一种高精度离散型电容式液位传感器的制造方法
【专利摘要】一种高精度离散型电容式液位传感器。本发明涉及传感器领域，具体涉及一种高精度离散型电容式液位传感器。本发明是要解决现有液位量程中特征液位点检测精度要求高，连续液位检测精度相对较低的问题。高精度离散型电容式液位传感器由主电极端子、第一标位片、外绝缘层、第一电极柱、第一电极连接端子、第二电极柱、第二标位片、第三电极柱、第三标位片、第四电极柱、第二电极连接端子、第五电极柱和电极基座组成。本发明提高了传感器在特征液位点的检测精度，同时也输出连续液位检测信号。在应用时，根据具体需要，组装成形。使其应用范围更广，使用更加灵活，整体性价比更高。本发明用于液位检测。
【专利说明】
一种高精度离散型电容式液位传感器
技术领域
[0001 ]本发明涉及传感器领域，具体涉及一种高精度离散型电容式液位传感器。
【背景技术】
[0002]在液体液位检测过程中，既需要对液位连续检测，又需要对某些特征液位点检测。
[0003]在大多数情况下，对特征点液位检测的重要性远远大于连续液位检测。如启动液位、上料液位、停机液位、告警液位，比例配料液位等等。因此，对特征液位点的检测就需要较高的检测精度。由此引出一个问题，特征液位检测精度要求高于连续液位检测精度。
[0004]现有液位传感器均为全量程定精度传感器。在上述问题中，只能按特征点的精度要求选择液位传感器。如此势必使传感器价位提高，进而导致应用系统整体造价攀升。
【发明内容】
[0005]本发明是要解决现有液位量程中特征液位点检测精度要求高，连续液位检测精度相对较低的问题，而提供一种高精度离散型电容式液位传感器。
[0006]本发明一种高精度离散型电容式液位传感器由主电极端子、第一标位片、外绝缘层、第一电极柱、第一电极连接端子、第二电极柱、第二标位片、第三电极柱、第三标位片、第四电极柱、第二电极连接端子、第五电极柱和电极基座组成;所述高精度离散型电容式液位传感器的外表面设置有外绝缘层;所述主电极端子设置在高精度离散型电容式液位传感器的上部，所述主电极端子的下端设置有第一标位片，所述主电极端子和第一标位片通过螺纹连接;所述第一标位片的下端设置有第一电极柱，所述第一标位片和第一电极柱通过螺纹连接;所述第一电极柱的下端设置有第一电极连接端子，所述第一电极柱和第一电极连接端子通过螺纹连接;所述第一电极连接端子的下端设置有第二电极柱，所述第一电极连接端子和第二电极柱通过螺纹连接;所述第二电极柱的下端设置有第二标位片，所述第二电极柱和第二标位片通过螺纹连接;所述第二标位片的下端设置有第三电极柱，所述第二标位片和第三电极柱通过螺纹连接;所述第三电极柱的下端设置有第三标位片，所述第三电极柱和第三标位片通过螺纹连接;所述第三标位片的下端设置有第四电极柱，所述第三标位片和第四电极柱通过螺纹连接;所述第四电极柱的下端设置有第二电极连接端子，所述第四电极柱和第二电极连接端子通过螺纹连接;所述第二电极连接端子的下端设置有第五电极柱，所述第二电极连接端子和第五电极柱通过螺纹连接;所述第五电极柱嵌入在电极基座内。
[0007]原理:本发明在特征液位点位置加装标位片。在液位经过特征液位点时，由于标位片使测量电极表面积突然增大(或减小)，高精度离散型电容式液位传感器电容值发生跳变，使测量信号产生特征性突变，进而准确地识别出特征液位点。提高了高精度离散型电容式液位传感器在该液位点的检测精度。
[0008]本发明的有益效果是:
[0009]1、本发明根据标位片直径与电极柱直径的比例关系，可使特征液位点测量精度较之连续液位测量精度提高I?2个量级。并且，根据标位片直径还可以有所不同，因而，各特征特液位点的检测精度还可有所不同，使应用范围更广，更加灵活。
[0010]2、标位片和电极柱可分体组合，使DPC传感器应用极其灵活。
【附图说明】
[0011]图1为高精度离散型电容式液位传感器的结构示意图；
[0012]图2为所述主电极端子的结构示意图；
[0013]图3为所述主电极端子的俯视图；
[0014]图4为所述第一标位片的结构示意图；
[0015]图5为所述第一电极柱的结构不意图；
[0016]图6为所述第一电极连接端子的结构示意图；
[0017]图7为第五电极柱的结构示意图；
[0018]图8为所述电极基座的主视图；
[0019]图9为高精度离散型电容式液位传感器的使用示意图；其中a为液槽，b为被测液体，Pl、P2和P3为特征液位点，L1、L2和L3为连续液位检测区段；
