实施例的对所述环形浮子104截取一剖面图并放大后所得的结构剖面图，在其中一个实施例中，所述环形浮子104包括环形浮子外壳107和环形磁铁108。所述环形浮子外壳107套置于所述管体101的外围，且所述环形浮子外壳107内部具有一空腔。在所述环形浮子104内设置空腔，可以使其具备一定的浮力，在浮力的作用下漂浮在待测液体的液面上并随着液面的改变在所述管体101的外侧管壁上滑动。所述环形浮子外壳107的空腔中设置有一环形磁铁108，所述环形磁铁108位于所述空腔内，且延伸至所述管体 101的外表面。所述环形磁铁108对磁性材料具有吸引力，因此当所述滑环105 中具有磁性材料时，所述环形磁铁108即可对所述滑环105中的磁性材料产生吸引力，从而在所述环形浮子104滑动时带动所述滑环105也随之沿所述正极电阻条和所述负极电阻条的延伸方向滚动，改变所述滚轮106对所述正负极电阻条起到挤压作用力的位置，以改变由所述正负极电阻条构成的回路上的电阻值。

在其中一个实施例中，所述环形浮子104还包括磁环压盖109，所述磁环压盖109盖在所述环形浮子外壳107的空腔上，使所述环形浮子外壳107内形成一密闭的空腔，从而将所述环形强磁铁108固定于所述环形浮子104的空腔内，防止其在外力作用下漏出或位置改变，对所述液位传感器10的测量造成影响。

图3为本实用新型其中一实施例的对所述滑环105截取一剖面图并放大后所得的结构剖面图，在其中一个实施例中，所述滑环105包括滑环主体110，位于所述管体101内，与所述管体101的内部相接触。所述滑环主体110的内部嵌有软磁性金属环111。由于所述滑环主体110的内部嵌有软磁性金属环111，因此所述滑环105可以被所述环形磁铁108所吸引，所述滑环104在磁力的作用下随着所述环形浮子104的移动而移动。由于所述滑环主体110的内部中嵌有由软磁性材料制成的软磁性金属环111，因此所述滑环主体110能够屏蔽掉大部分磁场，用以防止所述管体101内的所述正负极电阻条在长期使用后出现被磁化的情况，从而延长了所述液位传感器10的器件寿命，同时能够保证对于待测液位测量的精准度。

所述滑环105还包括两个滑套112、弹性装置113和两个滑杆114。两个所述滑套112分别固定于所述滑环主体110内部相对的侧壁上，两个所述滑套112 相对设置，所述滑套112内具有一定的容纳空腔，两个弹性装置113分别位于两个所述容纳腔内。两个滑杆114与分别所述弹性装置113延伸至所述容纳腔外的一端固定连接。所述弹性装置113可以套置于所述滑杆114上或设置于所述滑杆114的一端处。在本实施例中，所述弹性装置113为弹簧，且弹簧始终处于压缩状态。处于压缩状态的所述弹簧用于向两个所述滚轮106提供弹力，使两个所述滚轮106持续从所述正负极电阻条的外侧向内部挤压，令两个电阻条在所述滚轮106挤压处相接触，提高导电的稳定性。两个所述滚轮106分别通过所述滑杆114固定连接在所述滑环主体110内部相对的侧壁上，所述正极电阻条102和所述负极电阻条102位于两个所述滚轮106中间。所述滑环105 内由所述滚轮106、所述弹性装置113和所述滑杆114构成的弹性部件，在保证可以挤压正负极电阻条使两个电阻条相接触的同时，具有一定的伸缩灵活性，两个所述滚轮106分别可以沿着正负极电阻条的外侧自由滚动。

图4为本实用新型其中一实施例的滑环的俯视示意图，在其中一个实施例中，所述滑环105还包括两个非金属盖板117，由不导电的非金属材料制成，分别固定于所述滑环主体110的两个端口处，两个所述非金属盖板117上均分别设有两个电阻条过孔118。两个所述电阻条过孔118间隔一定距离，两个所述电阻条过孔118间的距离与所述正极电阻条102和所述负极电阻条103之间间隔的距离相同。所述正极电阻条102和所述负极电阻条103分别从两个所述非金属盖板117上的两个电阻条过孔118中穿过。由于所述非金属盖板117上的两个所述电阻条过孔118是间隔设置的，而所述正极电阻条102和所述负极电阻条 103分别从两个不同的过孔中穿过，因此两个所述电阻条过孔118可以将所述正负极电阻条在设定位置上间隔开，防止所述正负极电阻条在所述滚轮106对两个电阻条的挤压点以外的部分相接触。

