基于磁電效應的料位測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于磁電效應的料位測量裝置，包括殼體，所述殼體中固定設有一金屬線圈機構，金屬線圈機構的正下方設有一個在外力作用下能夠移動伸入線圈中產生磁電效應的永磁體，永磁體下端固定于頂針上端，頂針下端穿出殼體底部并固定一浮子，位于殼體中的頂針固定安裝于在外力作用下能使頂針上下移動的滑軌機構上；金屬線圈機構兩端的引線穿出殼體分別接至殼體外部的電流表的正、負極上形成閉合回路。本實用新型能夠測量物料罐中固體和液體物料的料位。而且不用外加電源，該裝置具有成本低，抗干擾能力強，結構簡單、測量方面準確等優(yōu)點。
【專利說明】基于磁電效應的料位測量裝置

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種基于磁電效應的料位測量裝置。

【背景技術】
[0002]目前，在石油化工生產，材料加工等許多行業(yè)都需要對加工過程中的半成品及成品進行存儲。存儲物料所用的容器往往是一些密封的料罐，而且在存儲的過程中還經(jīng)常需要對料罐中的料位進行不間斷的測量。料位計是指對容器中固體物料高度的變化進行實時連續(xù)檢測的傳感器。目前工業(yè)中測量料罐中物料位置的方法主要有兩種，一種是人工使用皮尺測量，該方法不僅麻煩費力而且對工人的人身安全造成了巨大的威脅。另一種是采用一些電子料位計傳感器，不同的料位計傳感器都有其各自的缺點，如浮漂液位計無法測量固態(tài)料位，射頻導納料位計、電容式料位計、音叉料位計和超聲波料位計受溫度、濕度、介電常數(shù)、電導率、熱導率和測量范圍、介質表面狀況等影響可靠性差，阻旋式料位計無法連續(xù)測量，重錘式料位計易受進出料和擺動影響經(jīng)常埋錘、斷纜，維護量大。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于磁電效應的料位測量裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0005]一種基于磁電效應的料位測量裝置，包括殼體，所述殼體中固定設有一金屬線圈機構，金屬線圈機構的正下方設有一個在外力作用下能夠移動伸入線圈中產生磁電效應的永磁體，永磁體下端固定于頂針上端，頂針下端穿出殼體底部并固定一浮子，位于殼體中的頂針固定安裝于在外力作用下能使頂針上下移動的滑軌機構上；金屬線圈機構兩端的引線穿出殼體分別接至殼體外部的電流表的正、負極上形成閉合回路。
[0006]所述殼體整體為密封結構，其中的頂針穿出處和引線穿出處均通過密封件密封，保證殼體內部的氣密性。
[0007]所述殼體外部設有用于將殼體提起及放下的掛線環(huán)。
[0008]所述金屬線圈機構包括一中空的螺線管，螺線管外部繞有金屬線圈。
[0009]所述螺線管豎向設置，且螺線管固定于支架上，支架邊緣固定于殼體內壁上。
[0010]所述螺線管位于殼體內中心位置。
[0011]所述滑軌機構包括一根橫向設置的滑動橫梁，頂針固定于滑動橫梁中部，兩者組成一個穩(wěn)定的十字形結構，滑動橫梁的兩端內嵌在兩根平行設置的滑動導軌上，能夠防止頂針在浮子的帶動下左右擺動使永磁體偏離螺線管，且滑動橫梁在外力作用下能夠沿滑動導軌滑動。
[0012]所述滑動導軌兩端分別固定于殼體內壁上。
[0013]所述滑動導軌上端固定于所述支架上，下端固定于殼體底部的內壁上。
[0014]所述滑動導軌上設有一個正常狀態(tài)重力作用下使永磁體上端和線圈下端之間恰好處于分離狀態(tài)的限位件。
[0015]所述殼體底部內壁上設有正常狀態(tài)下能支撐滑動橫梁且使永磁體上端和線圈下端之間恰好處于分離狀態(tài)的托桿。
[0016]所述浮子為球形或橢球形，為橢球形時，頂針下端連接于橢球剖面的最大橢圓的長軸端。
[0017]所述浮子在液體中的浮力大于頂針、滑動橫梁及永磁體的質量之和。
[0018]一種利用基于磁電效應的料位測量裝置的料位測量方法，包括:
