專(zhuān)利名稱(chēng)：電流法料位測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于料位測(cè)量裝置，具體地說(shuō)，是一種電流法料位測(cè)量裝置。
現(xiàn)有料位測(cè)量裝置一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，安裝比較困難，且多為單點(diǎn)式測(cè)量。若使用現(xiàn)有料位測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量以滿足測(cè)量精度要求，則由于測(cè)量探頭價(jià)格較高，使用多測(cè)量探頭實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量必然使總成本顯著上升，同時(shí)安裝工作量也會(huì)顯著增加。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的包括尼龍管1、安裝桿3、插頭座4、分電極板5、分隔桿6、主電極板7，主電極板7通過(guò)分隔桿6固定于尼龍管1上，通往主電極板7的導(dǎo)線經(jīng)分隔桿6內(nèi)孔進(jìn)入尼龍管1內(nèi)孔，分電極板5直接固定在尼龍管1上。通往各分電極板5的導(dǎo)線均通過(guò)尼龍管1內(nèi)孔，本裝置由安裝桿3固定在被測(cè)物料的容器壁上或直接豎立在被測(cè)物料堆中。尼龍管內(nèi)所有導(dǎo)線均通過(guò)容器壁2上的插頭座4與外部相連。
本實(shí)用新型還采用如下技術(shù)方案電極由兩金屬片構(gòu)成，極板相隔1～10厘米，極板面積為10～90厘米。
主電極板7為一個(gè)，分電極板5為一個(gè)以上。
尼龍管1上有內(nèi)孔。
分隔桿6上有內(nèi)孔。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是在相隔一定間距的兩極板上加測(cè)量電壓，兩極板間有被測(cè)物料則有電流通過(guò)兩極板，兩極板間無(wú)被測(cè)物料則無(wú)電流通過(guò)。檢測(cè)有無(wú)電流通過(guò)兩極板，即可確定被測(cè)物料的位置。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)物料高度的多點(diǎn)連續(xù)測(cè)量，實(shí)際使用可多達(dá)數(shù)十點(diǎn)，以滿足物料料位測(cè)量精度的要求。由于被測(cè)各類(lèi)物料電阻率差異極大，在同樣的測(cè)量電壓下，被測(cè)電流大小同樣會(huì)有極大差異。為了限制測(cè)量不同物料時(shí)總測(cè)量電流的差異，采取在測(cè)量電源回路中加串聯(lián)電阻進(jìn)行限流的辦法予以解決。
本實(shí)用新型的檢測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，制作安裝方便。檢測(cè)電路僅使用一級(jí)運(yùn)放就可完成電流—電壓的轉(zhuǎn)換和顯示驅(qū)動(dòng)。顯示部分使用普通的LED發(fā)光二極管。與現(xiàn)有各類(lèi)料位檢測(cè)裝置相比，本實(shí)用新型具有很高的性能價(jià)格比?，F(xiàn)有各類(lèi)料位檢測(cè)裝置往往僅限于單點(diǎn)測(cè)量，要實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量只能使用單點(diǎn)測(cè)量裝置累加的辦法。而本實(shí)用新型特別適用于多點(diǎn)測(cè)量，這是現(xiàn)有各類(lèi)料位檢測(cè)裝置所難以比擬的。
具體實(shí)施根據(jù)理論和實(shí)踐可知，各類(lèi)物料由于物性和濕度的不同，電阻率差異極大。如石油鉆井工程中使用的重晶石，其電阻率最大可達(dá)2.6×109.m。而同樣用于石油鉆井工程的搬土，其電阻率甚至低于4×105.m，兩者相差近萬(wàn)倍。對(duì)于本實(shí)用新型來(lái)說(shuō)，必須保證在測(cè)量最大電阻率物料時(shí)產(chǎn)生必要的測(cè)量電流。由于測(cè)量電極極板面積受到使用環(huán)境和測(cè)量精度的限制不可能做的很大，因而即使在兩極板上加高達(dá)萬(wàn)伏的直流電壓，也難以在測(cè)量高電阻率物料時(shí)產(chǎn)生微安級(jí)電流以供測(cè)量。為了解決這一問(wèn)題，采取的措施是不在兩極板加直流電壓，而是加交流電壓作為測(cè)量電壓。在交流電源的作用下，兩測(cè)量極板間有被測(cè)物料時(shí)，極板間電流有效值為I＝US/ρL√1+ω2ρ2ε2(U測(cè)量電壓有效值，ε物料介電常數(shù)，ρ物料電阻率，S電極板面積，L兩極板間距離)。由該式可看出，在所有參數(shù)不變的條件下，測(cè)量電流與頻率相關(guān)，隨著頻率的提高，測(cè)量電流將相應(yīng)提高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，采用50Hz工頻電源作為測(cè)量電源即可滿足測(cè)量電阻率最大物料的要求。
