[發明專利]一種非接觸式單點液態金屬液位測量裝置

有效

• 申請號: 201210370050.X
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102914343A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 姚傳明;朱志強;高勝;王勃;黃群英
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01F23/00
• 分類號: G01F23/00;G01F25/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明屬于金屬液位測量技術領域，具體涉及一種非接觸式單點液態金屬液位測量裝置。

背景技術

液態金屬是高電導率的金屬，目前其液位測量方法主要有探針式液位測量方法、差壓式液位測量方法和電感應式液位測量方法。

探針式液位測量是一種接觸式液位計，其工作原理是利用在探針和容器表面分別加入電極，當金屬液面接觸探針電極時便構成閉合回路，從而輸出相應電信號。其缺點在于：液態金屬蒸汽可能凝結在絕緣體上，破壞絕緣層，造成誤接通；金屬氧化物沉積在電接點上，使電導通性能下降。因此，探針式液位計只適用于溫度較低的短期測量，并且對液態金屬的腐蝕性能也有嚴格要求，降低了其適用范圍。

差壓式液位測量是一種接觸式液位計，其工作原理是利用引壓管將液態金屬引出，測量壓力差，從而可以得到液位高度。其缺點在于：需要將引壓管安裝在液態金屬容器表面，可能影響容器的完整性；高溫液態金屬的壓差測量精度難以保證，從而影響了液位測量的精度。

電感式液位測量是一種非接觸式液位計，其工作原理是利用電感線圈產生電磁場，液態金屬切割磁感應線產生電磁信號，從而得到液位高度。其缺點在于：液態金屬的介電性能會影響電磁信號，從而影響液位信號的精度和可靠性；電感線圈的絕緣層在高溫環境下，易于老化，不適合長期工作。

綜上，以上測量原理的局限性限制了液位測量裝置的使用范圍和測量精度。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種非接觸式單點液態金屬液位測量裝置，提高液位測量精度及使用范圍，且結構簡單、安全可靠。

本發明技術解決方案：一種非接觸式單點液態金屬液位測量裝置，包括：第一直流步進電機1和第二直流步進電機5、第一密封件2和第二密封件7、電路箱3、嚙合齒輪4、密封殼6、上法蘭8、下法蘭9、感應探頭10、升降套管11、液位探針12、液態金屬13和被測容器14；所述升降套管11由內套管11A和外套管11C構成，外套管11C和內套管11A同心布置；液態金屬13置于被測容器14中；上法蘭8和下法蘭9利用螺釘連接，并用第二密封件7密封上法蘭8和下法蘭9，同時下法蘭9固定在被測容器14的上邊緣；感應探頭10利用過盈配合固定在升降套管11的內套管11A的末端，外套管11C利用軸承固定在上法蘭8和下法蘭9的軸承上能夠旋轉；在升降套管11的外套管11C的末端連接一對包括主動齒輪和被動齒輪的嚙合齒輪4，嚙合齒輪4運動帶動外套管11C上下軸向運動，其中主動齒輪連接著第二直流步進電機5，升降套管11的內套管11A的頂端固定第一直流步進電機1，第一直流步進電機1的驅動線連接至電路箱3；密封殼6焊接在上法蘭8上；電路箱3固定在密封殼6內壁，在電路箱3和密封殼6兩者連接處固定第一密封件2；電路箱3內部固定有信號處理系統3a、電機驅動系統3b和無線傳輸系統3c，感應探頭10的輸出連接至信號處理系統3a；

當感應探頭10恰能測到液態金屬13時，感應探頭10則輸出信號至電路箱3內的信號處理系統3a，該信號觸發電路箱3內的電機驅動系統3b驅動第一直流步進電機1和第二步直流進電機5運動；其中第一直流步進電機1的輸出軸帶動內套管11A上下運動,第二直流步進電機5通過平鍵連接帶動嚙合齒輪4旋轉從而帶動內套管11C上下運動，從而使感應探頭10運動；信號處理系統3a不斷監測感應探頭10的信號輸出，直至信號處理系統3a輸出值為感應探頭10檢測的液態金屬13液面最大距離時輸出的信號值，此時電機驅動系統驅動3b驅動升降套管11停止運動；若感應探頭10輸出信號值一旦偏離感應探頭10最大檢測距離的信號值時，電機驅動系統3b將驅動第一直流步進電機1，第一直流步進電機的輸出軸帶動內套管11A上下運動，從而使感應探頭10運動，在運動過程中信號處理系統3a不斷監測從感應探頭10輸出的關于液態金屬13液面的信號，直至信號處理系統3a輸出值為感應探頭10檢測的液態金屬13液面最大距離時輸出的信號值，此時電機驅動系統驅動3b驅動升降套管11停止運動；步進電機驅動系統3b記錄步進角，經過相關換算便得到感應探頭10的升降距離，實時間接得到液態金屬液面的位置或高度；信號處理系統3a將直流步進電機的運動步數和運動方向參數由無線傳輸系統3c透過第一密封件發送至外部Zigbee收發模塊M3,由Zigbee收發模塊M3傳輸給計算機M4,由計算機計算分析傳輸的數據，以實時獲取感應探頭10的位置，從而間接的得到液態金屬13的液位。