[0019]I)用兩條帶有刻度的牽引繩分別連接料位測量裝置兩側的接線掛環(huán)；
[0020]2)將螺線管兩端的導線接入電流表形成閉合回路；
[0021]3)手持帶有刻度的牽引繩將裝置沿物料罐壁勻速放入物料罐內，裝置下放的過程中要保持手中兩根牽引繩的刻度值相等以確保整個裝置處于平衡狀態(tài)；
[0022]4)當浮子接觸到物料面時隨著所述裝置的繼續(xù)下放，整個裝置的重力全部作用在頂針上，浮子在物料面的支撐力的作用下保持靜止，下放的過程中永磁體逐漸進入螺線管中，磁場與線圈發(fā)生相對切割，閉合回路中由于電磁感應而產生電流，此時電表表針發(fā)生明顯偏轉；同時讀出手中刻度線的刻度H，用物料罐高度D減去H即可得到物料的高度。
[0023]浮子是由不沉于水的泡沫材料構成的球形或橢球形結構，而且浮球在水中的浮力要大于頂針、橫梁及永磁體的質量之和。以便當用該裝置探測液體的料位時浮球能在其所受浮力的作用下，使永磁體進入螺線管切割磁感線。殼體是由密度較大的金屬材料制作而成，從而使整個裝置有足夠大的重力。
[0024]本實用新型中的殼體一方面起到保護內部器件的作用，另一方面當測量液體液位時還能阻止外界的水進入結構體內部。支架支撐固定螺線管，滑動導軌主要是防止頂針在浮球的帶動下左右擺動從而使永磁體偏離螺線管?；瑒訖M梁內嵌于滑動導軌內而上下移動。螺線管上布置金屬線圈，永磁體產生固定的磁場。當永磁體從外界進入螺線管時線圈切割磁感線，由法拉第電磁感應原理可知隨著切割磁感線的進行閉合回路中會產生電流。頂針一端連接浮球，另一端連接永磁體起到傳導的作用。托桿的作用是:當浮球還未接觸到物料表面時整個裝置處于懸空狀態(tài)，托桿通過拖住滑動橫梁而使永磁體與線圈間保持合適的距離。浮球起到探測物體的作用。電流表顯示回路中的電流及電流方向。
[0025]本實用新型能夠測量物料罐中固體和液體物料的料位。而且不用外加電源，該裝置具有成本低，抗干擾能力強，結構簡單、測量方面準確等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型實施例1結構示意圖；
[0027]其中I殼體，2支架，3滑動導軌，4永磁體，5滑動橫梁，6托桿，7浮子，8頂針，9掛線環(huán)，10電流表，11.金屬線圈機構，12.螺線管，13.金屬線圈。

【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0029]實施例1:
[0030]如圖1所示，基于磁電效應的料位測量裝置，包括殼體1，殼體整體為密封結構，其中的頂針8穿出處和引線穿出處均通過密封件密封，保證殼體I內部的氣密性。殼體I 一方面起到保護內部器件的作用，另一方面當測量液體液位時還能阻止外界的水進入結構體內部。殼體I的頂端或側面上設有用于將殼體I提起及放下的掛線環(huán)9。殼體I是由密度較大的金屬材料制作而成，從而使整個裝置有足夠大的重力。
[0031]殼體I中固定設有一金屬線圈機構11，金屬線圈機構11包括一中空的螺線管12,螺線管12外部繞有金屬線圈13，金屬線圈13采用銅線圈。螺線管12豎向設置于殼體內中心位置，且螺線管12固定于支架2上，支架2邊緣固定于殼體2內壁上。
[0032]支架2可以采用兩根橫向設置支撐固定螺線管的支桿，一根用于固定螺線管12的上端，另一根用于固定螺線管12的下端。兩根支桿平行設置，兩端分別固定于殼體I的內壁上。通過支架2將螺線管12和纏繞在其外部的銅線圈豎直牢固地固定于殼體I內部中心位置，能夠避免殼體I晃動引起螺線管12和線圈的晃動，影響測量效果。
[0033]金屬線圈機構11的正下方設有一個在外力作用下能夠移動伸入線圈中產生磁電效應的永磁體4。永磁體4豎直設置，且永磁體4上端為N極，下端為S極。永磁體4產生固定的磁場，當永磁體4從外界進入螺線管12時線圈切割磁感線，由法拉第電磁感應原理可知隨著切割磁感線的進行閉合回路中會產生電流。
[0034]永磁體4下端固定于頂針8上端，頂針8下端穿出殼體I底部并固定一浮子7，位于殼體中的頂針8固定安裝于在外力作用下能使頂針8上下移動的滑軌機構上。
