一種磁致伸縮液位傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種在強電磁干擾環境下能正常工作的磁致伸縮液位傳感器。
【背景技術】
[0002]磁致伸縮液位傳感器，是利用磁致伸縮材料的威德曼效用、通過兩個不同磁場相交產生一個應變脈沖信號來準確地測量位置的工具。其測量實行的是絕對位置的非接觸測量，具有量程大，精度高，可靠性高等優點，被廣泛應用于各種位置測量。
[0003]但由于磁致伸縮液位傳感器信號的產生是基于電流脈沖產生的磁場，信號的采集采用線圈類感性器件，這些敏感器件或磁場容易受到各種干擾的影響，尤其在復雜的電磁環境下使用時，如快速脈沖群，傳導，輻射，靜電，浪涌電壓以及浪涌電流等干擾時，產品輸出跳動很大，超過精度范圍;或者輸出失真;嚴重時，產品完全不能正常工作，甚至損壞。
[0004]公開號為CN10383721IA的中國發明專利申請公開了一種基于Fe-Ga材料的磁致伸縮液位傳感器。該傳感器的組成包括傳感器頭部、測量桿和浮子，其中，傳感器頭部通過螺紋連接與測量桿相連，活動浮子套在測量桿的下部;傳感器頭部為圓筒狀結構，內部包括硬件電路系統、檢測裝置和前阻尼裝置;波導絲為Fe-Ga材料，在測量桿內部;波導絲前端通過螺紋孔進入傳感器頭部，依次穿過檢測裝置中的線圈骨架和前阻尼裝置的中心，直接連入硬件電路系統;波導絲末端穿過后阻尼裝置的中心與返回導線相連接，返回導線接回到硬件電路，形成閉合的回路。其采用Fe-Ga合金作為磁致伸縮液位傳感器的波導絲材料，能夠應用在大量程的液位傳感器中，能在較惡劣的噪音環境下穩定工作。但是由于其缺少在復雜電磁環境下抗干擾的保護方法，存在以下缺點:
(1)所述線圈容易受強電磁干擾的影響，導致線圈對脈沖信號的采集失真，信號輸出不正常，測量不準確；
(2)所述產品在較強的浪涌電壓和浪涌電流等工作情況下，產品缺少保護電路，容易導致損壞；
(3)產品在電快速瞬變脈沖群和射頻電磁場感應的傳導的工作環境下，輸出信號跳變，不能正常工作；
綜上所述，現有的磁致伸縮液位傳感器雖然通過結構和電路的在面對常規的噪聲干擾時，取得了一定的成果。但是產品在強電磁干擾環境下時，不能像在普通環境下一樣正常工作。
[0005]因此，如果能夠研發出一種可應用于強電磁干擾環境下的磁致伸縮高精度液位傳感器;使其能在強電磁干擾環境下也能正常工作，則將會極具市場前景。
【發明內容】
[0006]針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種可應用于強電磁干擾環境下的磁致伸縮液位傳感器。其根據電磁干擾的三要素“電磁騷擾源，耦合途徑或傳播通道，敏感設備”出發，認清騷擾源對象對電路功能單元的影響；切斷傳播通道和耦合途徑;對敏感器件做好屏蔽保護，從而實現本發明在強電磁干擾環境下也能實現正常工作。該磁致伸縮液位傳感器空間利用率高、能有效降低噪聲和電磁干擾的影響，具有抗干擾能力強、測量精度高等優點。
[0007]為解決現有技術中存在的問題，采用的具體技術方案是:
一種磁致伸縮液位傳感器，包括傳感器頭部、測量桿和浮球組件;所述測量桿與所述傳感器頭部固定連接，所述浮球組件安裝在所述測量桿上，且所述浮球組件可沿所述測量桿外殼自由移動;其特征在于:所述傳感器頭部內包括固定座、測量電路組件、外屏蔽罩和線圈屏蔽罩，所述測量電路組件包括線圈、測量電路板和回線;所述測量電路板安裝在固定座上，所述線圈安裝在測量電路板上;所述線圈屏蔽罩住所述線圈，對線圈實現屏蔽;所述外屏蔽罩安裝在固定座上，罩住所述測量電路板和所述線圈，對所述測量電路組件實現屏蔽；所述測量桿包括金屬外護管、絕緣內護管、波導絲和阻尼;所述波導絲一端穿過線圈內孔后與測量電路板連接，阻尼安裝在波導絲另一端，且波導絲另一端由固定夾與回線一端固定連接;所述回線另一端與測量電路板連接;所述絕緣內護管套設在波導絲上，位于波導絲和金屬外護管之間。
[0008]優選的技術方案，所述磁致伸縮液位傳感器還包括電源保護電路板，該電源保護電路板位于所述傳感器頭部內，且位于所述外屏蔽罩外；該電源保護電路板用于對輸入電源進行多級保護，抵抗外界電磁干擾以確保輸入端電源穩定。
[0009]優選的技術方案，所述電源保護電路板包括依序連接的五級保護電路;其中，第一級保護電路包括放電管，該放電管第一端和第二端分別接電源正負兩級，第三端接地;第二級保護電路包括依序連接的雙向穩壓管、保險絲和二極管，所述雙向穩壓管兩端還分別與第一級保護電路的放電管第一端和第二端連接;第三級保護電路為初級濾波電路，其包括第一電容、第二電容和第三電容，所述第一電容和第二電容串聯后與第三電容并聯，且第一電容和第二電容的連接端接地，第一電容的非接地端與正極相連，第二電容的非接地端與負極相連;第四級保護電路為隔離保護電路，其包括隔離器，該隔離器與第三級保護電路的第三電容連接;第五級保護電路為次級濾波電路，該次級濾波電路包括第四電容、第五電容和第六電容，第四電容和第五電容串聯后和第六電容并聯;第六電容兩端為電源保護電路板的輸出端。電源保護電路針對電磁干擾的傳導途徑，通過接地、濾波、隔離等五級保護電路，將干擾從電源端切斷，從而保證本發明的正常工作。
