专利名称：能够精确和可靠测量浮力的液位计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液位测量仪表技术领域，具体涉及一种能够精确和可靠测量浮力的液位计。
背景技术：
液位计广泛应用于石油、化工、食品等行业的储运系统。在各种液位计中，最常用的是力平衡式液位计。
力平衡式液位计一般由浮子、钢丝、轮毂、电机、力传感器等以及相应的电子电路组成。其原理是浮子、钢丝、轮毂、电机及力传感器等组成一个力平衡转动系，浮子在电机的带动下可以上下移动，浮子重力产生的力矩反作用于力传感器上。由于浮子在不同密度介质下的浮力不同，对力传感器产生的反作用力也不同，所以，通过测量反作用力的大小，可以确定浮子所在位置是在空气中、液位(液面位置)或界面(液体间界面)上。因此，精确测量液位的前提是力传感器能够精确感知浮力的变化。
为了精确感知浮力变化，一般要求测力传感器精度高，可靠性高，并且性能稳定。就现有液位计来说，通常所用的力传感器一般采用如下结构，即将应变片(应变电阻)以胶粘方式固定于弹性体上，组成力传感器。这种结构的力传感器在长期的使用过程中，由于电机的运动会对其产生震动冲击，所以频繁的震动容易造成应变片从弹性体上脱落，或者，由于胶结部分变硬而失去弹性功能，从而造成力传感器测量不准确甚至失效。国外有用于伺服液位计上的力传感器，是采用独有的技术，且结构非常复杂，难于制造。
发明内容
本实用新型所要解决的主要技术问题是，提供一种新的液位计，其力传感器使用可靠且精度较高，而且结构简单，从而可以实现力的高精度测量。
为解决上述主要技术问题，本实用新型提供了一种新的液位计，其包括浮子、悬挂件、轮毂、电机及力传感器，其中所述的力传感器为一线性位移传感器，其具有一固定部及一移动部，该液位计还包括一悬臂式板簧，其一端为固定端，另一端为浮动端，所述线性位移传感器的移动部与所述板簧的浮动端连接，电机通过连接件与板簧连接。
其中，所述连接件包括一连接杆及一连接线，连接杆一端固定于电机上，另一端与连接线连接，连接线的另一端与板簧连接。
其中，所述线性位移传感器为一电容式线性位移传感器，所述的固定部为电容器的静极片，所述的移动部为电容器的动极片。
其中，所述线性位移传感器为电涡流式线性位移传感器，所述的固定部为一线圈，所述的移动部为一金属涡流板。
其中，所述线性位移传感器为差动电感式线性位移传感器，所述的固定部为电感器的线圈，所述的移动部为电感器的导磁体。
采用上述方案，本实用新型具有如下有益效果一、由于该液位计采用了连接件及一端固定的板簧，传感器固定于板簧的浮动端，所以，这种测力结构连接和使用非常可靠，不存在应变片脱落的问题。
二、这种液位计不存在胶结部分及弹性体的老化变硬问题，其测量结构稳定可靠。
三、该液位计利用板簧等结构，巧妙地将线性位移传感器引入对浮力的感知和测量中，由于线性位移传感器的传感精度比原来的传感器要高，所以该液位计可以实现高精度的浮力测量，并进而提高液位测量的精度。
以下结合附图，详细说明本实用新型的具体实施方式
。
图1为本实用新型第一实施方式的结构示意图，其中所述的传感器为电容式线性位移传感器；
图2为本实用新型第二实施方式的结构示意图，其中所述的传感器为电涡流式线性位移传感器；图3为本实用新型第三实施方式的结构示意图，其中所述的传感器为差动电感式线性位移传感器。
图中件号说明1—浮子；2—钢带；3—穿孔；4—光电开关；5—轮毂；6—磁离合盘；7—步进电机；8—轴；9—支架；10—板簧；11—动极片；12—静极片；13—拉杆；14—拉线；15—金属涡流板；16—线圈；17—铁芯体；18—线圈。
具体实施方式
参见图1，示出了本实用新型的第一实施方式。
该液位计包括一轮毂5，一磁离合盘6，及一步进电机7，轮毂5与磁离合盘6安装在一起，步进电机7通过轴8与磁离合盘6连接。
该液位计的轮毂端设有液位信息采集装置，步进电机端设有平衡力感测装置。本实用新型是对液位计的平衡力感测装置所作的发明创造。
先说该液位计的轮毂端。轮毂5上卷绕有一钢带2，钢带2下端连接有浮子1。钢带2上沿纵向等距设有一排穿孔3，钢带2旁边设有一光电开关4。当钢带2随浮子1上、下移动时，其上的穿孔3可以正好从光电开关4的相应位置通过，从而光电开关4可以感知到该穿孔3。该带有穿孔3的钢带2与光电开关4共同构成本实用新型所述液位计的液位信息采集装置。所述的穿孔3也可以是以其它规则方式布置于钢带上，光电采集器读取到与之对应的不同的穿孔3，则表示浮子位于某一高度的位置，这样，通过钢带上的穿孔3的编码信息，就可以知道浮子的位置。
现在，再来看该液位计的步进电机端。步进电机7的右端具有一拉杆13，拉杆13的的另一端通过一拉线14与一板簧10连接。板簧10的左端固定于一支架9，其右端与一线性位移传感器相连。在本实施例中，所述线性位移传感器具体采用的是一种电容式线性位移传感器，其具有一动极片11及一静极片12。其中动极片11固定于板簧10的右端。由于浮子1、钢带2、轮毂5、磁离合盘6、轴8、步进电机7、拉杆13、拉线14及板簧10构成一力平衡体系，所以浮子1相对液位距离发生变化时，其所受浮力也发生变化，这种浮力的变化将反映到板簧10，进而使动极片11与静极片12之间的距离发生变化，从而，该电容式线性位移传感器将能感知到该变化。由于由动、静极片11、12之间距离变化引起的电容式线性位移传感器感知的电信号的变化与浮子1所受浮力具有固定的对应关系，所以通过该装置还可精确测量浮子所受浮力。
