[實用新型]電容式自適應液位傳感器

有效

• 申請號: 201320039457.4
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN203148514U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 李曉剛;張素輝;蘇麗芳;李曉欣
• 申請（專利權）人: 李曉剛
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張明月;朱正義

技術領域

本實用新型涉及一種液位傳感器，具體的說是一種電容式液位傳感器。

背景技術

在工業自動化生產過程中，為了實現安全快速高效優質的生產，經常需要對液位進行精確測量，繼而進行自動調節、智能控制，使生產過程控制更趨完善。電容式液位傳感器由于適用面廣、安裝方便、無可動或彈性部件等優點，得到了廣泛應用。

電容式液位傳感器的電容檢測元件是根據圓筒形電容器的原理進行工作的，電容式液位傳感器以電容器作為傳感元件，通過電容器容量的變化來反應液位的高低變化。電容式液位傳感器的電容器是由兩個絕緣且同軸的圓柱形內電極板和外電極板組成，在外電極板上開有流通孔使被測液體流入內、外極板間。當兩個電極之間充以介電常數為e的被測液體時，兩電極之間的電容量為C=2πeL/lnD/d,公式中，L為被測液體的液位高度，D為外電極板的直徑，d為內電極板的直徑。電容式液位傳感器的電容器在測量過程中參數D、d和e是基本不變的，因此通過測量出的電容值C即可計算出液位高度L。

在實際應用中，電容式液位傳感器用一根細長的金屬棒作成電容器的內電極板，與內電極絕緣并且同軸的金屬外筒構成電容器的外電極板，因此測量公式中的D和d是在電容式液位傳感器制作時固定的，在實際應用中不會發生變化。但介電常數e是由被測液體的特性所決定的，當被測液體在使用過程中的性能和所處環境的溫度發生變化時，介電常數e往往會隨之發生變化，此時如果仍使用原來的介電常數e進行計算，那么計算得出的被測液體的液位高度L值就會與實際液位高度產生偏差，造成測量結果不準確，進一步引起自動控制系統調節錯誤，影響工業生產的質量，造成損失。

實用新型內容

本實用新型需要解決的技術問題是提供一種電容式自適應液位傳感器，以消除因被測液體介電常數的改變而帶來的測量誤差，達到精確測量液位變化的目的。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：

電容式自適應液位傳感器，包括底端設置有進液孔、上端設置有出氣孔的電容式液位傳感器本體以及通過安裝法蘭設置在電容式液位傳感器本體頂端用于根據電容式液位傳感器本體傳輸的信號計算實時液位的變送器，所述電容式液位傳感器本體由測量內筒和與測量內筒絕緣且同軸設置的不銹鋼外筒組成，測量內筒的外壁固定設置至少一個通過導線與變送器連接的、用于檢測被測液體實際介電常數值變化的液面感知器。

液面感知器可以是采用電容式、光電式、超聲波等不同形式測量原理的傳感器。當液面感知器采用電容式測量原理的時候，除進行液面感知的功能以外，還能具有液面測量的功能。

本實用新型的進一步改進在于：測量內筒通過固定設置在測量內筒外壁上的內筒支架與不銹鋼外筒定位，測量內筒的底部通過設置在電容式液位傳感器本體下方的底部托架與不銹鋼外筒的底部定位；進液孔設置在底部托架的軸向方向上對應測量內筒和不銹鋼外筒的部位。

本實用新型的進一步改進在于：底部托架的徑向方向上對應測量內筒和不銹鋼外筒之間設置加強筋。

本實用新型的進一步改進在于：變送器采用PSOC3處理器。

本實用新型的進一步改進在于：變送器的輸出信號為數字信號和/或模擬信號，其中模擬信號為0-5V電壓信號或者0-20mA電流信號。

由于采用了上述技術方案，本實用新型取得的技術進步是：

電容式自適應液位傳感器，在電容式液位傳感器本體的測量內筒上安裝的液面感知器，用于實時檢測被測液體的介電常數的變化。此液面感知器可以安裝在電容式液位傳感器的任意位置，當被測液體的液位到達液面感知器所在的位置時，變送器可以實現對檢測被測液體的介電常數進行校準；當安裝多個時，可以多次對測量參數進行校準。消除了因被測液體介電常數的改變而帶來的測量誤差，保證了精確測量液位變化。

測量內筒與不銹鋼外筒之間通過采用內筒支架和底部托架進行定位，并且底部托架設置加強筋，從根本上保證了測量內筒和不銹鋼外筒之間絕緣以及兩者的同軸設置。

進液孔設置在底部托架的軸向方向上對應測量內筒和不銹鋼外筒的部位，被測液體從進液孔進入電容式液位傳感器本體，增加了傳感器的測量范圍，精確測量出最低液位的位置。

變送器采用PSOC3高性能處理器，在一個專有的MCU微控制單元周圍集成配置模擬和數字外圍器件陣列的PSOC單元。把信號處理電路、接口電路、功率器件等電路集成在一個芯片上，集數字可編程陣列、模擬可編程陣列、單片機為一體，有效的解決了數字電路與模擬電路的接口問題，功能強大，所需外部資源少，電路穩定可靠，成本低、效率高。