CN214951098U - 用于高温液体的磁致伸缩传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于高温液体的磁致伸缩传感器，包括传感器外壳，传感器外壳的底部固定连接有磁性长管，磁性长管的底部固定安装有磁性浮球，传感器外壳的内侧固定设有恒张力组件和磁致伸缩波导丝，磁致伸缩波导丝的一端贯穿传感器外壳一侧壁并固定连接有控制电路板，磁致伸缩波导丝的下端套设有检测线圈，磁致伸缩波导丝的另一端延伸至磁性长管内，磁性长管的内侧固定设有绝缘套管，磁致伸缩波导丝的下端延伸至绝缘套管的内侧，传感器外壳的外侧固定连接有保护壳体，保护壳体的内侧设有脉冲发生电路。本实用新型通过设置恒张力组件保证磁致伸缩波导丝所受张力恒定，通过磁性浮球和自校准感应元件时，实现一点或多点校准，实现自校准功能。

Description

用于高温液体的磁致伸缩传感器

技术领域

本实用新型涉及位移传感器技术领域，具体为用于高温液体的磁致伸缩传感器。

背景技术

磁致伸缩位移传感器是利用磁致伸缩材料的魏德曼效应实现的一种绝对式位移传感器，主要用于距离测量或位移控制。二十世纪九十年代中期，美国MTS公司率先研制出了基于魏德曼效应的液面位置 /位移传感器。由于这种传感器具有非接触式、高灵敏度、线性度好、量程大、抗干扰、多参量测量、可适应恶劣环境等优点，已被广泛应用于油库(炼油厂成品油库、储备库、加油站)、液体化工原料等液位测量中，并在航空航天、核工业、精密机床、汽车、水处理等领域有着非常重要的应用或潜在应用。除此之外，目前的磁致伸缩位移传感器由于都是在室温附近工作，都是按照波导丝材料室温附近的固定声速作为参数来计算位移，不需要考虑波导丝的声速随温度的变化问题；

而在大温度区间工作时，不同温度下的波导丝声速变化会降低传感器的位移测量精度，因而现有的位移传感器已经不再适用。因此，想要传感器在较宽的温域内保证一定的测量精度，需要重新设计适合高温下工作的传感器结构，增加声速温度补偿功能，减小甚至消除温度变化带来的位移测量误差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于高温液体的磁致伸缩传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：用于高温液体的磁致伸缩传感器，包括传感器外壳，所述传感器外壳的底部固定连接有磁性长管，所述磁性长管为中空长管，所述磁性长管的底部固定安装有磁性浮球，所述传感器外壳的内侧固定设有恒张力组件和磁致伸缩波导丝，所述磁致伸缩波导丝的一端贯穿传感器外壳一侧壁并固定连接有控制电路板，所述磁致伸缩波导丝的下端套设有检测线圈，所述磁致伸缩波导丝的另一端贯穿传感器外壳的另一侧壁并延伸至磁性长管内，所述磁性长管的内侧固定设有绝缘套管，所述磁致伸缩波导丝的下端延伸至绝缘套管的内侧，所述传感器外壳的外侧固定连接有保护壳体，所述保护壳体的内侧设有脉冲发生电路。

进一步的，所述控制电路板包括供电电路、单片机电路、ADC采集电路、信号输出电路以及通信模块，所述控制电路板与检测线圈的输出端电性连接，且控制电路板的是输出端分别与通电激励电路、ADC 采集电路以及脉冲发生电路的输入端电性连接，将脉冲发生电路产生的测量询问脉冲和磁性浮球产生的感应回波，通过检测线圈转化为电脉冲信号的机械部件。

进一步的，所述磁性长管的内部设有自校准感应元件，所述自校准感应元件包括若干个沿磁性长管一侧内壁长度方向均匀排列的磁敏开关元器件，所述磁敏开关元器件与控制电路板的输入端电性连接，磁敏开关元器件可感应磁性浮球所在位置，当磁性浮球到达磁敏开关元器件所在位置时，磁敏开关元器件会产生一个高电平信号，通过电缆将信号反馈给控制电路板。

进一步的，所述恒张力组件包括两个对称设置的C形固定框，所述C形固定框的上下两侧内壁均固定有限位弹簧柱，两个所述限位弹簧柱之间固定连接有支座，所述支座中央贯穿设有螺纹柱，所述螺纹柱的一端固定连接有固定管套，所述固定管套的内侧固定套接有阻尼柱，所述磁致伸缩波导丝贯穿设置于阻尼柱的内侧中央，通过限位弹簧柱对支座进行限位，通过阻尼柱对磁致伸缩波导丝施加恒定的摩擦力，当温度变化时在两个限位弹簧柱以及阻尼柱作用力下不随温度变化，从而保证磁致伸缩波导丝所受张力恒定。

