專利名稱：電容式料位儀的制作方法
技術領域：
電容式料位儀涉及一種運用液體或流動的固態材料處于電場中所引起電容器的電容的變化來測量或指示液體液面或固態材料料面所處的高度位置的儀器。
電容式料位儀的原理及其技術方案早在1945年的美國出版的刊物已提出過，但是由于受到料倉內溫度、壓力、密度等多因素的影響，致使這些技術方案還存在許多缺陷、有待于人們進一步地完善。最近，申請人所檢索到的“料位測量儀”(申請號88108312.7，公開號CN1042985A)和“料位儀”(申請號91108963.2，公開號CN1059597A)都是針對其前期型號產品所存在的缺點進行改進設計的，從所公開的資料獲悉，這些都是有一定技術水平和應用價值的方案，它們可以進行連續測量；予計可能克服物料的溫度、濕度、密度變化及倉內物料漲落變化等造成的影響；并對之進行自動調整；且適用對粘滯物料位的測量；測量精度較高；使用方便。但實踐中還存在以下問題第一，結構復雜、工藝上難以實現。為了承受相應的重力，電極所用的電纜以鋼絲繩為骨架、鋼絲繩上包有三層護套、兩層屏蔽層它們的外圍配置有六根芯線，每根芯線又加有三層屏蔽層和四層護套。由此可見這種電極的實現和將之分割成段，制成多電極，其困難是難以克服的。第二，各包層的溫度系數不一樣，使膨脹系數不一，導致層間產生相對位移和結構變形，因而影響了測量精度，及至不能工作。第三，料位開關配置不當，上開關位于倉的頂部，下開關位于倉的底部，只有當注入的物料升至上開關時，傳感器才輸出信號表示料倉已滿載，而下開關總被注入物料復蓋，因此，處于常期工作狀態。實際上料倉中的注入物，大都在料倉高度的四分之一至四分之三的范圍內運行。所以，上述方案的上開關和下開關分別處于常閉和常開狀態下，因此，這種設計是不合理的。
設計本實用新型的目的是為電力、冶金、化工、輕工、食品等行業提供能檢驗各類密封倉內液體或流動固態材料高度的電容連續式料位儀。它應能滿足設計合理、結構簡單、容易實施、運行穩定可靠的要求。
要求保護的技術方案如下電容式料位儀由料倉、電極、前置放大器、上料位開關、下料位開關和單片機等零部件等組成。主要的設計構思是這樣的電極采用分段折疊式金屬管或一條外包裹有一層絕緣保護層的鋼絲繩構成，分段金屬管電極或鋼絲繩電極通過引線與一個前置放大器相連接。在料倉的上方和下方內壁上分別裝有上料位開關和下料位開關。折疊式分段金屬管通過萬向結構為一體，自然下垂上料位開關和下料位開關的引出線通過料倉壁分別與前置放大器相連接。當電極通電且在料倉中加入某種物質時，電極與料倉之間構成了兩個極，它們之間形成了電場。如果兩電極片的有效面積和兩極片的距離一定時，則電容量C取決于所注入物質的介電常數及其注入量，如能對影響電容量的注入物的溫度、濕度、密度和壓力等因素進行補償或消除，則電容量僅與注入物的高度有關，即電容量的變化反映了注入物高度的變化。因此，通過電極將所測得的電容量信號經前置放大器運算后輸至單片機進行處理，從而得出料倉內所注入物的高度位置。
下面通過實施例，對電容式料位儀的技術方案作進一步地說明。
圖1為電容式料位儀結構方框示意圖，其中1——料倉，可由金屬或混凝土制成；2——電極，可由分段折疊的金屬管或一條鋼絲繩構成，可選2～6節，每節為0.5～1.5米的四分之一至一又二分之一英寸的無縫鋼管或外直徑為6～16毫米的鋼絲繩構成，如工作于常溫下，可選用聚乙烯、聚丙烯作為鋼絲繩的絕緣保護層；如工作在高于100℃時，則可以選用聚四氟乙烯作為絕緣保護層；3——法蘭盤，用于固定電極；4——前置放大器，可選用DC——06前置放大器，該放大器的主振頻率為32KHz，采用了無電感電極，并設有溫度補償電路；5——聯線；6、7——上、下料位開關電極，由DC-06型料位開關構成，它們分別安裝在離料倉底部四分之一和四分之三處的料倉的內壁上，用于料位定標和校正作用；8、9——法蘭盤；10、11——前置放大器，仍選用DC-06前置放大器；12——單片機；13、14——電纜線。
圖2為電容式料位儀分段折疊式金屬管電極結構示意圖，其中1——金屬管電極；2——萬向聯結件；3——電極接頭；4——前要放大器。
圖3為電容式料位儀鋼絲繩式電極結構示意圖，其中1——鋼絲繩；2——夾具；3——法蘭盤；4——重錘，其作用在于防止料倉中物料影響電極與水平相垂直的狀態；5——前置放大器。
圖2和圖3分別描述了本實用新型中兩種電極構成的實施例本實用新型與背景技術相比具有以下的有益效果(1)結構簡單、便于生產、安裝和調試。
(2)采用了金屬管或僅有一層絕緣保護層的鋼絲繩，且上、下料位開關電極定位準確，使溫度、濕度對測量的影響較小，提高了測量的精度及其可靠性。
權利要求1.一種電容式料位儀，由料倉、電極、料位開關和前置放大器等組成，其特征是a、電極由分段折疊的金屬管或外包裹有一層絕緣保護層的鋼絲繩構成，b、金屬管或鋼絲繩與前置放大器相連接，c、在料倉的上、下方的內壁上分別裝有上料位開關和下料位開關。
2.按照權利要求1所述的電容式料位儀，其特征是分段折疊式的各段金屬管為四分之一至一又二分之一英寸的無縫鋼管并通過萬向結聯結件構為一體。
3.按照權利要求1所述的電容式料位儀，其特征是鋼絲繩的外直徑為6～16毫米，其外裹有聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯的絕緣保護層，鋼絲繩的上、下端分別與法蘭盤、重錘相連。
4.按照權利要求1所述的電容式料位儀，其特征是上料位開關和下料位開關的引出線經料倉壁分別與前置放大器相連接。
5.按照權利要求1或4所述的電容式料位儀，其特征是前置放大器由DC-06前置放大器構成。
6.按照權利要求1所述的電容式料位儀，其特征分段折疊金屬管或鋼絲繩電極的首尾兩端的電阻值小于1歐姆。
專利摘要電容式料位儀是一種運用介質中電容器的電容變化來測定介質在料倉中的高度位置的裝置。其電極由分段折疊的金屬管或外包裹有一層絕緣保護層的鋼絲繩構成，電極通過引線與前置放大器相連接，在料倉的上、下方的內壁上分別裝有上、下料位開關。它能較有效地消除溫度和濕度對測量精度的影響，提高了測量精度。結構簡單、便于生產、安裝和調試，運行穩定、可靠。可作為電力、冶金、化工、建材、食品等領域的密封倉的檢測設備。
文檔編號G01F23/26GK2225025SQ9520149
公開日1996年4月17日 申請日期1995年2月27日 優先權日1995年2月27日
發明者王楓, 趙文虎, 夏登海, 陳永泰 申請人:武漢科理技術開發公司