在其中一个实施例中，请参见图5，所述管体的内壁设有滑槽115，所述滑槽115沿所述管体101的长度方向延伸，从管口延伸至管体底部。如图4所示，所述滑环主体110的外侧还设有第一凸起结构116，所述第一凸起结构116嵌入所述滑槽115内。所述第一凸起结构116的形状尺寸与所述滑槽115的开槽尺寸相匹配，所述第一凸起结构116能够恰好嵌入所述滑槽115内，同时能够在所述滑槽115中按照所述滑槽115限定的轨迹内自由滑动。所述第一凸起结构116 可以用于防止所述软磁性外环106在所述管体101的内部滑动时发生了转动从而影响了所述液位传感器10的液位测量精度。

图5为本实用新型另一实施例的液位传感器的正视剖面图，在其中一个实施例中，所述液位传感器10还包括盖体119、正极端子120和负极端子121。所述盖体119由不导电的非金属材料制成，且覆盖所述管体101的开口，所述盖体119与所述管体101的管口密闭连接，使所述管体101内部密闭以于所述管体101内形成密封腔体。所述正极电阻条102、所述负极电阻条103及所述滑环104均位于所述密封腔体内。所述正极端子120的一端贯穿所述盖体119并经由柔性电线与所述正极电阻条102相连接，所述正极端子120的另一端延伸至所述盖体119的上方，用于接入外部电路。所述负极端子121的一端贯穿所述盖体119并经由柔性电线与所述负极电阻条103相连接，所述负极端子121 的另一端延伸至所述盖体119的上方，用于接入外部电路。

在使用所述液位传感器10对待测液体进行液位测量时，需要向所述液位传感器10输入工作电源。将所述正极端子120与外部电源的正极输出端相连接，所述负极端子121与外部电源的负极输出端相连接，通过正负极端子接入外部电源，并通过柔性电线将工作电压传输至所述正负极电阻条上，所述正负极电阻条在所述管体101内互相接触后构成一条闭合回路。由于电阻的阻值与电阻材料的长度有关，因此当待测液体的液位发生变化时，所述正负极电阻条在所述滚轮106的挤压作用下互相接触的触点位置也发生变化，所述正负极电阻条接入闭合回路的长度发生了改变，从而导致所述液位传感器10的电阻值随着液位的变化而发生变化，对所述液位传感器10变化的电阻值进行分析处理即可获取待测液体的液位信息。

在其中一个实施例中，如图5所示，所述液位传感器10还包括非金属浮动环122、若干个拉簧123、非金属板124、配重块125和限位环126。所述非金属浮动环122和所述非金属板124均为由不导电的非金属材料制成的。所述非金属浮动环122位于所述管体101的密封腔体内，且位于所述正极电阻条102 及所述负极电阻条103的上方，所述管体101的开口附近。若干个所述拉簧123 的一端与所述盖体119相连接，另一端与所述非金属浮动环122相连接，即所述盖体119通过若干个所述拉簧123与所述非金属浮动环122相连接。所述非金属浮动环122可以在所述拉簧123的弹力作用下在所述管体101的内部顺畅滑动。其中，在本实施例中，所述拉簧123的数量为2个以上。

所述非金属板124设置于所述管体101的内部，且位于所述正极电阻条102 及所述负极电阻条103的下方。所述非金属板124固定于所述管体101的底部，于所述管体101的底部形成一容纳空间。所述正极电阻条102及所述负极电阻条103均一端与所述非金属板124相连接，另一端与所述非金属浮动环122相连接。在所述容纳空间中设置有一配重块125，将所述配重块125置于所述容纳空间中对其进行收容，可以防止所述配重块125的位置在所述液位传感器10进行安装、移动等过程中发生位移，从而防止其对所述液位传感器10管内的其它结构和功能造成影响。所述配重块125设置于所述管体101的底部可以用于使所述液位传感器10底部下沉，沉入被测液体中，并使所述液体传感器10在液位测量过程中，始终在所述被测液体中以底部下沉的方式保持竖直。