进一步的，所述磁性浮球为两个中空半球体相连形成中心有通孔的密封圆球，两个所述中空半球体的内部均填充有磁性钢块，可随待测液体的液位在传感器外壳上下移动，移经自校准感应元件时，产生相应磁信号提供给磁敏开关元器件，可形成一个或多个磁信号，实现一点或多点校准，实现自校准功能。

进一步的，所述磁性长管为圆柱形且壁厚均匀的铁磁管，且与传感器外壳的中心轴线相同，便于磁性浮球上下移动，且确保磁致伸缩波导丝的张力恒定。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：

1、本实用新型通过设置控制电路板，控制电路板将脉冲发生电路产生的测量询问脉冲和磁性浮球产生的感应回波，通过检测线圈转化为电脉冲信号的机械部件，磁敏开关元器件可感应磁性浮球所在位置，当磁性浮球到达磁敏开关元器件所在位置时，磁敏开关元器件会产生一个高电平信号，通过电缆将信号反馈给控制电路板，磁性浮球可随待测液体的液位在传感器外壳上下移动，移经自校准感应元件时，产生相应磁信号提供给磁敏开关元器件，可形成一个或多个磁信号，实现一点或多点校准，实现自校准功能；

2、本实用新型通过设置恒张力组件，通过限位弹簧柱对支座进行限位，通过阻尼柱对磁致伸缩波导丝施加恒定的摩擦力，当温度变化时在两个限位弹簧柱以及阻尼柱作用力下不随温度变化，从而保证磁致伸缩波导丝所受张力恒定。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型剖视图；

图3是本实用新型图2中A处结构的放大示意图；

图中：1、传感器外壳；2、磁性长管；3、磁性浮球；4、恒张力组件；41、C形固定框；42、限位弹簧柱；43、支座；44、螺纹柱； 45、固定管套；46、阻尼柱；5、磁致伸缩波导丝；6、控制电路板； 7、检测线圈；8、绝缘套管；9、自校准感应元件；91、磁敏开关元器件；10、保护壳体；11、脉冲发生电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供用于高温液体的磁致伸缩传感器，包括传感器外壳1，所述传感器外壳1的底部固定连接有磁性长管2，所述磁性长管2为中空长管，所述磁性长管2的底部固定安装有磁性浮球3，所述传感器外壳1的内侧固定设有恒张力组件4和磁致伸缩波导丝5，所述磁致伸缩波导丝5的一端贯穿传感器外壳1一侧壁并固定连接有控制电路板6，所述磁致伸缩波导丝5的下端套设有检测线圈7，所述磁致伸缩波导丝5的另一端贯穿传感器外壳1的另一侧壁并延伸至磁性长管2内，所述磁性长管2的内侧固定设有绝缘套管8，所述磁致伸缩波导丝5的下端延伸至绝缘套管8的内侧，所述传感器外壳1的外侧固定连接有保护壳体10，所述保护壳体10的内侧设有脉冲发生电路11。

在一个优选的实施方式中，所述控制电路板6包括供电电路、单片机电路、ADC采集电路、信号输出电路以及通信模块，所述控制电路板6与检测线圈7的输出端电性连接，且控制电路板6的是输出端分别与通电激励电路、ADC采集电路以及脉冲发生电路11的输入端电性连接，将脉冲发生电路11产生的测量询问脉冲和磁性浮球3产生的感应回波，通过检测线圈7转化为电脉冲信号的机械部件。

在一个优选的实施方式中，所述磁性长管2的内部设有自校准感应元件9，所述自校准感应元件9包括若干个沿磁性长管2一侧内壁长度方向均匀排列的磁敏开关元器件91，所述磁敏开关元器件91与控制电路板6的输入端电性连接，磁敏开关元器件91可感应磁性浮球3所在位置，当磁性浮球3到达磁敏开关元器件91所在位置时，磁敏开关元器件91会产生一个高电平信号，通过电缆将信号反馈给控制电路板6。

在一个优选的实施方式中，所述恒张力组件4包括两个对称设置的C形固定框41，所述C形固定框41的上下两侧内壁均固定有限位弹簧柱42，两个所述限位弹簧柱42之间固定连接有支座43，所述支座43中央贯穿设有螺纹柱44，所述螺纹柱44的一端固定连接有固定管套45，所述固定管套45的内侧固定套接有阻尼柱46，所述磁致伸缩波导丝5贯穿设置于阻尼柱46的内侧中央，通过限位弹簧柱42 对支座43进行限位，通过阻尼柱46对磁致伸缩波导丝5施加恒定的摩擦力，当温度变化时在两个限位弹簧柱42以及阻尼柱46作用力下不随温度变化，从而保证磁致伸缩波导丝5所受张力恒定。