[0035]該處的頂針8為一豎向設置的剛性細桿，其在一定作用力下能夠放置產生彎曲和撓度，避免變形，保持較為準確的測試精度。
[0036]浮子7是由不沉于水的泡沫材料構成的球形或橢球形，起到探測物體的作用。為橢球形時，頂針8下端連接于橢球剖面的最大橢圓的長軸端。
[0037]當本裝置應用于液面測量時，浮7子在液體中的浮力大于頂針8、滑動橫梁5及永磁體4的質量之和，以便當用該裝置探測液體的料位時浮球能在其所受浮力的作用下，使永磁體進入螺線管切割磁感線。
[0038]滑軌機構包括一根橫向設置的滑動橫梁5，頂針8固定于滑動橫梁5中部，兩者組成一個穩(wěn)定的十字形結構，滑動橫梁5的兩端內嵌在兩根平行設置的滑動導軌3上，且滑動橫梁5在外力作用下能夠沿滑動導軌3滑動。滑動導軌主要作用是能夠防止頂針8在浮子7的帶動下左右擺動使永磁體4偏離螺線管12，滑動導軌3上端固定于所述支架2上，下端固定于殼體I底部的內壁上。
[0039]殼體I底部內壁上設有正常狀態(tài)下能支撐滑動橫梁5且使永磁體4上端和線圈下端之間恰好處于分離狀態(tài)的托桿6。托桿6有兩根，豎直設置。托桿6的作用是:當浮球還未接觸到物料表面時整個裝置處于懸空狀態(tài)，托桿6通過托住滑動橫梁5而使永磁體4與線圈間保持合適的距離。
[0040]永磁體4上端和線圈下端恰好處于分離狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，即永磁體4稍微向上移動微小的距離，就能夠產生切割磁力線，產生電位差，形成電流。在實際產品中，允許這種理想狀態(tài)有一定的誤差，誤差越小，則測量的精度越高。
[0041]金屬線圈機構11兩端的引線穿出殼體I分別接至殼體I外部的電流表10的正、負極上形成閉合回路，當永磁體4從外界進入螺線管12時線圈切割磁感線，由法拉第電磁感應原理可知隨著切割磁感線的進行閉合回路中會產生電流，從而使電流表10中的指針產生擺動，則證明頂針8下端的浮子觸到了物料罐中物料的上表面。電流表顯示回路中的電流及電流方向。
[0042]一種利用基于磁電效應的料位測量裝置的料位測量方法，包括:
[0043]I)測量時，分別將兩根帶有刻度的牽引繩接在掛線環(huán)9上；
[0044]2)將螺線管11兩端的引線分別接至電流表10的正負電極處形成閉合回路；
[0045]3)手持2條帶有刻度的牽引繩將本裝置沿管壁緩慢勻速下放入物料罐中，同時注意觀察手中兩條牽引繩的刻度是否相同如不相同及時進行調整，以保證整個下放過程中裝置處于平衡狀態(tài)。下放過程中頂針8受到其自身重力、滑動橫梁5、永磁體4及浮子7的重力，在上述力的作用下永磁體4的N極脫離螺線管一段距離，滑動橫梁受到托桿6的支撐力。
[0046]4)當浮子7探測到物料表面時永磁體4相對物料表面靜止，而隨著裝置的繼續(xù)下放螺線管12會緩慢的靠近永磁體4的N極，永磁體4相對于螺線管12而言向上運動，直至永磁4在滑動橫梁5及滑動導軌3的矯正作用下準確進入螺線管12從而產生磁電效應，此時電流表10的指針開始擺動，觀察到電流表10的指針擺動后及時停止繼續(xù)下放裝置，同時讀出手中刻度牽引繩的刻度H，用物料罐的高度D減去H即可得到物料罐中物料的高度。
[0047]牽引繩的刻度值從下到上是等間距變大的，其下端的起始值為正常狀態(tài)下，浮子7最底部至殼體上掛線環(huán)9與牽引繩掛接接觸點的距離值。
[0048]實施例2:
[0049]與實施例1不同的是:
[0050]滑動導軌3的上端不再固定在支架2上，而是滑動導軌3的兩端分別固定于殼體內壁上。避免滑動橫梁5沿滑動導軌3上下滑動時，造成支架2的振動或晃動，影響永磁體4與螺線管12的對正，影響測量精度。
[0051]滑動導軌3上設有一個正常狀態(tài)重力作用下使永磁體4上端和線圈下端之間恰好處于分離狀態(tài)的限位件。本實施例中實施例1的中托桿6替換為滑動導軌3設置的限位件。在滑動導軌3上設置限位件能夠減少部件的設置，而且整體結構更加簡潔，同時能夠避免過大的沖擊力對殼體的底部造成損害。