所述正极电阻条102和所述负极电阻条103均一端均固定于所述非金属浮动环122上，另一端均固定于所述非金属板124上。由于所述非金属浮动环122 通过所述拉簧123固定于所述盖体119上，所述盖体119和所述非金属板124 的位置是固定不变的，而所述拉簧123具有弹力，所述拉簧123与所述非金属浮动环122连接后，所述拉簧123会给所述非金属浮动环122一个拉力。所述非金属浮动环122可以在所述管体101内部自由滑动，因此所述非金属浮动环 122会在所述拉簧123的作用下带动连接于其上的所述正负极电阻条的一端向所述盖体119的方向收紧。而由于所述正负极电阻条的另一端是固定于所述管体 101底部的所述非金属板124上的，因此所述正负极电阻条会始终受到一个拉力，从而使所述正负极电阻条始终保持在一个张紧状态。所述正负极电阻条始终保持在张紧状态，可以使所述正负极电阻条间的接触也始终保持着高度可靠性，防止所述正负极电阻条间的接触不良，从而影响了所述正负极电阻条间连接通路的稳定性。

图6为本实用新型其中一实施例的环形浮子位于下极限位置的结构示意图，所述管体101的外围还设有限位环126，所述限位环126设置于所述管体101的底部，且位于所述正极电阻条102及所述负极电阻条103的下方，可以用于阻挡所述环形浮子104从所述管体101的底部中脱出。当所述液位传感器10移动至所述管体101的底部时，会被所述限位环126限制住继续向下移动的动作，防止所述环形浮子104从底部脱落，保证所述液位传感器10能够正常使用，不会由于脱落而需要用户额外增加将所述环形浮子105套于所述管体101上的步骤，提高所述液位传感器10的使用便捷度，提升用户的使用感。

图7为本实用新型其中一实施例的非金属楔形块放大示意图，在其中一个实施例中，所述非金属浮动环122和所述非金属板124上均设有非金属楔形块 127，所述非金属楔形块127由不导电的非金属材料制成。图7中展示的是固定于所述非金属板124上的所述非金属楔形块127。当所述滑环105滑动至所述非金属浮动环122或所述非金属板124位置处时，所述非金属楔形块127从所述正极电阻条102和所述负极电阻条103中间阻隔所述正极电阻条102和所述负极电阻条103相接触。所述非金属浮动环122所处位置为所述环形浮子104和所述滑环105的上极限位置，所述非金属板124所处位置为所述环形浮子104 和所述滑环105的下极限位置。当所述环形浮子104和所述滑环105移动到上下极限位时，所述非金属楔形块127阻隔于所述正极电阻条102和所述负极电阻条103之间，将两个电阻条隔开防止所述正负极电阻条相接触，切断所述正极电阻条102和所述负极电阻条103之间的回路，用以表明待测液位达到了所述液位传感器10的检测极限位。

在其中一个实施例中，如图4所示，所述滑环105还包括两个非金属盖板 117，由不导电的非金属材料制成，分别固定于所述滑环主体110的两个端口处，两个所述非金属盖板117上的圆心处均设有一个非金属楔形块过孔128。当所述环形浮子104和所述滑环105移动到上下极限位时，即，当所述环形浮子104 和所述滑环105移动到所述非金属浮动环122或所述非金属板124位置附近时，所述非金属浮动环122或所述非金属板124上的所述非金属楔形块127从所述非金属楔形块过孔128中穿过，阻隔于所述正极电阻条102和所述负极电阻条 103之间，将两个电阻条隔开防止所述正负极电阻条相接触。

在其中一个实施例中，请参见图5，所述管体101的内壁设有滑槽115，所述滑槽115沿所述管体101的长度方向延伸，从管口延伸至管体底部。所述非金属浮动环122的外侧还设有第二凸起结构，所述第二凸起结构嵌入所述滑槽内。所述第二凸起结构的形状尺寸与所述滑槽115的开槽尺寸相匹配，所述第二凸起结构能够恰好地嵌入所述滑槽115内，同时能够在所述滑槽115所限定的轨迹中自由滑动。在所述非金属浮动环122外侧上设置所述第二凸起结构，用于限定所述非金属浮动环122的活动轨迹，防止所述非金属浮动环122在水平方向上转动，从而影响了所述液位传感器10的液位测量。