在一个优选的实施方式中，所述磁性浮球3为两个中空半球体相连形成中心有通孔的密封圆球，两个所述中空半球体的内部均填充有磁性钢块，可随待测液体的液位在传感器外壳1上下移动，移经自校准感应元件9时，产生相应磁信号提供给磁敏开关元器件91，可形成一个或多个磁信号，实现一点或多点校准，实现自校准功能。

在一个优选的实施方式中，所述磁性长管2为圆柱形且壁厚均匀的铁磁管，且与传感器外壳1的中心轴线相同，便于磁性浮球3上下移动，且确保磁致伸缩波导丝5的张力恒定。

本实用新型的工作原理：通过控制电路板6将脉冲发生电路11 产生的测量询问脉冲和磁性浮球3产生的感应回波，通过检测线圈7 转化为电脉冲信号的机械部件，磁敏开关元器件91可感应磁性浮球 3所在位置，当磁性浮球3到达磁敏开关元器件91所在位置时，磁敏开关元器件91会产生一个高电平信号，通过电缆将信号反馈给控制电路板6，磁性浮球3可随待测液体的液位在传感器外壳1上下移动，移经自校准感应元件9时，产生相应磁信号提供给磁敏开关元器件91，可形成一个或多个磁信号，实现一点或多点校准，实现自校准功能；通过设置恒张力组件4，通过限位弹簧柱42对支座43进行限位，通过阻尼柱46对磁致伸缩波导丝5施加恒定的摩擦力，当温度变化时在两个限位弹簧柱42以及阻尼柱46作用力下不随温度变化，从而保证磁致伸缩波导丝5所受张力恒定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于高温液体的磁致伸缩传感器，包括传感器外壳(1)，其特征在于：所述传感器外壳(1)的底部固定连接有磁性长管(2)，所述磁性长管(2)为中空长管，所述磁性长管(2)的底部固定安装有磁性浮球(3)，所述传感器外壳(1)的内侧固定设有恒张力组件(4)和磁致伸缩波导丝(5)，所述磁致伸缩波导丝(5)的一端贯穿传感器外壳(1)一侧壁并固定连接有控制电路板(6)，所述磁致伸缩波导丝(5)的下端套设有检测线圈(7)，所述磁致伸缩波导丝(5)的另一端贯穿传感器外壳(1)的另一侧壁并延伸至磁性长管(2)内，所述磁性长管(2)的内侧固定设有绝缘套管(8)，所述磁致伸缩波导丝(5)的下端延伸至绝缘套管(8)的内侧，所述传感器外壳(1)的外侧固定连接有保护壳体(10)，所述保护壳体(10)的内侧设有脉冲发生电路(11)。

2.根据权利要求1所述的用于高温液体的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述控制电路板(6)包括供电电路、单片机电路、ADC采集电路、信号输出电路以及通信模块，所述控制电路板(6)与检测线圈(7)的输出端电性连接，且控制电路板(6)的是输出端分别与通电激励电路、ADC采集电路以及脉冲发生电路的输入端电性连接。

3.根据权利要求1所述的用于高温液体的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述磁性长管(2)的内部设有自校准感应元件(9)，所述自校准感应元件(9)包括若干个沿磁性长管(2)一侧内壁长度方向均匀排列的磁敏开关元器件(91)，所述磁敏开关元器件(91)与控制电路板(6)的输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的用于高温液体的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述恒张力组件(4)包括两个对称设置的C形固定框(41)，所述C形固定框(41)的上下两侧内壁均固定有限位弹簧柱(42)，两个所述限位弹簧柱(42)之间固定连接有支座(43)，所述支座(43)中央贯穿设有螺纹柱(44)，所述螺纹柱(44)的一端固定连接有固定管套(45)，所述固定管套(45)的内侧固定套接有阻尼柱(46)，所述磁致伸缩波导丝(5)贯穿设置于阻尼柱(46)的内侧中央。

5.根据权利要求1所述的用于高温液体的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述磁性浮球(3)为两个中空半球体相连形成中心有通孔的密封圆球，两个所述中空半球体的内部均填充有磁性钢块。

6.根据权利要求1所述的用于高温液体的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述磁性长管(2)为圆柱形且壁厚均匀的铁磁管，且与传感器外壳(1)的中心轴线相同。

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