一種高精度離散型電容式液位傳感器的制造方法
【專利摘要】一種高精度離散型電容式液位傳感器。本發(fā)明涉及傳感器領域，具體涉及一種高精度離散型電容式液位傳感器。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有液位量程中特征液位點檢測精度要求高，連續(xù)液位檢測精度相對較低的問題。高精度離散型電容式液位傳感器由主電極端子、第一標位片、外絕緣層、第一電極柱、第一電極連接端子、第二電極柱、第二標位片、第三電極柱、第三標位片、第四電極柱、第二電極連接端子、第五電極柱和電極基座組成。本發(fā)明提高了傳感器在特征液位點的檢測精度，同時也輸出連續(xù)液位檢測信號。在應用時，根據(jù)具體需要，組裝成形。使其應用范圍更廣，使用更加靈活，整體性價比更高。本發(fā)明用于液位檢測。
【專利說明】
一種高精度離散型電容式液位傳感器
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及傳感器領域，具體涉及一種高精度離散型電容式液位傳感器。
【背景技術】
[0002]在液體液位檢測過程中，既需要對液位連續(xù)檢測，又需要對某些特征液位點檢測。
[0003]在大多數(shù)情況下，對特征點液位檢測的重要性遠遠大于連續(xù)液位檢測。如啟動液位、上料液位、停機液位、告警液位，比例配料液位等等。因此，對特征液位點的檢測就需要較高的檢測精度。由此引出一個問題，特征液位檢測精度要求高于連續(xù)液位檢測精度。
[0004]現(xiàn)有液位傳感器均為全量程定精度傳感器。在上述問題中，只能按特征點的精度要求選擇液位傳感器。如此勢必使傳感器價位提高，進而導致應用系統(tǒng)整體造價攀升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有液位量程中特征液位點檢測精度要求高，連續(xù)液位檢測精度相對較低的問題，而提供一種高精度離散型電容式液位傳感器。
[0006]本發(fā)明一種高精度離散型電容式液位傳感器由主電極端子、第一標位片、外絕緣層、第一電極柱、第一電極連接端子、第二電極柱、第二標位片、第三電極柱、第三標位片、第四電極柱、第二電極連接端子、第五電極柱和電極基座組成;所述高精度離散型電容式液位傳感器的外表面設置有外絕緣層;所述主電極端子設置在高精度離散型電容式液位傳感器的上部，所述主電極端子的下端設置有第一標位片，所述主電極端子和第一標位片通過螺紋連接;所述第一標位片的下端設置有第一電極柱，所述第一標位片和第一電極柱通過螺紋連接;所述第一電極柱的下端設置有第一電極連接端子，所述第一電極柱和第一電極連接端子通過螺紋連接;所述第一電極連接端子的下端設置有第二電極柱，所述第一電極連接端子和第二電極柱通過螺紋連接;所述第二電極柱的下端設置有第二標位片，所述第二電極柱和第二標位片通過螺紋連接;所述第二標位片的下端設置有第三電極柱，所述第二標位片和第三電極柱通過螺紋連接;所述第三電極柱的下端設置有第三標位片，所述第三電極柱和第三標位片通過螺紋連接;所述第三標位片的下端設置有第四電極柱，所述第三標位片和第四電極柱通過螺紋連接;所述第四電極柱的下端設置有第二電極連接端子，所述第四電極柱和第二電極連接端子通過螺紋連接;所述第二電極連接端子的下端設置有第五電極柱，所述第二電極連接端子和第五電極柱通過螺紋連接;所述第五電極柱嵌入在電極基座內(nèi)。
[0007]原理:本發(fā)明在特征液位點位置加裝標位片。在液位經(jīng)過特征液位點時，由于標位片使測量電極表面積突然增大(或減小)，高精度離散型電容式液位傳感器電容值發(fā)生跳變，使測量信號產(chǎn)生特征性突變，進而準確地識別出特征液位點。提高了高精度離散型電容式液位傳感器在該液位點的檢測精度。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
[0009]1、本發(fā)明根據(jù)標位片直徑與電極柱直徑的比例關系，可使特征液位點測量精度較之連續(xù)液位測量精度提高I?2個量級。并且，根據(jù)標位片直徑還可以有所不同，因而，各特征特液位點的檢測精度還可有所不同，使應用范圍更廣，更加靈活。
[0010]2、標位片和電極柱可分體組合，使DPC傳感器應用極其靈活。
【附圖說明】
[0011]圖1為高精度離散型電容式液位傳感器的結構示意圖；
[0012]圖2為所述主電極端子的結構示意圖；
[0013]圖3為所述主電極端子的俯視圖；
[0014]圖4為所述第一標位片的結構示意圖；
[0015]圖5為所述第一電極柱的結構不意圖；
[0016]圖6為所述第一電極連接端子的結構示意圖；