由兩極板組成的檢測(cè)器中間有物料時(shí)，流過(guò)的電流由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電流—電壓變換器將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)可直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管。這樣，當(dāng)檢測(cè)器中間有物料時(shí)，有電流通過(guò)，發(fā)光二極管亮；檢測(cè)器中間無(wú)物料時(shí)，無(wú)電流通過(guò)，發(fā)光二極管滅。在由多點(diǎn)檢測(cè)器構(gòu)成的料位檢測(cè)裝置中，由已發(fā)亮的發(fā)光二極管和未發(fā)光二極管狀況即可確定被測(cè)物料的高度或位置。
附

圖1說(shuō)明多點(diǎn)檢測(cè)器的構(gòu)成。多點(diǎn)檢測(cè)器由一個(gè)主電極板7和多個(gè)分電極板5構(gòu)成。主電極板7通過(guò)絕緣的塑料分隔桿6固定于尼龍管1上，通往主電極板7的導(dǎo)線經(jīng)分隔桿6內(nèi)孔進(jìn)入尼龍管1內(nèi)孔。各分電極板5直接固定在尼龍管1上。通往各分電極板5的導(dǎo)線均通過(guò)尼龍管1內(nèi)孔。多點(diǎn)檢測(cè)器由安裝桿3固定在被測(cè)物料的容器壁2上或直接豎立在被測(cè)物料堆中。尼龍管1內(nèi)所有導(dǎo)線均通過(guò)容器壁2上插頭座4與外部相連。
附圖2為多點(diǎn)檢測(cè)電原理圖。多點(diǎn)檢測(cè)電路實(shí)際上即單點(diǎn)檢測(cè)電路的組合，不同處在于多點(diǎn)檢測(cè)電路共用隔離變壓器、限流電阻，并共用檢測(cè)器的一個(gè)極板------主電極，T為隔離變壓器，R1為限流電阻，運(yùn)放A組成電流—電壓轉(zhuǎn)換器，Rf為反饋電阻，R2為輸出限流電阻，LED為發(fā)光二極管。
根據(jù)需要，將單點(diǎn)或多點(diǎn)檢測(cè)器安裝固定在堆放被測(cè)物料的埸地或被測(cè)物料的容器壁上。通電檢測(cè)時(shí)，若某檢測(cè)器兩極片間有被測(cè)物料時(shí)，則有電流流過(guò)檢測(cè)器，該電流信號(hào)經(jīng)電流—電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)負(fù)載的LED發(fā)光二極管發(fā)光，指明相應(yīng)位置或高度有物料存在。若某檢測(cè)器兩極片間無(wú)被測(cè)物料，則無(wú)電流流過(guò)檢測(cè)器，其后級(jí)電流—電壓轉(zhuǎn)換器輸入電流為零，輸出電壓也為零，其負(fù)載LED發(fā)光二極管不亮，指明相應(yīng)位置或高度無(wú)物料存在。
如圖3所示，電流法料位檢測(cè)裝置由測(cè)量電極，電源，電流—電壓轉(zhuǎn)換器和顯示器件LED發(fā)光二極管構(gòu)成。其測(cè)量電極由相隔數(shù)厘米，極板面積約數(shù)十厘米的兩金屬片構(gòu)成。兩極板間隙和極板面積的具體數(shù)值可由被測(cè)物料電阻率確定，但極板面積30cm2、極間距3cm可滿足測(cè)量任何電阻率物料的要求。測(cè)量電源由普通50Hz工頻電源經(jīng)隔離變壓器隔離后提供。進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如果某檢測(cè)器兩極片間有被測(cè)物料，則在測(cè)量電源作用下，有電流流過(guò)該檢測(cè)器，該電流經(jīng)其后級(jí)電路電流—電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管發(fā)光，指明被測(cè)物料到達(dá)該檢測(cè)器所處的位置或高度。如果某檢測(cè)器兩極片間無(wú)被測(cè)物料，則無(wú)電流流過(guò)該檢測(cè)器，其后級(jí)電路電流—電壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓為零，顯示器件LED發(fā)光二極管不發(fā)光，指明被測(cè)物料未到達(dá)該檢測(cè)器所處的位置或高度。電流法料位檢測(cè)裝置可根據(jù)需要使用單點(diǎn)檢測(cè)或多點(diǎn)檢測(cè)，以滿足測(cè)量精度的要求。
