CN2535787Y - 一种电容式液位传感器 - Google Patents

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尤祖茵
张键荣
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Abstract

木实用新型涉及液面高度的测量，它由引线和传感件组成，其特征是传感件由长圆筒外套和通过固定件固定在筒内的数块相互间以一定距离平行分布的长方形电容极板构成。它解决了现有技术中无法完成绝缘液体的测量以及量程小的问题，具有电容量随液位高度呈线性变化，精度高，能在各种恶劣环境中工作的优点。

Description

一种电容式液位传感器
所属技术领域
本实用新型涉及液面高度的测量，尤其是由于液体材料处于电磁场中所引起的电容器电容量的变化的技术领域，应用于需要探测液体存储量高度的各种场合。
背景技术
中国专利公告了一种题为《液位传感器系统》的专利(专利申请号为87101632)，它采用了以传感器本身为一电容器的一个极板，以被测液体为电容器的另一极板的结构，其不足是无法完成绝缘液体的测量。中国专利公告了一种题为《小量程液位传感器》(专利号为97243376.7)，它采用了随液位升降而使上、下两个平行板距离发生改变的传感器结构，其不足是量程过小，当液位有大幅度的变化时，将无法满足实际的需要。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述的不足，提供一种大量程、可完成绝缘液体测量的电容式液位传感器。
本实用新型的目的可以这样达到：一种电容式液位传感器，由引线和传感件组成，其特征是传感件由长圆筒外套和通过固定件固定在筒内的数块相互间以一定距离平行分布的长方形电容极板构成。该长圆筒外套底部端和上部端开有细小的圆孔。上部端的小孔作用是连通大气。底部端的小圆孔的作用，一是使套内外的液体相互连通，因而套内液位与套外被测液体的液位处于同一水平面上；二是阻止异物进入套内堵塞套内元件间空隙，此“异物”是指不同于被测液体固有特性颗粒的其它固态物质。
这种传感器结构具有如下的线性关系：
对于平行板电容器，设平行板的宽度为a，长为b，两板的距离为d，真空的介电常数为ε0，被测液体的相对介电常数为εr，则在真空中电容量C
                              C＝ε0ab/d
若电容器的长度总长为B，已被液体淹没的长度为h，则电容量为：
                        C＝ε0a(B-h)/d+ε0εrah/d
于是 C = ϵ 0 aB / d + ϵ 0 a ( ϵ r - 1 ) 1 d h
所以C与h成线性关系。
本实用新型相比现有技术具有如下的优点：1、电容量随液位高度呈线性变化，这样就可以输出模拟信号；也可以通过模数转换成数字量输出，便于计算机识读，实现精确测量。因此适用于一切空间各向均匀的液体介质的测量，只要被测液体的介电常数确定。2、由于长方形极板间的空间距离较短，介质液位变化时，电容的改变量明显，就使得被测量的精度高，因而，能胜任动态液位的测量。3、由于精度高，可制成的传感器量程可选的范围也就广，小至量程0-10mm；大至0-10m。4、由于环境条件的变化，主要体现在对同种物质介质常数的改变上，但不会改变电容量与液位高度的线性关系。因此，能在各种恶劣环境中工作。
附图说明
附图是本实用新型省去圆筒套与其内各长方形电容极板间的固定件后的结构示意图。
图1是横截面示意图图中1是电容极板金属薄片外的绝缘防腐层  3是电极连线  5是长方形电容极板内的金属薄片  7是长圆筒外套
图2是沿中心剖面的右视图图中1是电容极板金属薄片外的绝缘防腐层  5是长方形电容极板内的金属薄片7是长圆筒外套
图3是沿中心剖面的主视图
具体实施方式
实际中依照被测液体的性质选择适当的材料确定圆筒外套(7)及长方形电容极板内的金属薄片(5)及其外的绝缘防腐层(1)的尺寸。圆筒外套(7)的直径13MM左右；长方形电容极板厚1MM，宽10MM，板间的距离以2MM为宜，但具体多近，应考虑到具体的被测液体表面张力性质，以液体在竖直方向能从狭缝里顺利地流下来为原则。近是为了增大电容量C值，提高单位液位高度的电容变化量，增大传感器的灵敏度。对于中性物质，圆筒外套(7)可采用不锈钢管制作，各电容极板可用环氧铜板制作。不锈钢管的两端应开有小孔，下端的小孔用连通被测液体，上端的小孔用于连通大气。管的两端和长方形电容极板的两头通过聚内烯工程塑料固定件连接。固定件高13MM即可，此固定件堵在管的两头内，而固定件的下部为宽1MM、长10MM、深5MM的等间距排列的长方形凹槽，正好与长方形电容极板榫接。管的下部侧面离端头15MM处，四周等间地开一3MM圆孔。上固定件中心纵向开孔导线从此穿过及同外界连通。

Claims (2)

1、一种电容式液位传感器，由引线(3)和传感件组成，其特征是传感件由长圆筒外套(7)和通过固定件固定在筒内的数块相互间以一定距离平行分布的长方形电容极板构成。
2、根据权利要求1所述的一种电容式液位传感器，其特征是长方形电容极板绝缘防腐层(1)和金属薄片(5)构成。
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