[实用新型]电容式料位仪

说明书

电容式料位仪涉及一种运用液体或流动的固态材料处于电场中所引起电容器的电容的变化来测量或指示液体液面或固态材料料面所处的高度位置的仪器。

电容式料位仪的原理及其技术方案早在1945年的美国出版的刊物已提出过，但是由于受到料仓内温度、压力、密度等多因素的影响，致使这些技术方案还存在许多缺陷、有待于人们进一步地完善。最近，申请人所检索到的“料位测量仪”(申请号：88108312.7，公开号CN1042985A)和“料位仪”(申请号：91108963.2，公开号CN1059597A)都是针对其前期型号产品所存在的缺点进行改进设计的，从所公开的资料获悉，这些都是有一定技术水平和应用价值的方案，它们可以进行连续测量；予计可能克服物料的温度、湿度、密度变化及仓内物料涨落变化等造成的影响；并对之进行自动调整；且适用对粘滞物料位的测量；测量精度较高；使用方便。但实践中还存在以下问题：第一，结构复杂、工艺上难以实现。为了承受相应的重力，电极所用的电缆以钢丝绳为骨架、钢丝绳上包有三层护套、两层屏蔽层它们的外围配置有六根芯线，每根芯线又加有三层屏蔽层和四层护套。由此可见这种电极的实现和将之分割成段，制成多电极，其困难是难以克服的。第二，各包层的温度系数不一样，使膨胀系数不一，导致层间产生相对位移和结构变形，因而影响了测量精度，及至不能工作。第三，料位开关配置不当，上开关位于仓的顶部，下开关位于仓的底部，只有当注入的物料升至上开关时，传感器才输出信号表示料仓已满载，而下开关总被注入物料复盖，因此，处于常期工作状态。实际上料仓中的注入物，大都在料仓高度的四分之一至四分之三的范围内运行。所以，上述方案的上开关和下开关分别处于常闭和常开状态下，因此，这种设计是不合理的。

设计本实用新型的目的是为电力、冶金、化工、轻工、食品等行业提供能检验各类密封仓内液体或流动固态材料高度的电容连续式料位仪。它应能满足设计合理、结构简单、容易实施、运行稳定可靠的要求。

要求保护的技术方案如下：

电容式料位仪由料仓、电极、前置放大器、上料位开关、下料位开关和单片机等零部件等组成。主要的设计构思是这样的：电极采用分段折叠式金属管或一条外包裹有一层绝缘保护层的钢丝绳构成，分段金属管电极或钢丝绳电极通过引线与一个前置放大器相连接。在料仓的上方和下方内壁上分别装有上料位开关和下料位开关。折叠式分段金属管通过万向结构为一体，自然下垂上料位开关和下料位开关的引出线通过料仓壁分别与前置放大器相连接。当电极通电且在料仓中加入某种物质时，电极与料仓之间构成了两个极，它们之间形成了电场。如果两电极片的有效面积和两极片的距离一定时，则电容量C取决于所注入物质的介电常数及其注入量，如能对影响电容量的注入物的温度、湿度、密度和压力等因素进行补偿或消除，则电容量仅与注入物的高度有关，即电容量的变化反映了注入物高度的变化。因此，通过电极将所测得的电容量信号经前置放大器运算后输至单片机进行处理，从而得出料仓内所注入物的高度位置。

下面通过实施例，对电容式料位仪的技术方案作进一步地说明。

图1为电容式料位仪结构方框示意图，其中：1——料仓，可由金属或混凝土制成；2——电极，可由分段折叠的金属管或一条钢丝绳构成，可选2～6节，每节为0.5～1.5米的四分之一至一又二分之一英寸的无缝钢管或外直径为6～16毫米的钢丝绳构成，如工作于常温下，可选用聚乙烯、聚丙烯作为钢丝绳的绝缘保护层；如工作在高于100℃时，则可以选用聚四氟乙烯作为绝缘保护层；3——法兰盘，用于固定电极；4——前置放大器，可选用DC——06前置放大器，该放大器的主振频率为32KHz，采用了无电感电极，并设有温度补偿电路；5——联线；6、7——上、下料位开关电极，由DC-06型料位开关构成，它们分别安装在离料仓底部四分之一和四分之三处的料仓的内壁上，用于料位定标和校正作用；8、9——法兰盘；10、11——前置放大器，仍选用DC-06前置放大器；12——单片机；13、14——电缆线。

图2为电容式料位仪分段折叠式金属管电极结构示意图，其中：1——金属管电极；2——万向联结件；3——电极接头；4——前要放大器。

图3为电容式料位仪钢丝绳式电极结构示意图，其中：1——钢丝绳；2——夹具；3——法兰盘；4——重锤，其作用在于防止料仓中物料影响电极与水平相垂直的状态；5——前置放大器。

图2和图3分别描述了本实用新型中两种电极构成的实施例

本实用新型与背景技术相比具有以下的有益效果：

(1)结构简单、便于生产、安装和调试。

(2)采用了金属管或仅有一层绝缘保护层的钢丝绳，且上、下料位开关电极定位准确，使温度、湿度对测量的影响较小，提高了测量的精度及其可靠性。