本實(shí)用新型的特征在于采用在相隔一定間隙的兩極片上加正弦測(cè)量電壓，檢測(cè)有無(wú)電流通過(guò)兩極片的方法，以確定兩極片間有無(wú)被測(cè)物料來(lái)檢測(cè)被測(cè)物料的位置或高度。
采用該電路是實(shí)現(xiàn)電流法檢測(cè)料位的具體手段。同時(shí)，該電路不僅完成測(cè)量電流的電流—電壓轉(zhuǎn)換，而且完成對(duì)后級(jí)LED發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)。電路輸出電壓Vo由式Vo＝Ii×Rf確定，式中Ii為檢測(cè)電流，Rf為反饋電阻。電路中D1、D2為運(yùn)算放大器保護(hù)二極管，R2為限流電阻。
使用隔離變壓器T為后級(jí)檢測(cè)電路提供與大地?zé)o關(guān)的檢測(cè)電源，保證檢測(cè)裝置安全可靠的工作。隔離變壓器初、次級(jí)電壓比為1，即隔離變壓器T的輸入輸出電壓相等。限流電阻R1的值不小于隔離變壓器T的輸出電壓與最大輸出電流之比。
權(quán)利要求1.電流法料位測(cè)量裝置，包括尼龍管(1)、安裝桿(3)、插頭座(4)、分電極板(5)、分隔桿(6)、主電極板(7)，其特征在于主電極板(7)通過(guò)分隔桿(6)固定于尼龍管(1)上，通往主電極板(7)的導(dǎo)線經(jīng)分隔桿(6)內(nèi)孔進(jìn)入尼龍管(1)內(nèi)孔，分電極板(5)直接固定在尼龍管(1)上，通往各分電極板(5)的導(dǎo)線均通過(guò)尼龍管(1)內(nèi)孔，本裝置由安裝桿(3)固定在被測(cè)物料的容器壁上或直接豎立在被測(cè)物料堆中，尼龍管(1)內(nèi)所有導(dǎo)線均通過(guò)容器壁(2)上的插頭座(4)與外部相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流法料位測(cè)量裝置，其特征在于電極由兩金屬片構(gòu)成，極板相隔1～10厘米，極板面積為10～90厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流法料位測(cè)量裝置，其特征在于主電極板(7)為一個(gè)，分電極板(5)為一個(gè)以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流法料位測(cè)量裝置，其特征在于尼龍管(1)上有內(nèi)孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流法料位測(cè)量裝置，其特征在于分隔桿(6)上有內(nèi)孔。
專(zhuān)利摘要一種電流法料位測(cè)量裝置，包括尼龍管1、分電極板5、分隔桿6、主電極板7等，主電極板7通過(guò)分隔桿6固定于尼龍管1上，通往主電極板7的導(dǎo)線經(jīng)分隔桿6內(nèi)孔進(jìn)入尼龍管1內(nèi)孔，分電極板5直接固定在尼龍管1上。通往各分電極板5的導(dǎo)線均通過(guò)尼龍管1內(nèi)孔，本裝置由安裝桿3固定在被測(cè)物料的容器壁上或直接豎立在被測(cè)物料堆中，尼龍管內(nèi)所有導(dǎo)線均通過(guò)容器壁2上的插頭座4與外部相連，實(shí)現(xiàn)物料高度的多點(diǎn)連續(xù)測(cè)量，實(shí)際使用可多達(dá)數(shù)十點(diǎn)，以滿足物料料位測(cè)量精度的要求。由于被測(cè)各類(lèi)物料電阻率差異極大，在同樣的測(cè)量電壓下，被測(cè)電流大小同樣會(huì)有極大差異。為了限制測(cè)量不同物料時(shí)總測(cè)量電流的差異，采取在測(cè)量電源回路中加串聯(lián)電阻進(jìn)行限流的辦法予以解決，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，制作安裝方便。檢測(cè)電路僅使用一級(jí)運(yùn)放就可完成電流—電壓的轉(zhuǎn)換和顯示驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)G01F23/24GK2548128SQ02235340
公開(kāi)日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者吳國(guó)明, 盧明, 路立君, 李平, 呂文海, 來(lái)恩良, 屈丹安 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司