[0020]图10为高精度离散型电容式液位传感器液位-测量电容变化曲线。
【具体实施方式】
[0021]【具体实施方式】一:结合图1?图8说明本实施方式，本实施方式一种高精度离散型电容式液位传感器由主电极端子1、第一标位片2、外绝缘层3、第一电极柱4、第一电极连接端子5、第二电极柱6、第二标位片7、第三电极柱8、第三标位片9、第四电极柱10、第二电极连接端子11、第五电极柱12和电极基座13组成;所述高精度离散型电容式液位传感器的外表面设置有外绝缘层3;所述主电极端子I设置在高精度离散型电容式液位传感器的上部，所述主电极端子I的下端设置有第一标位片2，所述主电极端子I和第一标位片2通过螺纹连接;所述第一标位片2的下端设置有第一电极柱4，所述第一标位片2和第一电极柱4通过螺纹连接;所述第一电极柱4的下端设置有第一电极连接端子5，所述第一电极柱4和第一电极连接端子5通过螺纹连接;所述第一电极连接端子5的下端设置有第二电极柱6，所述第一电极连接端子5和第二电极柱6通过螺纹连接;所述第二电极柱6的下端设置有第二标位片7，所述第二电极柱6和第二标位片7通过螺纹连接;所述第二标位片7的下端设置有第三电极柱8，所述第二标位片7和第三电极柱8通过螺纹连接;所述第三电极柱8的下端设置有第三标位片9，所述第三电极柱8和第三标位片9通过螺纹连接;所述第三标位片9的下端设置有第四电极柱10，所述第三标位片9和第四电极柱10通过螺纹连接;所述第四电极柱10的下端设置有第二电极连接端子U，所述第四电极柱10和第二电极连接端子11通过螺纹连接;所述第二电极连接端子11的下端设置有第五电极柱12，所述第二电极连接端子11和第五电极柱12通过螺纹连接;所述第五电极柱12嵌入在电极基座13内。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述第一标位片2和第一电极柱4之间设置有第一密封胶液室14，所述第一电极柱4和第一电极连接端子5之间设置有第二密封胶液室15，所述第一电极连接端子5和第二电极柱6之间设置有第三密封胶液室16，所述第二电极柱6和第二标位片7之间设置有第四密封胶液室17，所述第二标位片7和第三电极柱8之间设置有第五密封胶液室18，所述第三电极柱8和第三标位片9之间设置有第六密封胶液室19，所述第三标位片9和第四电极柱10之间设置有第七密封胶液室20，所述第四电极柱10和第二电极连接端子11之间设置有第八密封胶液室21，所述第二电极连接端子11和第五电极柱12之间设置有第九密封胶液室22。其他与【具体实施方式】一相同。
[0023]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:所述主电极端子I由内嵌金属电极1-1、螺孔1-2和端子溢胶槽1-3组成，所述内嵌金属电极1-1的底部中心设置有螺孔1-2，在所述内嵌金属电极1-1的底端两侧设置有端子溢胶槽1-3。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0024]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:所述第一标位片2由标位片上螺杆2-1、标位片下螺杆2-2、标位片绝缘层2-3和标位片内嵌金属盘2-4组成，所述标位片上螺杆2-1和标位片下螺杆2-2分别通过电气连接设置在所述标位片内嵌金属盘2-4的轴心两侧，所述标位片内嵌金属盘2-4的外表面包覆有标位片绝缘层2-3 ；所述标位片内嵌金属盘2-4的厚度小于等于1.5_。其他与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0025]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:所述第一电极柱4由电极柱上溢胶槽4-1、电极柱上螺孔4-2、电极柱内嵌电极4-3、电极柱下螺孔4-4和电极柱下溢胶槽4-5组成，所述电极柱内嵌电极4-3的上部中心位置设置有电极柱上螺孔4-2，所述电极柱内嵌电极4-3的底部中心设置有电极柱下螺孔4-4，在所述电极柱内嵌电极4-3上端的第一密封胶液室14的两侧设置电极柱上溢胶槽4-1，在所述电极柱内嵌电极4-3下端的第二密封胶液室15的两侧设置电极柱下溢胶槽4-5;所述标位片内嵌金属盘2-4的底面积大于等于二倍的电极柱内嵌电极4-3的底面积。