[實(shí)用新型]一種實(shí)時(shí)修正介電常數(shù)的電容式液位計(jì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320615695.5
• 申請日: 2013-10-07
• 公開（公告）號: CN203534673U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡睿;周磊;耿衛(wèi)國;管理;朱子環(huán);段文浩;周文怡;宋緒勇;方俊雅;田源;李琪琪;賈潔;蔣宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所;北京航天峰光電子技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;楊志兵

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)用新型涉及一種電容式液位計(jì)，具體涉及一種實(shí)時(shí)修正介電常數(shù)的電容式液位計(jì)，屬于航天特種傳感器測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在對低溫貯箱中的低溫液體進(jìn)行加注、排放過程中，液位是極其重要的參數(shù)，因此需要對液位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。常用的低溫液位測量方法為電容液位測量方法，電容液位計(jì)利用介電常數(shù)在液態(tài)和氣態(tài)狀態(tài)下的差別來檢測液位。但是介質(zhì)的介電常數(shù)受溫度和壓力等環(huán)境因素的影響較大，直接影響液位測量的精度，需對測量結(jié)果進(jìn)行誤差修正。

在以往的誤差修正方法中，主要運(yùn)用查表法以及計(jì)算公式來修正溫度和壓力對介電常數(shù)的影響，但同時(shí)引入了溫度壓力的測量誤差，并且不能消除其他環(huán)境因素的可能影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種能夠?qū)崟r(shí)修正介電常數(shù)的電容式液位計(jì)，能夠?qū)崟r(shí)修正介電常數(shù)帶來的測量誤差，改善傳感器精度。

所述的實(shí)時(shí)修正介電常數(shù)的電容式液位計(jì)包括：外管、內(nèi)管、兩個(gè)隔離環(huán)和控制器，外圍設(shè)備為低溫貯箱；所述外管由液位外管及通過隔離環(huán)分別同軸連接在液位外管兩端的氣相外管和液相外管組成；在所述外管內(nèi)部同軸套裝內(nèi)管，并與內(nèi)管間有間隙。在所述氣相外管、內(nèi)管、液位外管及液相外管的外圓周面上分布有兩個(gè)以上通孔。所述氣相外管和內(nèi)管配合形成氣相介電常數(shù)傳感器；液相外管和內(nèi)管配合形成液相介電常數(shù)傳感器；液位外管和內(nèi)管配合形成液位測量傳感器。所述外管的長度應(yīng)保證使用時(shí)所述氣相外管位于低溫貯箱的上封頭內(nèi)，所述液相外管位于低溫貯箱的下封頭內(nèi)。

所述控制器包括：驅(qū)動器、三個(gè)放大器、三個(gè)AD轉(zhuǎn)換器、正弦波發(fā)生器、微處理器及寄存器；所述正弦波發(fā)生器通過驅(qū)動器與內(nèi)管相連。所述氣相外管、液位外管和液相外管各通過一個(gè)放大器及AD轉(zhuǎn)換器與微處理器相連；所述寄存器與微處理器互連，寄存器中存儲有所述三個(gè)傳感器在校準(zhǔn)介質(zhì)中測得的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

所述氣相外管和液相外管的結(jié)構(gòu)尺寸相同。

所述氣相外管、內(nèi)管、液位外管及液相外管為壁厚為3mm-5mm的鋁合金管或不銹鋼管。

所述微處理器中預(yù)存有低溫貯箱的零位閾值和滿度閾值。

有益效果：

（1）該液位計(jì)在液位外管的上下兩端分別設(shè)置氣相外管和液相外管，由此和內(nèi)管配合形成氣相介電常數(shù)傳感器和液相介電常數(shù)傳感器；位于下封頭內(nèi)的液相介電常數(shù)傳感器結(jié)構(gòu)尺寸固定，可以通過其來換算出此時(shí)刻被測液體的介電常數(shù)；位于上封頭內(nèi)的氣相介電常數(shù)傳感器結(jié)構(gòu)尺寸固定，可以通過其換算出此時(shí)刻液體上方氣體的介電常數(shù)。從而通過氣相液相的真實(shí)介電常數(shù)計(jì)算能夠得到真實(shí)的液位，排除了因?yàn)闇囟葔毫Φ拳h(huán)境影響改變介電常數(shù)對液位測量的影響。

（2）將氣相外管和液相外管設(shè)計(jì)為相同的尺寸，便于校正數(shù)據(jù)的計(jì)算。

（3）采用鋁合金管制成液位計(jì)的外管和內(nèi)管，能夠使液位計(jì)具有較高的穩(wěn)定性，保證測量的準(zhǔn)確度。

（4）所述氣相介電常數(shù)傳感器和液相介電常數(shù)傳感器可進(jìn)行上下液位的報(bào)警。

附圖說明

圖1為所述電容液位計(jì)的安裝示意圖。

圖2為控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-法蘭，2-氣相外管、3-隔離環(huán)A、4-內(nèi)管、5-液位外管、6-隔離環(huán)B、7-液相外管、8-低溫貯箱、9-上封頭、10-下封頭

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

本實(shí)施例提供一種能夠?qū)崟r(shí)修正介電常數(shù)的電容式液位計(jì)，能夠在測量過程中實(shí)時(shí)修正因介電常數(shù)帶來的測量誤差，改善測量精度；且可直觀的顯示測量結(jié)果，無需再進(jìn)行誤差修正。

所述電容式液位計(jì)包括氣相外管2、內(nèi)管4、液位外管5、液相外管7、兩個(gè)隔離環(huán)和控制器9，外圍設(shè)備為低溫貯箱8，如圖1所示。

以圖1中所述液位計(jì)使用時(shí)的姿態(tài)為例，將低溫貯箱8的開口端視為頂部，低溫貯箱8內(nèi)有位于上部的氣相介質(zhì)和位于下部的液相介質(zhì)。液位外管5的頂部通過隔離環(huán)A與氣相外管2同軸連接，底部通過隔離環(huán)B與液位外管5同軸連接，由此形成液位計(jì)外管。為后續(xù)計(jì)算方便，本實(shí)施例中氣相外管2和液位外管5的尺寸相同。在液位計(jì)外管內(nèi)部同軸套裝內(nèi)管4，并與內(nèi)管4間有2mm的間隙。所述液位計(jì)外管和內(nèi)管4通過低溫貯箱8開口處的法蘭1安裝在低溫貯箱8內(nèi)，使液位計(jì)外管和內(nèi)管4的軸線與低溫貯箱8的軸線重合。同時(shí)應(yīng)保證所述氣相外管2位于低溫貯箱8的上封頭9內(nèi)，液相外管7位于低溫貯箱8的下封頭10內(nèi)。