[發明專利]數字液位傳感器

有效

• 申請號: 201310029455.1
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103968918B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 詹姆斯·G·迪克;薛松生
• 申請（專利權）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號: G01F23/72
• 分類號: G01F23/72
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

本發明涉及一種數字液位傳感器。該數字液位傳感器包括非磁性導管，位于所述非磁性導管外并可沿所述非磁性導管軸向移動的浮子，和固定于所述浮子的永磁體。該非磁性導管中進一步包括開關單元和編碼單元。開關單元包括至少一個在所述永磁體產生的磁場作用下閉合或斷開的隧道磁電阻開關，編碼單元包括至少一個編碼器，其輸入端分別接收來自所述隧道磁電阻開關的通斷信號并輸出表征所述浮子位置的數字信號。根據本發明的數字液位傳感器體積小、成本低、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、使用壽命長、抗干擾能力強，并能實現數字信號直接輸出。

技術領域

本發明涉及一種用于測量液位的傳感器，尤其涉及一種利用高精度隧道磁電阻（TMR）開關和編碼器實現數字信號輸出的數字液位傳感器。

背景技術

液位傳感器廣泛應用于石油、化工、電力、環保等領域，對各種開口或有壓容器內的液位或相界面進行連續測量，也可應用于液面或相界面的報警和控制。目前，應用較多的是干簧管液位傳感器和霍爾式液位傳感器。干簧管液位傳感器結構簡單、價格低廉，可應用于限位、計數等，其工作原理是磁性浮子隨液位高度變化而上下移動，所產生的磁場變化使磁簧開關產生動作。這類傳感器的一種結構是當磁性浮子浮動到某個干簧管高度處時，該干簧管里的磁簧開關因受到外部磁場的作用而閉合，便形成了完整的閉合電路。當磁性浮子遠離此干簧管時，即移除磁場，磁簧片由于自身的彈性而分開，使電路斷開。這樣根據所形成電路上的電阻大小，系統里的變送器產生相應大小的電流信號。通過檢測所產生的電流信號，可以判斷被測液位的高度。但干簧管液位傳感器經常會發生個別開關該斷開未斷開的故障，造成虛假液位，并且由于干簧管的尺寸較大，限制了傳感器的分辨頻率。當傳感器受到沖擊、磨損和振動等影響時，傳感器內部的玻璃殼會因此而容易破裂，這也致使傳感器不易安裝和焊接。進一步，當存在電感和電容負載時，傳感器的使用壽命會受到影響。此外，干簧管液位傳感器的輸出是模擬信號，抗干擾能力差，因而需要進一步的數字處理電路將模擬信號處理為數字信號。

霍爾式液位傳感器工作原理與干簧管液位傳感器相同，只是用開關式霍爾片代替了干簧管，其尺寸比干簧管的尺寸要小，也易于安裝和焊接，并且其輸出信號是經過A/D轉換后的數字信號，抗干擾能力較強。但因為霍爾元件功耗較高，為毫安級，開關點也達到幾十高斯，這種液位傳感器需要經常維修和更換，增加了使用成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供一種新穎的、先進的、可靠的數字液位傳感器。本發明利用隧道磁電阻開關在外部磁場的作用下產生動作，將其所在狀態以高、低電平的形式傳達給與其連接的編碼器，再通過編碼器將數字信號提供給數據總線，從而實現準確快速的判斷所測液位的高度。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種數字液位傳感器，其將測量的液位轉換為數字信號輸出，該數字液位傳感器包括以下幾個部分：

數據總線；

電源端子；

接地端子；

固定并且放置在液體里的非磁性導管；

漂浮在所述液體中的浮子，所述浮子鄰近所述非磁性導管放置,隨著液位的變化，所述浮子沿所述非磁性導管上下移動；

至少一個隧道磁電阻開關，所述開關在所述永磁體產生的磁場作用下可閉合或者斷開；

至少一個編碼器，所述編碼器為所述浮子的每一個位置產生唯一的編碼；

固定于所述浮子的永磁體，所述永磁體產生具有足夠幅度和方向的磁場以使與該永磁體處于相同水平的一個或多個隧道磁電阻開關閉合或斷開；

一個或者多個密封在所述非磁性導管中的印刷電路板，所述隧道磁電阻開關、所述編碼器、所述數據總線、所述電源端子和所述接地端子安裝在所述印刷電路板上且相互電聯。