参见图2，示出了本实用新型第二实施例，为简便起见，仅示出了轴8及其以后的部分。其中，与第一实施例不同的是，所述线性位移传感器为电涡流式线性位移传感器，其包括一金属涡流板15及一线圈16。所述金属涡流板15为移动部，固定于步进电机7的后端，所述线圈16为固定部。当浮子所受浮力变化时，这种变化将反映到板簧10，进而使金属涡流板15与线圈16之间的距离发生变化，并在金属涡流板15表面产生电涡流，该电涡流的涡流磁场将作用于线圈16，从而，该电涡流式线性位移传感器将能感知到这种距离变化。由于由金属涡流板15与线圈16之间距离的变化引起的电涡流式线性位移传感器感知的电信号的变化与浮子1所受浮力具有固定的对应关系，所以通过该装置可精确测量浮子1所受浮力。
参见图3，示出了本实用新型第三实施例，为简便起见，也仅示出了轴8及其以后的部分。其中，与前述实施例不同的是，所述线性位移传感器为差动电感式线性位移传感器，其仅示出了一铁芯体17及一线圈18，铁芯体17作为导磁体，位于线圈18中，并作为移动部，固定于步进电机7的后端，线圈18则为固定部。当浮子所受浮力变化时，这种变化将反映到板簧10，进而使铁芯体17与线圈18之间的距离发生变化。此时，该差动电感式线性位移传感器通过线圈18，将能感知到这种距离变化。由于由铁芯体17与线圈18之间距离的变化引起的该差动电感式线性位移传感器感知的电信号的变化与浮子1所受浮力具有固定的对应关系，所以通过该装置可精确测量浮子1所受浮力。
下面详细描述该液位计的工作过程。
步进电机7转动，通过轴8带动磁离合盘6旋转，磁离合盘6进而带动轮毂5转动。当轮毂5转动时，钢带2在轮毂5上或卷绕或松开，从而带动浮子1上、下运动。这时，光电开关4将可通过钢带2上的穿孔3读取到浮子1所在的位置。浮子1受重力及浮力的共同作用，将对所述力平衡体系产生一力矩，该力矩将作用于板簧10上。根据阿基米德浮力定律，浮子1在空气中及不同密度液体中时产生的力矩不同，对板簧10的作用力也就不同，线性传感器的移动部(动极片11、金属涡流板15或铁芯体17)与固定部(静极片12、线圈16或线圈18)之间的距离会随浮子1所受浮力的大小的不同而变化。通过测量该距离的变化将达到精确测量浮力的效果。这样，通过对该平衡力的测量结果，或者说，根据线性位移传感器感知的电信号的变化，将可知道浮子1是位于空气中，液位上，还是液体间的界面上。这时，通过所述光电开关4感知的穿孔3的位置，将可得到精确的液位或界面。
实施例仅为说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。凡在不脱离本实用新型原理的范围内对本实用新型所作的的各种修改和变通，都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种液位计，包括浮子、悬挂件、轮毂、电机及力传感器，其特征在于，所述力传感器为一线性位移传感器，其具有一固定部及一移动部，该液位计还包括一悬臂式板簧，其一端为固定端，另一端为浮动端，所述线性位移传感器的移动部与所述板簧的浮动端连接，电机通过连接件与板簧连接。
2.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于，所述连接件包括一连接杆及一连接线，连接杆一端固定于电机或其支架上，另一端与连接线连接，连接线的另一端与板簧连接。
3.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于，所述线性位移传感器为一电容式线性位移传感器，所述的固定部为电容器的静极片，所述的移动部为电容器的动极片。
4.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于，所述线性位移传感器为电涡流式线性位移传感器，所述的固定部为一线圈，所述的移动部为一金属涡流板。
5.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于，所述线性位移传感器为差动电感式线性位移传感器，所述的固定部为电感器的线圈，所述的移动部为电感器的导磁体。
专利摘要本实用新型公开了一种液位计，其包括浮子、悬挂件、轮毂、电机及力传感器，其中所述的力传感器为一线性位移传感器，其具有一固定部及一移动部，该液位计还包括一悬臂式板簧，其一端为固定端，另一端为浮动端，所述线性位移传感器的移动部与所述板簧的浮动端连接，电机通过连接件与板簧连接。该液位计的测力结构连接和使用非常可靠，并可以实现高精度的浮力测量。
文档编号G01F23/22GK2636206SQ0320719
公开日2004年8月25日 申请日期2003年8月7日 优先权日2003年8月7日
发明者范明军 申请人:范明军