用于同時(shí)檢測(cè)容器傾角和液位的電感電容式傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于同時(shí)檢測(cè)容器傾角和液位的電感電容式傳感器，包括金屬管、絕緣隔離層、絕緣管、線圈、電感量和電容量測(cè)量裝置；絕緣管的上、下管口封閉以在內(nèi)部形成密封管腔，該絕緣管的密封管腔中灌注有磁性液體，并留有用于磁性液體自由流動(dòng)的空間，線圈均勻密繞在絕緣管的外壁上，絕緣隔離層緊密覆蓋在線圈外，金屬管的上、下管口敞開，絕緣隔離層通過絕緣連接件與金屬管固定連接，使得絕緣管同軸固定在金屬管的管腔中，絕緣隔離層與金屬管之間留有用于受測(cè)液體流入的間隔，電感量測(cè)量裝置測(cè)量獲得線圈的電感量，電容量測(cè)量裝置測(cè)量獲得金屬管與線圈之間的電容量。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、維護(hù)成本低，可靠性、精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種用于同時(shí)檢測(cè)容器傾角和液位的電感電容式傳感器。 用于同時(shí)檢測(cè)容器傾角和液位的電感電容式傳感器

【背景技術(shù)】
[0002] 傾角傳感器和液位傳感器在各種領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，一般的應(yīng)用中傾角和液位兩 個(gè)參量都是分別由該兩個(gè)傳感器單獨(dú)測(cè)量的，當(dāng)需要同時(shí)檢測(cè)液位和傾角時(shí)，現(xiàn)有方法存 在性價(jià)比低、維護(hù)費(fèi)用高等缺陷。另外，目前大部分液位檢測(cè)都是面向靜止容器而形成的技 術(shù)，具體實(shí)施中有浮子液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、光纖液位計(jì)、差壓式液位計(jì)、圓柱形兩電極電 容式液位計(jì)等，這些方法的一個(gè)重要缺陷是：當(dāng)容器處于動(dòng)態(tài)即時(shí)而傾斜時(shí)而直立之中時(shí) 便不能精確檢測(cè)，此時(shí)為了能準(zhǔn)確測(cè)量液位需要額外的針對(duì)容器的傾斜檢測(cè)及誤差補(bǔ)償。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于同時(shí)檢測(cè)容器傾角和液位的電 感電容式傳感器，以克服現(xiàn)有技術(shù)性價(jià)比低、維護(hù)費(fèi)用高的問題。
[0004] 解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：
[0005] -種用于同時(shí)檢測(cè)容器傾角和液位的電感電容式傳感器，其特征在于：所述的電 感電容式傳感器包括金屬管、絕緣隔離層、絕緣管、線圈、電感量測(cè)量裝置和電容量測(cè)量裝 置；所述金屬管與絕緣管具有相同的橫截面形狀，絕緣管的上、下管口封閉以在內(nèi)部形成密 封管腔，該絕緣管的密封管腔中灌注有磁性液體，并且該密封管腔中留有用于磁性液體自 由流動(dòng)的空間，所述線圈均勻密繞在絕緣管的外壁上，所述絕緣隔離層緊密覆蓋在線圈外， 使得線圈處于絕緣隔離層與絕緣管圍成的防水隔層中，所述金屬管的上、下管口敞開，絕緣 隔離層通過一絕緣連接件與金屬管固定連接，使得所述絕緣管同軸固定在金屬管的管腔 中，并且絕緣隔離層與金屬管之間留有用于受測(cè)液體流入的間隔，所述電感量測(cè)量裝置測(cè) 量獲得線圈的電感量，所述電容量測(cè)量裝置測(cè)量獲得金屬管與線圈之間的電容量。
[0006] 作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述金屬管和絕緣管均為圓柱形管。
[0007] 作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述金屬管為不銹鋼管，所述絕緣管為塑料管。
[0008] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述金屬管和絕緣管的上、下管口平齊。
[0009] 作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述絕緣管的內(nèi)徑為0. 8?1. 2cm，所述絕緣隔 離層的外壁與絕緣管的內(nèi)壁均勻間隔并且間隔距離為2?3mm，所述絕緣管的密封管腔中 有40?60%的空間灌注有所述磁性液體。
[0010] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述絕緣管的內(nèi)徑為1. 〇cm，所述絕緣隔離層的 外壁與絕緣管的內(nèi)壁均勻間隔并且間隔距離為2. 5mm，所述絕緣管的密封管腔中有50%的 空間灌注有所述磁性液體。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：
[0012] 本實(shí)用新型通過將金屬管和線圈按特定方式進(jìn)行安裝，再檢測(cè)出線圈的電感量， 以及金屬管與線圈之間的電容量，以獲得足以表達(dá)出受測(cè)容器的動(dòng)態(tài)傾角和其中受測(cè)液體 的液位的冗余信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傾角和液位的電容、電感雙參量檢測(cè)。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，制造、維護(hù)成本低，信息冗余性高，可靠性、精度高的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0014] 圖1為本實(shí)用新型的電感電容式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖中：1.金屬管；2.絕緣隔離層；3.絕緣管；4.線圈；5.磁性液體；6.被測(cè)液體。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例一