其他与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0026]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:所述第一电极连接端子5由连接端子上螺杆5-1、连接端子下螺杆5-2、连接端子绝缘层5-3和连接端子内嵌金属盘5-4组成，所述连接端子上螺杆5-1和连接端子下螺杆5-2分别通过电气连接设置在所述连接端子内嵌金属盘5-4的轴心两侧，所述连接端子内嵌金属盘5-4的外表面包覆有连接端子绝缘层5-3。其他与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0027]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:所述第五电极柱12由第五溢胶槽12-1、第五内嵌电极12-2、第五螺孔12-3和电极接线柱12-4组成，所述第五内嵌电极12-2的上部中心位置设置有第五螺孔12-3，在所述第五内嵌电极12-2上端的第九密封胶液室22的两侧设置第五溢胶槽12-1，所述第五内嵌电极12-2的下端中心位置设置有电极接线柱12-4，所述电极接线柱12-4穿过电极基座13底部的通孔与信号接收端相连。其他与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0028]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:所述电极基座13由安装套13-1和配套螺母13-2组成，所述安装套13-1的下部外表面通过螺纹与配套螺母13-2连接。其他与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0029]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:所述第一标位片2、第二标位片7和第三标位片9的结构相同；第一电极连接端子5和第二电极连接端子11的结构相同；第一电极柱4、第二电极柱6、第三电极柱8和第四电极柱1的结构相同。其他与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0030]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是:所述第一电极连接端子5、第二电极连接端子11、主电极端子1、第一电极柱4、第二电极柱6、第三电极柱
8、第四电极柱10和第五电极柱12的外径相同。其他与【具体实施方式】一至九之一相同。
[0031]上述【具体实施方式】所述标位片上螺杆2-1、标位片下螺杆2-2、连接端子上螺杆5-
1、连接端子下螺杆5-2、安装套13-1和配套螺母13-2均为金属材质。
[0032 ]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0033]实施例一:高精度离散型电容式液位传感器的使用方法:
[0034]—、选型:根据特征液位点检测精度要求和连续液位检测精度要求，选择合适直径规格长度规格；
[0035]二、在第一密封胶液室14、第二密封胶液室15、第三密封胶液室16、第四密封胶液室17、第五密封胶液室18、第六密封胶液室19、第七密封胶液室20、第八密封胶液室21和第九密封胶液室22注入密封胶，将主电极端子I和第一标位片2通过螺纹连接;所述第一标位片2和第一电极柱4通过螺纹连接;所述第一电极柱4和第一电极连接端子5通过螺纹连接；所述第一电极连接端子5和第二电极柱6通过螺纹连接;所述第二电极柱6和第二标位片7通过螺纹连接;所述第二标位片7和第三电极柱8通过螺纹连接;所述第三电极柱8和第三标位片9通过螺纹连接;所述第三标位片9和第四电极柱10通过螺纹连接;所述第四电极柱10和第二电极连接端子11通过螺纹连接;所述第二电极连接端子11和第五电极柱12通过螺纹连接;密封胶液室内气体及多余胶液经溢胶槽排出，去除溢出胶液，安装完毕。