[0017]圖7為第五電極柱的結構示意圖；
[0018]圖8為所述電極基座的主視圖；
[0019]圖9為高精度離散型電容式液位傳感器的使用示意圖；其中a為液槽，b為被測液體，Pl、P2和P3為特征液位點，L1、L2和L3為連續(xù)液位檢測區(qū)段；
[0020]圖10為高精度離散型電容式液位傳感器液位-測量電容變化曲線。
【具體實施方式】
[0021]【具體實施方式】一:結合圖1?圖8說明本實施方式，本實施方式一種高精度離散型電容式液位傳感器由主電極端子1、第一標位片2、外絕緣層3、第一電極柱4、第一電極連接端子5、第二電極柱6、第二標位片7、第三電極柱8、第三標位片9、第四電極柱10、第二電極連接端子11、第五電極柱12和電極基座13組成;所述高精度離散型電容式液位傳感器的外表面設置有外絕緣層3;所述主電極端子I設置在高精度離散型電容式液位傳感器的上部，所述主電極端子I的下端設置有第一標位片2，所述主電極端子I和第一標位片2通過螺紋連接;所述第一標位片2的下端設置有第一電極柱4，所述第一標位片2和第一電極柱4通過螺紋連接;所述第一電極柱4的下端設置有第一電極連接端子5，所述第一電極柱4和第一電極連接端子5通過螺紋連接;所述第一電極連接端子5的下端設置有第二電極柱6，所述第一電極連接端子5和第二電極柱6通過螺紋連接;所述第二電極柱6的下端設置有第二標位片7，所述第二電極柱6和第二標位片7通過螺紋連接;所述第二標位片7的下端設置有第三電極柱8，所述第二標位片7和第三電極柱8通過螺紋連接;所述第三電極柱8的下端設置有第三標位片9，所述第三電極柱8和第三標位片9通過螺紋連接;所述第三標位片9的下端設置有第四電極柱10，所述第三標位片9和第四電極柱10通過螺紋連接;所述第四電極柱10的下端設置有第二電極連接端子U，所述第四電極柱10和第二電極連接端子11通過螺紋連接;所述第二電極連接端子11的下端設置有第五電極柱12，所述第二電極連接端子11和第五電極柱12通過螺紋連接;所述第五電極柱12嵌入在電極基座13內(nèi)。
[0022]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述第一標位片2和第一電極柱4之間設置有第一密封膠液室14，所述第一電極柱4和第一電極連接端子5之間設置有第二密封膠液室15，所述第一電極連接端子5和第二電極柱6之間設置有第三密封膠液室16，所述第二電極柱6和第二標位片7之間設置有第四密封膠液室17，所述第二標位片7和第三電極柱8之間設置有第五密封膠液室18，所述第三電極柱8和第三標位片9之間設置有第六密封膠液室19，所述第三標位片9和第四電極柱10之間設置有第七密封膠液室20，所述第四電極柱10和第二電極連接端子11之間設置有第八密封膠液室21，所述第二電極連接端子11和第五電極柱12之間設置有第九密封膠液室22。其他與【具體實施方式】一相同。
[0023]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:所述主電極端子I由內(nèi)嵌金屬電極1-1、螺孔1-2和端子溢膠槽1-3組成，所述內(nèi)嵌金屬電極1-1的底部中心設置有螺孔1-2，在所述內(nèi)嵌金屬電極1-1的底端兩側設置有端子溢膠槽1-3。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0024]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:所述第一標位片2由標位片上螺桿2-1、標位片下螺桿2-2、標位片絕緣層2-3和標位片內(nèi)嵌金屬盤2-4組成，所述標位片上螺桿2-1和標位片下螺桿2-2分別通過電氣連接設置在所述標位片內(nèi)嵌金屬盤2-4的軸心兩側，所述標位片內(nèi)嵌金屬盤2-4的外表面包覆有標位片絕緣層2-3 ；所述標位片內(nèi)嵌金屬盤2-4的厚度小于等于1.5_。其他與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0025]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:所述第一電極柱4由電極柱上溢膠槽4-1、電極柱上螺孔4-2、電極柱內(nèi)嵌電極4-3、電極柱下螺孔4-4和電極柱下溢膠槽4-5組成，所述電極柱內(nèi)嵌電極4-3的上部中心位置設置有電極柱上螺孔4-2，所述電極柱內(nèi)嵌電極4-3的底部中心設置有電極柱下螺孔4-4，在所述電極柱內(nèi)嵌電極4-3上端的第一密封膠液室14的兩側設置電極柱上溢膠槽4-1，在所述電極柱內(nèi)嵌電極4-3下端的第二密封膠液室15的兩側設置電極柱下溢膠槽4-5;所述標位片內(nèi)嵌金屬盤2-4的底面積大于等于二倍的電極柱內(nèi)嵌電極4-3的底面積。