[0052]此處的限位件可以的是設置于滑動導軌3上限制滑動橫梁5向下移動的擋塊，也可以是設置于滑動導軌3上限制滑動橫梁5向下移動的一個卡環(huán)。
[0053]永磁體4上端和線圈下端恰好處于分離狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，即永磁體4稍微向上移動微小的距離，就能夠產生切割磁力線，產生電位差，形成電流。在實際產品中，允許這種理想狀態(tài)有一定的誤差，誤差越小，則測量的精度越高。
[0054]具體使用方式與是實施例1相同。實施例2中的具體構造沒有給出附圖，但是作為本領域的技術人員來說，結合圖1、實施例1和實施例2的描述，是能夠直接實現(xiàn)的。
[0055]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，包括殼體，所述殼體中固定設有一金屬線圈機構，金屬線圈機構的正下方設有一個在外力作用下能夠移動伸入線圈中產生磁電效應的永磁體，永磁體下端固定于頂針上端，頂針下端穿出殼體底部并固定一浮子，位于殼體中的頂針固定安裝于在外力作用下能使頂針上下移動的滑軌機構上；金屬線圈機構兩端的引線穿出殼體分別接至殼體外部的電流表的正、負極上形成閉合回路。
2.如權利要求1所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述殼體整體為密封結構，其中的頂針穿出處和引線穿出處均通過密封件密封；所述殼體外部設有用于將殼體提起及放下的掛線環(huán)。
3.如權利要求1所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述金屬線圈機構包括一中空的螺線管，螺線管外部繞有金屬線圈；所述螺線管豎向設置，且螺線管固定于支架上，支架邊緣固定于殼體內壁上；所述螺線管位于殼體內中心位置。
4.如權利要求3所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述滑軌機構包括一根橫向設置的滑動橫梁，頂針固定于滑動橫梁中部，兩者組成一個穩(wěn)定的十字形結構，滑動橫梁的兩端內嵌在兩根平行設置的滑動導軌上，且滑動橫梁在外力作用下能夠沿滑動導軌滑動。
5.如權利要求4所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述滑動導軌兩端分別固定于殼體內壁上。
6.如權利要求4所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述滑動導軌上端固定于所述支架上，下端固定于殼體底部的內壁上。
7.如權利要求4所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述滑動導軌上設有一個正常狀態(tài)重力作用下使永磁體上端和線圈下端之間恰好處于分離狀態(tài)的限位件。
8.如權利要求1或4所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述殼體底部內壁上設有正常狀態(tài)下能支撐滑動橫梁且使永磁體上端和線圈下端之間恰好處于分離狀態(tài)的托桿。
9.如權利要求1所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述浮子為球形或橢球形，為橢球形時，頂針下端連接于橢球剖面的最大橢圓的長軸端。
10.如權利要求4所述的基于磁電效應的料位測量裝置，其特征是，所述浮子在液體中的浮力大于頂針、滑動橫梁及永磁體的質量之和。
【文檔編號】G01F23/62GK204142332SQ201420394303
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】蔣奇, 周信, 李貽斌, 田新誠, 宋金雪 申請人:山東大學