在其中一个实施例中，所述密封腔体内填充有惰性气体。由所述管体101 和所述盖体119密闭连接后构成的所述密封腔体的内部充满了惰性气体。所述惰性气体可以用于确保所述管体101内金属部件的物理特性维持长时间的稳定性，以保证所述液位传感器10能够对深冷液体进行长期测量，同时保证长时间测量下的测量精度。所述惰性气体包括但不限于氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等气体。

图8为本实用新型其中一实施例的液位检测装置的结构示意图，在其中一个实施例中，本实用新型还提供了一种液位检测装置，所述液位检测装置包括如上述任一项实施例中所述的液位传感器10、容器20、供电模块30、电流信号输出模块40、温度传感器50、温度输出模块60、处理模块70和显示模块80。所述液位传感器10部分位于所述容器20内，所述容器20用于容置待测液体。在本实施例中，所述待测液体为深冷液体。当所述容器20内有深冷液体注入时，所述液位传感器10上具有一定浮力的所述环形浮子104会随着液位的变化而在所述管体101上滑动，带动所述管体101内的所述滑环105在所述正负极电阻条上滑动，从而使所述液位传感器10内部回路的电阻值随着所述容器20内液位的变化而变化。

所述供电模块30的正极输出端与所述正极电阻条102相连接，负极输出端与所述负极电阻条103相连接。所述供电模块30用于向所述液位传感器10提供电压。所述电流信号输出模块40与所述液位传感器10相连接。当所述液位传感器10的电阻值随着液位的改变而发生变化时，由于施加于所述液位传感器 10上的电压值是固定的，因此所述电流信号输出模块40输出的电流值也随之变化，所述电流信号输出模块40输出的电流值与所述液位传感器10的电阻值相对应。所述处理模块70与所述电流信号输出模块40相连接，所述处理模块70 接收所述电流信号输出模块40输出的电流值，并实时对其进行分析处理以获取所述容器20内深冷液体的液位值。

所述温度传感器50设置于所述容器20内，在本实施例中，所述温度传感器50设置于所述液位传感器10的底部，当所述液位传感器10浸入深冷液体中时，所述温度传感器50也随之被浸没于所述深冷液体中。所述温度传感器50 用于对深冷液体的温度进行测量。当所述深冷液体的温度发生变化时，所述温度传感器50输出与该温度变化相对应的电信号。所述温度输出模块60与所述温度传感器50相连接，用于将所述温度传感器60测量所得结果输出。所处理析模块70还与所述温度传感器50相连接，用于接收所述温度传感器50输出的电信号。由于当电阻材料所处环境的温度发生变化时，也会导致电阻材料的阻值发生变化，因此当所述深冷液体发生较大的温度变化时，可能会对所述液位传感器10的电阻值造成影响，从而影响了所述液位传感器10对于液位测量的检测精准度。所述处理模块70在计算获取所述液位值后，根据接收到的所述温度输出模块60输出的温度检测结果对所述液位值进行校准，可以有效地排除温度变化对于电阻值变化的影响，从而保证所述液位检测装置在对温度变化较大的深冷液体进行液位检测时的测量精准度。所述显示模块80与所述处理模块70 相连接，用于接收所述液位值和温度，并对所述液位值和温度进行显示。操作人员根据所述显示模块80上显示的信息即可获知待测液体的液位情况和温度情况，通过所述显示模块80对于所述液位检测装置实时检测所得的信息传达地更为清晰、直观。

在其中一个实施例中，所述盖体119固定于所述容器20的内部顶板上。在将所述液位传感器10安装于所述容器20内时，所述液位传感器10顶部的所述盖体119可与所述容器20内部的顶板固定在一起，用于防止所述液位传感器10 在所述容器20内注入待测液体时，液体注入造成的涡流而发生旋转，从而影响了液位检测的检测精度。