其他與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0026]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:所述第一電極連接端子5由連接端子上螺桿5-1、連接端子下螺桿5-2、連接端子絕緣層5-3和連接端子內(nèi)嵌金屬盤5-4組成，所述連接端子上螺桿5-1和連接端子下螺桿5-2分別通過電氣連接設置在所述連接端子內(nèi)嵌金屬盤5-4的軸心兩側，所述連接端子內(nèi)嵌金屬盤5-4的外表面包覆有連接端子絕緣層5-3。其他與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0027]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:所述第五電極柱12由第五溢膠槽12-1、第五內(nèi)嵌電極12-2、第五螺孔12-3和電極接線柱12-4組成，所述第五內(nèi)嵌電極12-2的上部中心位置設置有第五螺孔12-3，在所述第五內(nèi)嵌電極12-2上端的第九密封膠液室22的兩側設置第五溢膠槽12-1，所述第五內(nèi)嵌電極12-2的下端中心位置設置有電極接線柱12-4，所述電極接線柱12-4穿過電極基座13底部的通孔與信號接收端相連。其他與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0028]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:所述電極基座13由安裝套13-1和配套螺母13-2組成，所述安裝套13-1的下部外表面通過螺紋與配套螺母13-2連接。其他與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0029]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同的是:所述第一標位片2、第二標位片7和第三標位片9的結構相同；第一電極連接端子5和第二電極連接端子11的結構相同；第一電極柱4、第二電極柱6、第三電極柱8和第四電極柱1的結構相同。其他與【具體實施方式】一至八之一相同。
[0030]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同的是:所述第一電極連接端子5、第二電極連接端子11、主電極端子1、第一電極柱4、第二電極柱6、第三電極柱
8、第四電極柱10和第五電極柱12的外徑相同。其他與【具體實施方式】一至九之一相同。
[0031]上述【具體實施方式】所述標位片上螺桿2-1、標位片下螺桿2-2、連接端子上螺桿5-
1、連接端子下螺桿5-2、安裝套13-1和配套螺母13-2均為金屬材質。
[0032 ]通過以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0033]實施例一:高精度離散型電容式液位傳感器的使用方法:
[0034]—、選型:根據(jù)特征液位點檢測精度要求和連續(xù)液位檢測精度要求，選擇合適直徑規(guī)格長度規(guī)格；
[0035]二、在第一密封膠液室14、第二密封膠液室15、第三密封膠液室16、第四密封膠液室17、第五密封膠液室18、第六密封膠液室19、第七密封膠液室20、第八密封膠液室21和第九密封膠液室22注入密封膠，將主電極端子I和第一標位片2通過螺紋連接;所述第一標位片2和第一電極柱4通過螺紋連接;所述第一電極柱4和第一電極連接端子5通過螺紋連接；所述第一電極連接端子5和第二電極柱6通過螺紋連接;所述第二電極柱6和第二標位片7通過螺紋連接;所述第二標位片7和第三電極柱8通過螺紋連接;所述第三電極柱8和第三標位片9通過螺紋連接;所述第三標位片9和第四電極柱10通過螺紋連接;所述第四電極柱10和第二電極連接端子11通過螺紋連接;所述第二電極連接端子11和第五電極柱12通過螺紋連接;密封膠液室內(nèi)氣體及多余膠液經(jīng)溢膠槽排出，去除溢出膠液，安裝完畢。
[0036]三、將步驟二組裝的高精度離散型電容式液位傳感器置于液體容器內(nèi)，浸在被測液體中；導電液體容器外壁作為另一電極，共同組成電容式液位傳感裝置；