[0010]優選的技術方案，所述第二級保護電路中的保險絲為具有自恢復作用的保險絲，當出現浪涌直流時斷路，當輸入電壓恢復正常后可自動恢復導通。
[0011]優選的技術方案，所述測量電路組件中的線圈為單線圈，測量電路板采用差分放大電路采集該單線圈感應信號。差分輸入能有效消除共模噪聲信號，從而提高本發明輸出信號的信噪比，提高檢測精度和抗干擾能力；相比于雙線圈的差分輸入，本發明采用單線圈，通過電路方式使線圈差分輸入測量電路，這樣能有效降低線圈的尺寸，提高空間利用率。
[0012]優選的技術方案，所述線圈屏蔽罩為帶有磁鐵的鎳合金方形屏蔽罩。一方面能有效提高信號的信噪比；另一方面由于磁鐵和鎳合金材料的共同作用，能有效屏蔽外部的電磁干擾對敏感器件線圈的干擾。
[0013]優選的技術方案，所述外屏蔽罩為銅鎳合金方形屏蔽罩。外屏蔽罩罩住所述測量電路板和所述線圈，能夠有效屏蔽外部對測量電路板和線圈的輻射干擾。
[0014]通過采用上述方案，本發明的一種磁致伸縮液位傳感器與現有技術相比，其技術效果在于:
本發明采用單線圈獲取磁鐵組件的位置信息，同時在測量電路通過差分放大形式采集線圈感應信號，能有效降低噪聲，防止共模干擾對輸出信號的影響；另外，由于采用多層屏蔽技術，因此能防止外來空間的電磁干擾對測量電路和敏感器件即線圈的影響，提高產品的抗干擾能力，信號輸出更加穩定;進一步，由于采用電源保護電路，通過各種保護器件，多級濾波電路及接地技術，能有效抵抗浪涌電壓、靜電以及脈沖群等各種強電磁干擾的影響，從而提高產品的抗干擾能力，多級保護方案的實施確保了產品在強電磁干擾環境下也能正常工作。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明一種磁致伸縮液位傳感器的整體結構示意圖；
圖2為本發明一種磁致伸縮液位傳感器的測量桿局部結構示意圖；
圖3為本發明一種磁致伸縮液位傳感器的傳感器頭部局部結構示意圖；
圖4為本發明一種磁致伸縮液位傳感器的電源保護板的電路原理示意圖。
[0016]附圖標記說明:
1、傳感器頭部，11、固定座，12、測量電路組件，121、線圈，122、測量電路板，123、回線，13、外屏蔽罩，14、線圈屏蔽罩;2、測量桿，21、金屬外護管，22、絕緣內護管，23、波導絲，24、阻尼；3、浮球組件;4、固定夾；5、電源保護電路板，501、放電管，502、雙向穩壓管，503、保險絲，504、二極管，505、第一電容，506、第二電容，507、第三電容，508、隔離器，509、第四電容，510、第五電容，511、第六電容。
【具體實施方式】
[0017]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實例，對本發明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發明的概念。
[0018]如圖1至圖4所示，
一種磁致伸縮液位傳感器包括傳感器頭部1、測量桿2和浮球組件3;所述測量桿2與所述傳感器頭部I固定連接，所述浮球組件3安裝在所述測量桿2上，且所述浮球組件3可沿所述測量桿2外殼自由移動;所述傳感器頭部I內包括固定座11、測量電路組件12、外屏蔽罩13和線圈屏蔽罩14，所述測量電路組件12包括線圈121、測量電路板122和回線123;所述測量電路板122安裝在固定座11上，所述線圈121安裝在測量電路板122上;所述線圈屏蔽罩14住所述線圈121，對線圈121實現屏蔽;所述外屏蔽罩13安裝在固定座11上，罩住所述測量電路板122和所述線圈121，對所述測量電路組件12實現屏蔽;所述測量桿2包括金屬外護管21、絕緣內護管22、波導絲23和阻尼24;所述波導絲23—端穿過線圈121內孔后與測量電路板122連接，阻尼24安裝在波導絲23另一端，且波導絲23另一端由固定夾4與回線123—端固定連接;所述回線123另一端與測量電路板122連接;所述絕緣內護管22套設在波導絲23上，位于波導絲23和金屬外護管21之間。
[0019]所述磁致伸縮液位傳感器還包括電源保護電路板5，該電源保護電路板5位于所述傳感器頭部I內，且位于所述外屏蔽罩13外；該電源保護電路板5用于對輸入電源進行多級保護，抵抗外界電磁干擾以確保輸入端電源穩定。
[0020]所述電源保護電路板5包括依序連接的五級保護電路;其中，第一級保護電路包括放電管501，該放電管501第一端和第二端分別接電源正負兩級，第三端接地;第二級保護電路包括依序連接的雙向穩壓管502、保險絲503和二極管504，所述雙向穩壓管502兩端還分別與第一級保護電路的放電管501第一端和第二端連接;第三級保護電路為初級濾波電路，其包括第一電容505、第二