将所述液位传感器10固定在所述容器20顶部后，将所述温度传感器50固定在所述液位传感器10的底部，并将所述液位传感器10部分本体以及所述温度传感器50插入所述容器20内。将所述供电模块30的输出端分别与所述正极端子120和所述负极端子121相连接，从而与所述管体101内部互相接触的所述正负极电阻条构成一个闭合回路。当所述容器20内注入待测液体，所述管体 101外部的所述环形浮子104会漂浮在待测液体的液面上，液位的升降会带动所述环形浮子104随之相应地升降。同时，所述环形浮子104在磁力的作用下带动着内部的所述滑环105一起滑动，使两个所述滚轮106在所述正负极电阻条上滑动，改变所述正负极电阻条接入回路中的长度，从而使回路中的电阻值也产生相应的变化。所述电流信号输出模块40根据所述液位传感器10内部电阻值的变化，输出与所述电阻值相对应的电流值。由于电阻材料的电阻值会随温度变化而变化，因此通过所述温度传感器50检测待测液体的温度，并输入所述处理模块70，使所述处理模块70利用检测所得的温度对所述液位值进行数值校准，以保证能够对温度变化较大的待测液体进行实时的液位测量的同时，提高测量的精准度。

图9为本实用新型其中一实施例的供电模块的结构示意图，在其中一个实施例中，所述供电模块30包括电源模块310和稳压模块320。所述电源模块310 用于提供所述液位传感器10工作所需的电压。所述稳压模块320的输入端与所述电源模块310的输出端相连接；所述稳压模块320的正极输出端与所述正极端子120相连接，所述稳压模块320的负极输出端与所述负极端子121相连接，从而与所述管体101内部相接触的所述正负极电阻条组成一个闭合回路。所述稳压模块320用于对所述电源模块310提供的电压进行稳压处理后提供给所述正极电阻条102和所述负极电阻条103，以确保所述液位传感器10在进行液位检测时输出的稳定性。

图10为本实用新型其中一实施例的处理模块的信号处理流程图，在其中一个实施例中，所述处理模块70在对所述电流信号输出模块40输出的电流信号进行处理时，通过如下功能单元完成信号处理过程。所述液体传感器10通过所述电流信号输出模块40输出变化的电流值至所述处理模块70后，所述处理模块70中的初级滤波单元对所述电流值进行第一次滤波，以消除所述电流值中较大的干扰信号。将经过第一次滤波后的所述电流值通过信号放大单元，对所述电流值进行放大，以实现信号增强。然后将增强后的所述电流值通过二次滤波单元对所述电流值进行第二次滤波，进一步地消除干扰信号，提高输出信号的稳定性。通过I-V转换模块对经过第二次滤波后的所述电流值进行数据转换，将变化的电流值转换成变化的电压值。将转换所得的电压值通过ADC转换电路，将模拟量的电压值转换为数字量的电压值，并送入微处理器中，通过所述微处理器对数字量的电压值进行计算分析处理以获取液位值。在所述微处理器对数字量的电压值进行处理以获取所述液位值时，同时会接收到所述温度输出模块 60输出的电信号，所述微处理器根据所述温度输出模块60输出的电信号对所述液位值进行校准，可以有效提高所述液位传感器10的输出精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种液位传感器，其特征在于，包括：

一端开口的管体；

正极电阻条，固定于所述管体内，且所述正极电阻条的延伸方向与所述管体的延伸方向相同；

负极电阻条，固定于所述管体内，且与所述正极电阻条平行；

环形浮子，套置于所述管体外围，且在浮力的作用下可沿所述管体滑动；

滑环，设于所述管体内部；所述滑环包括两个滚轮，分别位于所述正极电阻条和所述负极电阻条的外侧，并在所述环形浮子的带动下沿所述正极电阻条和所述负极电阻条的延伸方向滚动，使得所述正极电阻条和所述负极电阻条位于两个所述滚轮之间的部分相接触，以调节所述液位传感器的电阻。

2.根据权利要求1所述的液位传感器，其特征在于，所述环形浮子包括：

环形浮子外壳，套置于所述管体外围，所述环形浮子外壳具有空腔；

环形磁铁，设于所述环形浮子外壳的空腔内。

3.根据权利要求1或2所述的液位传感器，其特征在于，所述滑环还包括：

滑环主体，位于所述管体内，与所述管体的内部相接触，所述滑环主体的内部嵌有软磁性金属环；

两个滑套，分别设置于所述滑环主体相对的侧壁上，所述滑套内设有容纳腔；

弹性装置，分别位于两个所述滑套的所述容纳腔内；

两个滑杆，与所述弹性装置延伸至所述容纳腔外的一端固定连接。

4.根据权利要求3所述的液位传感器，其特征在于，所述管体的内壁设有滑槽，所述滑槽沿所述管体的长度方向延伸，所述滑环主体的外侧还设有第一凸起结构，所述第一凸起结构嵌入所述滑槽内。