[0037]四、由“MCU”控制，打開“驅動信號”電路，驅動高精度離散型電容式液位傳感器進行液位測量;高精度離散型電容式液位傳感器輸出信號傳輸給“信號放大”電路，放大后的信號一部分傳輸給“比對電路”；“比對電路”依據(jù)參考電容C1、C2、C3，在液面經(jīng)過特征液位點P1、P2或P3時，發(fā)出特征液位點信號，傳輸給“MCU”。放大后的信號另一部分傳輸給“ADC”，經(jīng)A/D轉換后，數(shù)字信號傳輸給“MCU”，用于連續(xù)液位變化信息的處理。如:計算液體消耗量速度、進料速度、比例配料等。兩種信號經(jīng)“MCU”嵌入式軟件處理后，輸出相應的控制信號，完成測控過程。
[0038]圖9為高精度離散型電容式液位傳感器的使用示意圖；其中a為液槽，b為被測液體，Pl、P2和P3為特征液位點，L1、L2和L3為連續(xù)液位檢測區(qū)段;圖10為高精度離散型電容式液位傳感器液位-測量電容變化曲線，Cl為PI點液位電容突變值中點，C2為P2點液位電容突變值中點，C3為P3點液位電容突變值中點。從圖中可以看出，對于連續(xù)液位檢測，測量精度將會受到液體溫度、密度、電導等因素的影響;但是，對于特征液位檢測，同樣的影響因素所造成的最大測量誤差小于或等于標位片厚度。說明了該型液位傳感器所具有的連續(xù)液位測量能力和特征液位上的高精度特性。
[0039]本實施可以達成以下結果:1、完成連續(xù)液位測量;2、高精度測定特征液位;3、通過特征液位測量，配合MCU軟件修正，可以重新標定連續(xù)液位測量零點，從而提高連續(xù)液位測量精度，進而實現(xiàn)整個實施案的自適應能力。本發(fā)明根據(jù)標位片直徑與電極柱直徑的比例關系，可使特征液位點測量精度較之連續(xù)液位測量精度提高I?2個量級。
【主權項】
1.一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于高精度離散型電容式液位傳感器由主電極端子(I)、第一標位片(2)、外絕緣層(3)、第一電極柱(4)、第一電極連接端子(5)、第二電極柱(6)、第二標位片(7)、第三電極柱(8)、第三標位片(9)、第四電極柱(10)、第二電極連接端子(U)、第五電極柱(12)和電極基座(13)組成;所述高精度離散型電容式液位傳感器的外表面設置有外絕緣層(3);所述主電極端子(I)設置在高精度離散型電容式液位傳感器的上部，所述主電極端子(I)的下端設置有第一標位片(2)，所述主電極端子(I)和第一標位片(2)通過螺紋連接;所述第一標位片(2)的下端設置有第一電極柱(4)，所述第一標位片(2)和第一電極柱(4)通過螺紋連接;所述第一電極柱(4)的下端設置有第一電極連接端子(5)，所述第一電極柱(4)和第一電極連接端子(5)通過螺紋連接;所述第一電極連接端子(5)的下端設置有第二電極柱(6)，所述第一電極連接端子(5)和第二電極柱(6)通過螺紋連接;所述第二電極柱(6)的下端設置有第二標位片(7)，所述第二電極柱(6)和第二標位片(7)通過螺紋連接;所述第二標位片(7)的下端設置有第三電極柱(8)，所述第二標位片(7)和第三電極柱(8)通過螺紋連接;所述第三電極柱(8)的下端設置有第三標位片(9)，所述第三電極柱(8)和第三標位片(9)通過螺紋連接;所述第三標位片(9)的下端設置有第四電極柱(10)，所述第三標位片(9)和第四電極柱(10)通過螺紋連接;所述第四電極柱(10)的下端設置有第二電極連接端子(11)，所述第四電極柱(10)和第二電極連接端子(11)通過螺紋連接;所述第二電極連接端子(11)的下端設置有第五電極柱(12)，所述第二電極連接端子(11)和第五電極柱(12)通過螺紋連接;所述第五電極柱(12)嵌入在電極基座(13)內(nèi)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述第一標位片(2)和第一電極柱(4)之間設置有第一密封膠液室(14)，所述第一電極柱(4)和第一電極連接端子(5)之間設置有第二密封膠液室(15)，所述第一電極連接端子(5)和第二電極柱(6)之間設置有第三密封膠液室(16)，所述第二電極柱(6)和第二標位片(7)之間設置有第四密封膠液室(17)，所述第二標位片(7)和第三電極柱(8)之間設置有第五密封膠液室(18)，所述第三電極柱(8)和第三標位片(9)之間設置有第六密封膠液室(19)，所述第三標位片(9)和第四電極柱(10)之間設置有第七密封膠液室(20)，所述第四電極柱(10)和第二電極連接端子(11)之間設置有第八密封膠液室(21)，所述第二電極連接端子(11)和第五電極柱(12)之間設置有第九密封膠液室(22)。3.