[0017] 如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例一的用于同時(shí)獲得容器傾角和液位的電感電容式 傳感器，包括金屬管1、絕緣隔離層2、絕緣管3、線圈4、電感量測(cè)量裝置和電容量測(cè)量裝置。 金屬管1與絕緣管3均為圓柱形管，金屬管1由不銹鋼制成，絕緣管3由塑料制成，絕緣管 3的上、下管口封閉以在內(nèi)部形成密封管腔，該絕緣管3的密封管腔中有50%的空間灌注有 磁性液體5,并且該密封管腔中留有用于磁性液體5自由流動(dòng)的空間，線圈4均勻密繞在絕 緣管3的外壁上，絕緣隔離層2緊密覆蓋在線圈4外，使得線圈4處于絕緣隔離層2與絕緣 管3圍成的防水隔層中，從而避免被測(cè)液體和線圈直接接觸而對(duì)線圈進(jìn)行保護(hù)；金屬管1的 上、下管口敞開，絕緣隔離層2通過一絕緣連接件與金屬管1固定連接，使得絕緣管3同軸 固定在金屬管1的管腔中，并且金屬管1與絕緣管3的上、下管口平齊，絕緣隔離層2與金 屬管1之間留有用于受測(cè)液體流入的間隔，電感量測(cè)量裝置測(cè)量獲得線圈4的電感量，電容 量測(cè)量裝置測(cè)量獲得金屬管1與線圈4之間的電容量。其中，絕緣管3的內(nèi)徑為1. 0cm，絕 緣隔離層2的外壁與絕緣管3的內(nèi)壁均勻間隔并且間隔距離為2. 5mm。
[0018] 通過本實(shí)用新型的電感電容式傳感器獲取到的上述電容量和電感量，即能具有足 夠的冗余信息表達(dá)出受測(cè)容器的動(dòng)態(tài)傾角和其中受測(cè)液體的液位，其可以通過現(xiàn)有的算法 計(jì)算出來，原理說明如下：
[0019] 將本實(shí)用新型的電感電容式傳感器放入受測(cè)容器內(nèi)、使得受測(cè)液體流入金屬管1 與絕緣隔離層2之間的空間后，若容器靜止不動(dòng)時(shí)線圈4的電感I也不會(huì)隨容器姿態(tài)而變 化，當(dāng)容器處于動(dòng)態(tài)（時(shí)而傾斜時(shí)而直立）之中時(shí)，線圈4的電感I就會(huì)隨著容器傾角A的 改變而變化，兩者之間的關(guān)系可用如下的多項(xiàng)式來擬合。
[0020] Α(Ι) = β 0+β J+β 2I2 (1)
[0021] 式中，Α是被測(cè)容器的傾角，I是線圈4的電感。β。β。β2為系數(shù)，它們可利用 各種已知傾角A k(k = 0, 1，2,…，η)的液體及其對(duì)應(yīng)被測(cè)電感值Ik(k = 0, 1，2,…，η)之間 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫回歸計(jì)算得到，具體可由最小二乘曲線擬合方法計(jì)算如下：
[0022] 假設(shè)實(shí)驗(yàn)過程中取η+1個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)（Ik，Ak)，k = 0，l，2，···，!!。則觀測(cè)數(shù)據(jù)與擬 合曲線⑴偏差的平方和為：
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于同時(shí)檢測(cè)容器傾角和液位的電感電容式傳感器，其特征在于：所述的電感 電容式傳感器包括金屬管（1)、絕緣隔離層（2)、絕緣管（3)、線圈（4)、電感量測(cè)量裝置和電 容量測(cè)量裝置；所述金屬管（1)與絕緣管（3)具有相同的橫截面形狀，絕緣管（3)的上、下 管口封閉以在內(nèi)部形成密封管腔，該絕緣管（3)的密封管腔中灌注有磁性液體（5)，并且該 密封管腔中留有用于磁性液體（5)自由流動(dòng)的空間，所述線圈（4)均勻密繞在絕緣管（3) 的外壁上，所述絕緣隔離層（2)緊密覆蓋在線圈（4)外，使得線圈（4)處于絕緣隔離層（2) 與絕緣管（3)圍成的防水隔層中，所述金屬管（1)的上、下管口敞開，絕緣隔離層（2)通過 一絕緣連接件與金屬管（1)固定連接，使得所述絕緣管（3)同軸固定在金屬管（1)的管腔 中，并且絕緣隔離層（2)與金屬管（1)之間留有用于受測(cè)液體流入的間隔，所述電感量測(cè)量 裝置測(cè)量獲得線圈（4)的電感量，所述電容量測(cè)量裝置測(cè)量獲得金屬管（1)與線圈（4)之 間的電容量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感電容式傳感器，其特征在于：所述金屬管⑴和絕緣管 (3)均為圓柱形管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感電容式傳感器，其特征在于：所述金屬管（1)為不 銹鋼管，所述絕緣管（3)為塑料管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感電容式傳感器，其特征在于：所述金屬管（1)和絕 緣管（3)的上、下管口平齊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感電容式傳感器，其特征在于：所述絕緣管（3)的內(nèi) 徑為0.8?1.2cm，所述絕緣隔離層（2)的外壁與絕緣管（3)的內(nèi)壁均勻間隔并且間隔距離 為2?3mm，所述絕緣管（3)的密封管腔中有40?60%的空間灌注有所述磁性液體（5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電感電容式傳感器，其特征在于：所述絕緣管（3)的內(nèi)徑為 1.0cm，所述絕緣隔離層（2)的外壁與絕緣管（3)的內(nèi)壁均勻間隔并且間隔距離為2. 5mm，所 述絕緣管（3)的密封管腔中有50%的空間灌注有所述磁性液體（5)。
【文檔編號(hào)】G01C9/18GK203848903SQ201420132023
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】王永紅, 陸貴榮 申請(qǐng)人:中石化第五建設(shè)有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司