5.根据权利要求3所述的液位传感器，其特征在于，所述滑环还包括两个不导电的非金属盖板，分别固定于所述滑环主体的两个端口处，两个所述非金属盖板上均设有两个电阻条过孔，两个电阻条过孔间隔设置；所述正极电阻条和所述负极电阻条分别从两个所述非金属盖板上的两个电阻条过孔中穿过。

6.根据权利要求3所述的液位传感器，其特征在于，所述液位传感器还包括：

盖体，覆盖所述开口，以于所述管体内形成密封腔体；所述正极电阻条、所述负极电阻条及所述滑环均位于所述密封腔体内；

正极端子，一端贯穿所述盖体并经由柔性电线与所述正极电阻条相连接，另一端延伸至所述盖体的上方；

负极端子，一端贯穿所述盖体并经由柔性电线与所述负极电阻条相连接，另一端延伸至所述盖体的上方。

7.根据权利要求6所述的液位传感器，其特征在于，所述液位传感器还包括：

不导电的非金属浮动环，位于所述管体内，且位于所述正极电阻条及所述负极电阻条的上方；

若干个拉簧，一端与所述盖体相连接，另一端与所述非金属浮动环相连接；

不导电的非金属板，位于所述管体内，且位于所述正极电阻条及所述负极电阻条的下方，并于所述管体底部形成容纳空间；所述正极电阻条及所述负极电阻条均一端与所述非金属板相连接，另一端与所述非金属浮动环相连接；

配重块，位于所述容纳空间内；

限位环，位于所述管体外围，且位于所述正极电阻条及所述负极电阻条的下方。

8.根据权利要求7所述的液位传感器，其特征在于，所述非金属浮动环和所述非金属板上均设有不导电的非金属楔形块，当所述滑环滑动至所述非金属浮动环或所述非金属板位置处时，所述非金属楔形块从所述正极电阻条和所述负极电阻条中间阻隔所述正极电阻条和所述负极电阻条相接触。

9.根据权利要求8所述的液位传感器，其特征在于，所述滑环还包括两个不导电的非金属盖板，分别固定于所述滑环主体的两个端口处；两个所述非金属盖板上的圆心处均设有一个非金属楔形块过孔；所述非金属浮动环和所述非金属板上非金属楔形块分别从两个所述非金属盖板上的非金属楔形块过孔中穿过。

10.根据权利要求9所述的液位传感器，其特征在于，所述管体的内壁设有滑槽，所述滑槽沿所述管体的长度方向延伸；所述非金属浮动环外侧还设有第二凸起结构，所述第二凸起结构嵌入所述滑槽内。

11.根据权利要求1所述的液位传感器，其特征在于，所述管体的内部充满惰性气体。

12.一种液位检测装置，其特征在于，包括：

容器，用于盛放待测液体；

如权利要求1-11任一项所述的液位传感器，所述液位传感器位于所述容器内；

供电模块，与所述正极电阻条及所述负极电阻条相连接，用于向所述正极电阻条及所述负极电阻条提供电压；

电流信号输出模块，与所述液位传感器相连接，用于根据所述液位传感器的电阻值的变化输出对应的电流值；

温度传感器，设置于所述容器内，用于检测所述待测液体的温度；

温度输出模块，与所述温度传感器相连接，用于将所述温度传感器量测的结果输出；

处理模块，与所述电流信号输出模块和温度输出模块相连接，用于对所述电流信号输出模块输出的电流值进行处理以获取所述待测液体的液位值，并根据所述温度输出模块输出的结果对所述液位值进行校准；

显示模块，与所述处理模块相连接，用于对所述液位值和温度进行显示。

13.根据权利要求12所述的液位检测装置，其特征在于，所述供电模块包括：

电源模块，用于提供电压；

稳压模块，与所述电源模块和所述正极电阻条及所述负极电阻条相连接，用于降所述电源模块提供的电压进行稳压处理后提供给所述正极电阻条及所述负极电阻条。

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