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述主電極端子(I)由內(nèi)嵌金屬電極(1-1)、螺孔(1-2)和端子溢膠槽(1-3)組成，所述內(nèi)嵌金屬電極(1-1)的底部中心設置有螺孔(1-2)，在所述內(nèi)嵌金屬電極(1-1)的底端兩側設置有端子溢膠槽(1-3)。4.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述第一標位片(2)由標位片上螺桿(2-1)、標位片下螺桿(2-2)、標位片絕緣層(2-3)和標位片內(nèi)嵌金屬盤(2-4)組成，所述標位片上螺桿(2-1)和標位片下螺桿(2-2)分別通過電氣連接設置在所述標位片內(nèi)嵌金屬盤(2-4)的軸心兩側，所述標位片內(nèi)嵌金屬盤(2-4)的外表面包覆有標位片絕緣層(2-3);所述標位片內(nèi)嵌金屬盤(2-4)的厚度小于等于1.5_。5.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述第一電極柱(4)由電極柱上溢膠槽(4-1)、電極柱上螺孔(4-2)、電極柱內(nèi)嵌電極(4-3 )、電極柱下螺孔(4-4)和電極柱下溢膠槽(4-5)組成，所述電極柱內(nèi)嵌電極(4-3)的上部中心位置設置有電極柱上螺孔(4-2)，所述電極柱內(nèi)嵌電極(4-3)的底部中心設置有電極柱下螺孔(4-4)，在所述電極柱內(nèi)嵌電極(4-3)上端的第一密封膠液室(14)的兩側設置電極柱上溢膠槽(4-1)，在所述電極柱內(nèi)嵌電極(4-3)下端的第二密封膠液室(15)的兩側設置電極柱下溢膠槽(4-5);所述標位片內(nèi)嵌金屬盤(2-4)的底面積大于等于二倍的電極柱內(nèi)嵌電極(4-3)的底面積。6.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述第一電極連接端子(5)由連接端子上螺桿(5-1)、連接端子下螺桿(5-2)、連接端子絕緣層(5-3)和連接端子內(nèi)嵌金屬盤(5-4)組成，所述連接端子上螺桿(5-1)和連接端子下螺桿(5-2)分別通過電氣連接設置在所述連接端子內(nèi)嵌金屬盤(5-4)的軸心兩側，所述連接端子內(nèi)嵌金屬盤(5-4)的外表面包覆有連接端子絕緣層(5-3)。7.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述第五電極柱(12)由第五溢膠槽(12-1)、第五內(nèi)嵌電極(12-2)、第五螺孔(12-3)和電極接線柱(12-4)組成，所述第五內(nèi)嵌電極(12-2)的上部中心位置設置有第五螺孔(12-3)，在所述第五內(nèi)嵌電極(12-2)上端的第九密封膠液室(22)的兩側設置第五溢膠槽(12-1)，所述第五內(nèi)嵌電極(12-2)的下端中心位置設置有電極接線柱(12-4)，所述電極接線柱(12-4)穿過電極基座(13)底部的通孔與信號接收端相連。8.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述電極基座(13)由安裝套(13-1)和配套螺母(13-2)組成，所述安裝套(13-1)的下部外表面通過螺紋與配套螺母(13-2)連接。9.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述第一標位片(2)、第二標位片(7)和第三標位片(9)的結構相同；第一電極連接端子(5)和第二電極連接端子(11)的結構相同；第一電極柱(4)、第二電極柱(6)、第三電極柱(8)和第四電極柱(10)的結構相同。10.根據(jù)權利要求1所述的一種高精度離散型電容式液位傳感器，其特征在于所述第一電極連接端子(5)、第二電極連接端子(11)、主電極端子(I)、第一電極柱(4)、第二電極柱(6)、第三電極柱(8)、第四電極柱(10)和第五電極柱(12)的外徑相同。
【文檔編號】G01F23/26GK106092260SQ201610393848
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月6日 公開號201610393848.4, CN 106092260 A, CN 106092260A, CN 201610393848, CN-A-106092260, CN106092260 A, CN106092260A, CN201610393848, CN201610393848.4
【發(fā)明人】李居東, 許興印, 任雪童, 李偉奇
【申請人】哈爾濱研拓科技發(fā)展有限公司