專利名稱：電容式液位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳感器，具體涉及一種電容式液位傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電容式液位傳感器主要有下列兩種一種是由兩個(gè)平行電容極板構(gòu)成。在被測(cè)液體有金屬罐包裝時(shí)，也可以用金屬罐作為一極板。由于被測(cè)液體介電常數(shù)與空氣不同，當(dāng)被測(cè)液位升高時(shí)，被測(cè)液體逐步排除兩極板間的空氣，平行電容極板間的電容容量將隨之改變，通過測(cè)量傳感器電容容量來求取被測(cè)液體液位。另一種是用平行板電容作壓力傳感器。當(dāng)被測(cè)液位變化時(shí)，液體對(duì)電容的壓力也發(fā)生改變，平行板間距離隨之改變，平行電容極板間的電容容量同樣會(huì)發(fā)生改變。測(cè)量傳感器電容容量，便可算出被測(cè)液體液位。
上述兩種電容傳感器都存在下列缺陷1、精度有限；上述電容傳感器都是通過計(jì)算電容容量，求出液位的。這種方式在測(cè)量精度上將受到電容檢測(cè)電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路精度的限制，不可能做得很高。實(shí)際上很少有能做到0.5％。以精度為0.5％為例，當(dāng)傳感器長(zhǎng)度達(dá)到2米以上時(shí)，絕對(duì)精度將達(dá)不到1厘米。2、易受到干擾；上述電容傳感器的電容檢測(cè)電路為模擬電路，很難避免模擬電路固有的抗干擾能力較差的問題。3、電路復(fù)雜；由于被測(cè)液體的介電常數(shù)受外界溫度的影響及電容極板間距受外間壓力的影響，上述兩種電容傳感器都必須有環(huán)境溫度或環(huán)境壓力測(cè)量電路，在軟件上作補(bǔ)償，導(dǎo)致檢測(cè)電路復(fù)雜，成本高。4、上述第一種電容傳感器還存在測(cè)量長(zhǎng)度不易改變的問題；由于這種傳感器是以電容極板作為測(cè)量體，那就意味著測(cè)量范圍的不同就必須有不同的電容極板，和不同的滿量程電容量。當(dāng)一根傳感器所安裝的測(cè)量點(diǎn)情況發(fā)生變化，傳感器量程需要增加時(shí)，就必須更換傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的就是以上現(xiàn)有技術(shù)所存在的精度有限、易受干擾、電路復(fù)雜等問題，而提供的一種結(jié)構(gòu)新穎、工藝獨(dú)特、成本低且測(cè)量誤差不隨量程變化、抗干擾性強(qiáng)、安全可靠的電容式液位傳感器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的。電容式液位傳感器，包括固定在傳感器外殼上的電路板、電極片、絕緣層，該傳感器可以由多根傳感器級(jí)連，每?jī)筛鶄鞲衅髦g分別通過裝在其上的接頭相連，兩個(gè)接頭之間通過連接螺栓相固定，接頭上還固定有連接器，由電路板、電極片、絕緣層組成的面板裝在傳感器外殼的正面，電路板上附著有若干個(gè)電極片，電極片上覆蓋絕緣層，最上端傳感器的上端與變送器相連，最下端傳感器的下端裝有端蓋，傳感器外殼與面板之間灌封有密封膠。
所述的每一根傳感器上所設(shè)的電路板上的電極片是形狀相同、面積相等等間距排列的電極片。
所述的傳感器還可以單根使用。
由于采用了上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型液位傳感器的絕對(duì)精度只與電極片的排列間距有關(guān)，不隨量程變化。由于多根傳感器可級(jí)連，當(dāng)量程增加時(shí)，只需增加相應(yīng)的傳感器即可。由于該傳感器測(cè)量的是數(shù)字信號(hào)，因此不存在模擬電路易受干擾的問題。具有抗干擾性強(qiáng)、安全可靠、結(jié)構(gòu)新穎、工藝獨(dú)特、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛適用于水文、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的液位測(cè)量。


