[發明專利]一種加熱式差分熱電阻液位傳感器及其測量液位的方法

有效

• 申請號: 201410764374.0
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104568054B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 張瑞萍;査美生;付霄華;孫炯;李昌磊;李艷霞;李珊珊;閆桂銀
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G01F23/24
• 分類號: G01F23/24
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明屬于傳感器技術和熱工參數測量領域，具體涉及一種加熱式差分熱電阻液位傳感器及其測量液位的方法。該方法將作為敏感元件的兩支同結構等質量的鎧裝熱電阻的相同部分置于被測液面位置，其中一支敏感元件的加熱絲通電加熱，用其來作為測量元件，另一支敏感元件的加熱絲不通電，用其來作為補償元件；隨著液面的變化，通過阻值測量電路測量兩支敏感元件中熱電阻絲的電阻差值，根據試驗得到的液位高度與電阻差值之間的關系計算得到液位高度。本發明所提供的液位傳感器結構簡單、性能可靠、靈敏度高、抗干擾能力強。

技術領域

本發明屬于傳感器技術和熱工參數測量領域，具體涉及一種加熱式差分熱電阻液位傳感器及其測量液位的方法。

背景技術

目前，工業界許多儲液罐/容器或儲液池的液位測量，大多采用差壓式液位計、浮子液位計、磁性液位計，超聲波液位計、雷達液位計等。這些液位計，有些需要在儲液罐/容器或儲液池上開孔，帶來了泄漏風險；有些受介質密度波動影響；有些可靠性不高；有些使用壽命較短；有些不適合在高溫、高壓、高放射性等嚴酷環境使用。因此，迫切需要一種無需在儲液罐/容器或儲液池開孔、高可靠性、長使用壽命，并適合在嚴酷環境使用的液位測量儀表。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單、性能可靠、靈敏度高、抗干擾能力強的加熱式差分熱電阻液位傳感器及其測量液位的方法。

本發明的技術方案如下：一種加熱式差分熱電阻液位傳感器，包括作為敏感元件的兩支同結構等質量的鎧裝熱電阻，所述鎧裝熱電阻的鎧裝套管內設有熱電阻絲和加熱絲，在所述熱電阻絲、加熱絲、鎧裝套管之間設有絕緣材料，兩支敏感元件的熱電阻絲與阻值測量電路連接；其中一支敏感元件的加熱絲通電加熱，另一支敏感元件的加熱絲不通電。

進一步，如上所述的加熱式差分熱電阻液位傳感器，其中，所述的兩支鎧裝熱電阻之間通過絕熱支架絕熱連接，并相隔一定距離。

進一步，如上所述的加熱式差分熱電阻液位傳感器，其中，所述的熱電阻絲采用鎳絲；所述的鎧裝套管采用316L不銹鋼材質；所述的絕緣材料采用MgO；所述的加熱絲采用Ni80Cr20材料。

一種采用上述加熱式差分熱電阻液位傳感器測量液位的方法，該方法將作為敏感元件的兩支同結構等質量的鎧裝熱電阻的相同部分置于被測液面位置，其中一支敏感元件的加熱絲通電加熱，用其來作為測量元件，另一支敏感元件的加熱絲不通電，用其來作為補償元件；隨著液面的變化，通過阻值測量電路測量兩支敏感元件中熱電阻絲的電阻差值，根據試驗得到的液位高度與電阻差值之間的關系計算得到液位高度。

進一步，如上所述的加熱式差分熱電阻液位傳感器測量液位的方法，其中，所述的液位高度與電阻差值之間的關系為H＝A+BΔR或H＝A+BΔR+CΔR²，

H為液位高度，ΔR為電阻差值，A、B、C為試驗確定的常數。

進一步，如上所述的加熱式差分熱電阻液位傳感器測量液位的方法，其中，所述的電阻差值通過將兩支敏感元件中熱電阻絲進行差分連接后測量得到，或者，獨立測量兩支敏感元件中熱電阻絲阻值后相減得到。

本發明的有益效果如下：本發明利用氣(汽)體與液體(例如水)傳熱性能方面的明顯差異，兩支敏感元件中處在液體中的那一段之間的溫差很小,即兩支敏感元件之間的電阻差值很小,處于氣(汽)體之中的這一段的溫差大,即電阻差值也大。隨著液位增高,兩支敏感元件之間的總的電阻差值變小,即液位愈高,兩支敏感元件之間總的電阻差值愈小。借助于該規律,導出液位H與熱電阻值差值ΔR之間的關系式，由此便能由ΔR連續測量液位的高低。本發明結構簡單、性能可靠、靈敏度高、抗干擾能力強。

附圖說明

圖1為加熱式差分熱電阻液位傳感器的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的介紹。