[發明專利]基于巨磁阻傳感器的非接觸式液位測量儀

有效

• 申請號: 201010002023.8
• 申請日: 2010-01-07
• 公開（公告）號: CN102121844A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 李臻
• 申請（專利權）人: 李臻
• 主分類號: G01F23/72
• 分類號: G01F23/72
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 呂雁葭

技術領域

本發明涉及液位測量，具體而言，涉及一種基于巨磁阻傳感器的非接觸式液位測量儀。

背景技術

液位測量儀在很多領域具有廣泛的應用。包括機車油箱，鍋爐，石油和化工產業，飲料，污水處理，太陽能熱水器等很多方面需要液位的檢測。

目前市場上常見的磁感應液位測量儀大多數是利用磁性浮子控制干簧管內磁性開關觸點通斷或者控制磁性翻板的原理。由于常用的磁性開關靈敏度低，通常只能采用通和斷兩種狀態。這種開關式液位測量儀通常只能檢測一個或者幾個點的液位。液位高度的分辨率由磁性開關的數量決定，比如公開號為CN2302506和CN1351249的兩份專利所采用的磁感應標尺。另外，這種磁性開關式的液位測量儀需要利用磁性浮子和磁性開關之間的磁性耦合，而這種耦合在浮子上所產生的力容易導致浮子的卡位。有些情況下，只知道幾個點的液位是不夠的，需要實時的液位的精確測量。目前市場上超聲波和光電液位測量儀可用來精確測量液位。但是這兩者安裝較為復雜，并且成本較高。

因此，需要一種能夠精確測量液位的、結構簡單、性能可靠的液位測量儀。

巨磁阻傳感器是用來檢測磁場大小的傳感器。巨磁阻傳感器具有成本低，穩定性高，靈敏度高等特點。當一組巨磁阻傳感器陣列和磁性浮子相結合時，可以利用傳感器檢測到的鐵磁浮子周圍的磁場大小精確計算出液位的位置。由于其高靈敏度特點，該液位測量儀所能檢測的液位高度的分辨率遠小于傳感器之間的間距。巨磁阻傳感器由于磁性部分體積很小，傳感器本身產生的磁場對磁性浮子幾乎沒有作用力，從而不易引起浮子卡位。這種液位測量儀采用非接觸式，所有電子部件都在容器外面，使用靈活，可靠性高。

本發明的發明人意識到，可以利用巨磁阻傳感器來構造一種新型液位測量儀，以解決現有技術中存在的上述問題。

發明內容

本發明的第一方面提供了一種液位測量儀，包括：插入到容器中的耐腐蝕管，該耐腐蝕管包括與容器中的液體相通的小孔；鐵磁浮子，置于耐腐蝕管內，并且在豎直方向上磁化；長條形電路板，在該長條形電路板的豎直方向均勻分布若干巨磁阻傳感器，用于檢測鐵磁浮子的磁場；以及信號處理模塊，耦合到電路板，其中將巨磁阻傳感器檢測到的磁場信號輸入到信號處理模塊，從中提取兩個最強的磁場信號，根據這兩個信號所對應的巨磁阻傳感器的位置和兩個信號的強度值，得到液面位置。

本發明的第二方面提供了一種液位測量方法，包括：提供插入到容器中的耐腐蝕管，該耐腐蝕管包括與容器中的液體相通的小孔；提供鐵磁浮子，置于耐腐蝕管內，并且在豎直方向上磁化；提供長條形電路板，在該長條形電路板的豎直方向均勻分布若干巨磁阻傳感器，用于檢測鐵磁浮子的磁場；以及從巨磁阻傳感器檢測到的磁場信號中提取兩個最強的磁場信號，根據這兩個信號所對應的巨磁阻傳感器的位置和兩個信號的強度值，得到液面位置。

附圖說明

圖1示出了根據本發明實施例的液位測量儀的結構。

圖2示出了根據本發明實施例的鐵磁浮子的結構。

具體實施方式

下面參考附圖說明本發明的一般性原理。

圖1示出了根據本發明實施例的液位測量儀的結構。如圖1所示，根據本發明實施例的液位測量儀包括一根插入到容器中的耐腐蝕管1。耐腐蝕管內部放置一個鐵磁浮子2，該鐵磁浮子可以是磁性材料做成的空心小球。該小球的一端加上一些重物11，使得小球浮在液面上時始終保持豎直方向12，即小球的磁化方向，如圖2所示。這樣，位于容器外的巨磁阻傳感器所檢測到的磁場不會因為小球方向的改變而改變。耐腐蝕管底部有一個和液體相通的小孔3，保證耐腐蝕管1內部的液面和容器中液面相平。小孔3的形狀可以被形成為使得浮子不會離開耐腐蝕管1，例如，可以是直徑小于浮子2的圓孔，或者是具有網狀隔離物的小孔。

根據本發明實施例的液位測量儀還包括一塊長條形電路板5，在電路板的豎直方向均勻分布若干巨磁阻傳感器4。傳感器4之間的間隔由鐵磁浮子2的磁場強度和傳感器4的靈敏度決定，原則是鐵磁浮子2處于任意位置時，保證有兩個巨磁阻傳感器4能測到足夠強的信號。通常，這個間隔為幾厘米到幾十厘米。

將巨磁阻傳感器4檢測到的磁場信號輸入到信號處理模塊6。該信號處理模塊6可以集成在電路板5上。從巨磁阻傳感器4測得的磁場強度信號中提取兩個最強的信號，根據這兩個信號所對應的巨磁阻傳感器4的位置和兩個信號的強度值，可以得到鐵磁浮子2所在的豎直方向的坐標，即液面位置9。