圖1為本實(shí)用新型傳感器主視圖；圖2為本實(shí)用新型傳感器側(cè)視圖；圖3為本實(shí)用新型傳感器面板結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為被測(cè)液體為導(dǎo)電液體時(shí)的工作示意圖；圖5為被測(cè)液體為非導(dǎo)電液體時(shí)的工作示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2，本實(shí)用新型電容式液位傳感器，包括固定在傳感器外殼7上的電路板12、電極片13、絕緣層14等，傳感器外殼7由不銹鋼材料制成，該傳感器可以由多根傳感器級(jí)連，每?jī)筛鶄鞲衅?、3之間分別通過裝在其上的接頭5和接頭6相連，接頭5和接頭6通過連接螺栓10相固定，接頭5、6上還固定有連接器9，每?jī)筛鶄鞲衅?、3之間的電源及信號(hào)通過連接器9傳遞，由電路板12、電極片13、絕緣層14組成的面板8(如圖3所示)裝在傳感器外殼7的正面，電路板12上附著有若干個(gè)形狀相同、面積相等等間距排列的電極片13，電極片13上覆蓋有聚碳酸脂材料的絕緣層14，傳感器2的上端與變送器1相連，傳感器3的下端裝有端蓋4，為了達(dá)到良好的密封效果，在傳感器外殼7與面板8之間灌封有密封膠11。
本實(shí)用新型電容式液位傳感器工作原理如下當(dāng)被測(cè)液體15為導(dǎo)電液體時(shí)，被測(cè)液體15本身作為公共極板。如圖4所示；當(dāng)被測(cè)液體15沒有淹沒到某一單體電極片時(shí)，該電極片與作為公共極板的被測(cè)液體15所形成的電容容量很小，一般的檢測(cè)電路很難測(cè)到。當(dāng)被測(cè)液體15淹沒到該單體電極片時(shí)，由于有絕緣層14作介電質(zhì)，被測(cè)液體15與該電極片形成平行板電容，其容量將比淹沒前的電容量增大許多倍，這一電容可以較容易地被檢測(cè)到。
在測(cè)量時(shí)，檢測(cè)電路對(duì)每個(gè)電極片進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果以開關(guān)量形式表示，送入計(jì)算機(jī)，便可得到該液位在傳感器上的位置。從而求得實(shí)際液位。
當(dāng)被測(cè)液體15為非導(dǎo)電液體時(shí)，電容傳感器由多個(gè)等距離排列的單體電極片及公共極板16形成平行板電容。如圖5所示隨著被測(cè)液體15液位的升高，單體電極片與公共極板16間的空隙將被被測(cè)液體15充滿，因而改變了極板之間的介電常數(shù)，從而增加了電容容量。以適當(dāng)?shù)碾娐窓z測(cè)這種容量的增加，將其作為開關(guān)量，再根據(jù)該單體電容在傳感器上的位置，便可得到液位的當(dāng)前值。
由此可見，傳感器的測(cè)量精度將只與單體電極片在傳感器上排列間距有關(guān)，而與外界溫度、濕度、壓力以及傳感器長(zhǎng)度等因素?zé)o關(guān)。
權(quán)利要求1.一種電容式液位傳感器，包括固定在傳感器外殼(7)上的電路板(12)、電極片(13)、絕緣層(14)，其特征在于該傳感器可以由多根傳感器級(jí)連，每?jī)筛鶄鞲衅?2)、(3)之間分別通過裝在其上的接頭(5)和接頭(6)相連，接頭(5)和接頭(6)通過連接螺栓(10)相固定，接頭(5)、(6)上還固定有連接器(9)，由電路板(12)、電極片(13)、絕緣層(14)組成的面板(8)裝在傳感器外殼(7)的正面，電路板(12)上附著有若干個(gè)電極片(13)，電極片(13)上覆蓋絕緣層(14)，傳感器(2)的上端與變送器(1)相連，傳感器(3)的下端裝有端蓋(4)，傳感器外殼(7)與面板(8)之間灌封有密封膠(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述的每一根傳感器上所設(shè)的電路板上的電極片是形狀相同、面積相等等間距排列的電極片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述的傳感器還可以單根使用。
專利摘要一種電容式液位傳感器，主要解決現(xiàn)有傳感器精度有限、易受干擾、電路復(fù)雜等問題。該傳感器可以由多根傳感器級(jí)連，每?jī)筛鶄鞲衅髦g分別通過裝在其上的接頭相連，由電路板、電極片、絕緣層組成的面板裝在傳感器外殼的正面，電路板上附著有若干個(gè)電極片，電極片上覆蓋絕緣層，最上端傳感器的上端與變送器相連，最下端傳感器的下端裝有端蓋，傳感器外殼與面板之間灌封有密封膠。本傳感器的絕對(duì)精度只與電極片的排列間距有關(guān)，不隨量程變化。當(dāng)量程增加時(shí)，只需增加相應(yīng)的傳感器即可。具有抗干擾性強(qiáng)、安全可靠、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛適用于水文、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的液位測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F23/26GK2643294SQ0325328
公開日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者安朝明, 康慧 申請(qǐng)人:太原理工天成科技股份有限公司