CN2643294Y - 电容式液位传感器 - Google Patents

Abstract

一种电容式液位传感器，主要解决现有传感器精度有限、易受干扰、电路复杂等问题。该传感器可以由多根传感器级连，每两根传感器之间分别通过装在其上的接头相连，由电路板、电极片、绝缘层组成的面板装在传感器外壳的正面，电路板上附着有若干个电极片，电极片上覆盖绝缘层，最上端传感器的上端与变送器相连，最下端传感器的下端装有端盖，传感器外壳与面板之间灌封有密封胶。本传感器的绝对精度只与电极片的排列间距有关，不随量程变化。当量程增加时，只需增加相应的传感器即可。具有抗干扰性强、安全可靠、成本低等优点，可广泛适用于水文、食品、环保等领域的液位测量。

Description

电容式液位传感器

技术领域

本实用新型属于传感器，具体涉及一种电容式液位传感器。

背景技术

现有的电容式液位传感器主要有下列两种：一种是由两个平行电容极板构成。在被测液体有金属罐包装时，也可以用金属罐作为一极板。由于被测液体介电常数与空气不同，当被测液位升高时，被测液体逐步排除两极板间的空气，平行电容极板间的电容容量将随之改变，通过测量传感器电容容量来求取被测液体液位。另一种是用平行板电容作压力传感器。当被测液位变化时，液体对电容的压力也发生改变，平行板间距离随之改变，平行电容极板间的电容容量同样会发生改变。测量传感器电容容量，便可算出被测液体液位。

上述两种电容传感器都存在下列缺陷：1、精度有限；上述电容传感器都是通过计算电容容量，求出液位的。这种方式在测量精度上将受到电容检测电路以及A/D转换电路精度的限制，不可能做得很高。实际上很少有能做到0.5％。以精度为0.5％为例，当传感器长度达到2米以上时，绝对精度将达不到1厘米。2、易受到干扰；上述电容传感器的电容检测电路为模拟电路，很难避免模拟电路固有的抗干扰能力较差的问题。3、电路复杂；由于被测液体的介电常数受外界温度的影响及电容极板间距受外间压力的影响，上述两种电容传感器都必须有环境温度或环境压力测量电路，在软件上作补偿，导致检测电路复杂，成本高。4、上述第一种电容传感器还存在测量长度不易改变的问题；由于这种传感器是以电容极板作为测量体，那就意味着测量范围的不同就必须有不同的电容极板，和不同的满量程电容量。当一根传感器所安装的测量点情况发生变化，传感器量程需要增加时，就必须更换传感器。

发明内容

本实用新型所要解决的就是以上现有技术所存在的精度有限、易受干扰、电路复杂等问题，而提供的一种结构新颖、工艺独特、成本低且测量误差不随量程变化、抗干扰性强、安全可靠的电容式液位传感器。

本实用新型的技术方案是这样实现的。电容式液位传感器，包括固定在传感器外壳上的电路板、电极片、绝缘层，该传感器可以由多根传感器级连，每两根传感器之间分别通过装在其上的接头相连，两个接头之间通过连接螺栓相固定，接头上还固定有连接器，由电路板、电极片、绝缘层组成的面板装在传感器外壳的正面，电路板上附着有若干个电极片，电极片上覆盖绝缘层，最上端传感器的上端与变送器相连，最下端传感器的下端装有端盖，传感器外壳与面板之间灌封有密封胶。

所述的每一根传感器上所设的电路板上的电极片是形状相同、面积相等等间距排列的电极片。

所述的传感器还可以单根使用。

由于采用了上述结构，本实用新型液位传感器的绝对精度只与电极片的排列间距有关，不随量程变化。由于多根传感器可级连，当量程增加时，只需增加相应的传感器即可。由于该传感器测量的是数字信号，因此不存在模拟电路易受干扰的问题。具有抗干扰性强、安全可靠、结构新颖、工艺独特、成本低等优点，可广泛适用于水文、食品、环保等领域的液位测量。

附图说明

图1为本实用新型传感器主视图；

图2为本实用新型传感器侧视图；

图3为本实用新型传感器面板结构剖视图；

图4为被测液体为导电液体时的工作示意图；

图5为被测液体为非导电液体时的工作示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，本实用新型电容式液位传感器，包括固定在传感器外壳7上的电路板12、电极片13、绝缘层14等，传感器外壳7由不锈钢材料制成，该传感器可以由多根传感器级连，每两根传感器2、3之间分别通过装在其上的接头5和接头6相连，接头5和接头6通过连接螺栓10相固定，接头5、6上还固定有连接器9，每两根传感器2、3之间的电源及信号通过连接器9传递，由电路板12、电极片13、绝缘层14组成的面板8(如图3所示)装在传感器外壳7的正面，电路板12上附着有若干个形状相同、面积相等等间距排列的电极片13，电极片13上覆盖有聚碳酸脂材料的绝缘层14，传感器2的上端与变送器1相连，传感器3的下端装有端盖4，为了达到良好的密封效果，在传感器外壳7与面板8之间灌封有密封胶11。

本实用新型电容式液位传感器工作原理如下：

当被测液体15为导电液体时，被测液体15本身作为公共极板。如图4所示；

当被测液体15没有淹没到某一单体电极片时，该电极片与作为公共极板的被测液体15所形成的电容容量很小，一般的检测电路很难测到。当被测液体15淹没到该单体电极片时，由于有绝缘层14作介电质，被测液体15与该电极片形成平行板电容，其容量将比淹没前的电容量增大许多倍，这一电容可以较容易地被检测到。

在测量时，检测电路对每个电极片进行检测，将检测结果以开关量形式表示，送入计算机，便可得到该液位在传感器上的位置。从而求得实际液位。

当被测液体15为非导电液体时，电容传感器由多个等距离排列的单体电极片及公共极板16形成平行板电容。如图5所示：

随着被测液体15液位的升高，单体电极片与公共极板16间的空隙将被被测液体15充满，因而改变了极板之间的介电常数，从而增加了电容容量。以适当的电路检测这种容量的增加，将其作为开关量，再根据该单体电容在传感器上的位置，便可得到液位的当前值。

由此可见，传感器的测量精度将只与单体电极片在传感器上排列间距有关，而与外界温度、湿度、压力以及传感器长度等因素无关。

Claims (3)

1、一种电容式液位传感器，包括固定在传感器外壳(7)上的电路板(12)、电极片(13)、绝缘层(14)，其特征在于该传感器可以由多根传感器级连，每两根传感器(2)、(3)之间分别通过装在其上的接头(5)和接头(6)相连，接头(5)和接头(6)通过连接螺栓(10)相固定，接头(5)、(6)上还固定有连接器(9)，由电路板(12)、电极片(13)、绝缘层(14)组成的面板(8)装在传感器外壳(7)的正面，电路板(12)上附着有若干个电极片(13)，电极片(13)上覆盖绝缘层(14)，传感器(2)的上端与变送器(1)相连，传感器(3)的下端装有端盖(4)，传感器外壳(7)与面板(8)之间灌封有密封胶(11)。

2、根据权利要求1所述的传感器，其特征在于所述的每一根传感器上所设的电路板上的电极片是形状相同、面积相等等间距排列的电极片。

3、根据权利要求1所述的传感器，其特征在于所述的传感器还可以单根使用。

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