[0036]三、将步骤二组装的高精度离散型电容式液位传感器置于液体容器内，浸在被测液体中；导电液体容器外壁作为另一电极，共同组成电容式液位传感装置；
[0037]四、由“MCU”控制，打开“驱动信号”电路，驱动高精度离散型电容式液位传感器进行液位测量;高精度离散型电容式液位传感器输出信号传输给“信号放大”电路，放大后的信号一部分传输给“比对电路”；“比对电路”依据参考电容C1、C2、C3，在液面经过特征液位点P1、P2或P3时，发出特征液位点信号，传输给“MCU”。放大后的信号另一部分传输给“ADC”，经A/D转换后，数字信号传输给“MCU”，用于连续液位变化信息的处理。如:计算液体消耗量速度、进料速度、比例配料等。两种信号经“MCU”嵌入式软件处理后，输出相应的控制信号，完成测控过程。
[0038]图9为高精度离散型电容式液位传感器的使用示意图；其中a为液槽，b为被测液体，Pl、P2和P3为特征液位点，L1、L2和L3为连续液位检测区段;图10为高精度离散型电容式液位传感器液位-测量电容变化曲线，Cl为PI点液位电容突变值中点，C2为P2点液位电容突变值中点，C3为P3点液位电容突变值中点。从图中可以看出，对于连续液位检测，测量精度将会受到液体温度、密度、电导等因素的影响;但是，对于特征液位检测，同样的影响因素所造成的最大测量误差小于或等于标位片厚度。说明了该型液位传感器所具有的连续液位测量能力和特征液位上的高精度特性。
[0039]本实施可以达成以下结果:1、完成连续液位测量;2、高精度测定特征液位;3、通过特征液位测量，配合MCU软件修正，可以重新标定连续液位测量零点，从而提高连续液位测量精度，进而实现整个实施案的自适应能力。本发明根据标位片直径与电极柱直径的比例关系，可使特征液位点测量精度较之连续液位测量精度提高I?2个量级。
【主权项】
1.一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于高精度离散型电容式液位传感器由主电极端子(I)、第一标位片(2)、外绝缘层(3)、第一电极柱(4)、第一电极连接端子(5)、第二电极柱(6)、第二标位片(7)、第三电极柱(8)、第三标位片(9)、第四电极柱(10)、第二电极连接端子(U)、第五电极柱(12)和电极基座(13)组成;所述高精度离散型电容式液位传感器的外表面设置有外绝缘层(3);所述主电极端子(I)设置在高精度离散型电容式液位传感器的上部，所述主电极端子(I)的下端设置有第一标位片(2)，所述主电极端子(I)和第一标位片(2)通过螺纹连接;所述第一标位片(2)的下端设置有第一电极柱(4)，所述第一标位片(2)和第一电极柱(4)通过螺纹连接;所述第一电极柱(4)的下端设置有第一电极连接端子(5)，所述第一电极柱(4)和第一电极连接端子(5)通过螺纹连接;所述第一电极连接端子(5)的下端设置有第二电极柱(6)，所述第一电极连接端子(5)和第二电极柱(6)通过螺纹连接;所述第二电极柱(6)的下端设置有第二标位片(7)，所述第二电极柱(6)和第二标位片(7)通过螺纹连接;所述第二标位片(7)的下端设置有第三电极柱(8)，所述第二标位片(7)和第三电极柱(8)通过螺纹连接;所述第三电极柱(8)的下端设置有第三标位片(9)，所述第三电极柱(8)和第三标位片(9)通过螺纹连接;所述第三标位片(9)的下端设置有第四电极柱(10)，所述第三标位片(9)和第四电极柱(10)通过螺纹连接;所述第四电极柱(10)的下端设置有第二电极连接端子(11)，所述第四电极柱(10)和第二电极连接端子(11)通过螺纹连接;所述第二电极连接端子(11)的下端设置有第五电极柱(12)，所述第二电极连接端子(11)和第五电极柱(12)通过螺纹连接;所述第五电极柱(12)嵌入在电极基座(13)内。2.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述第一标位片(2)和第一电极柱(4)之间设置有第一密封胶液室(14)，所述第一电极柱(4)和第一电极连接端子(5)之间设置有第二密封胶液室(15)，所述第一电极连接端子(5)和第二电极柱(6)之间设置有第三密封胶液室(16)，所述第二电极柱(6)和第二标位片(7)之间设置有第四密封胶液室(17)，所述第二标位片(7)和第三电极柱(8)之间设置有第五密封胶液室(18)，所述第三电极柱(8)和第三标位片(9)之间设置有第六密封胶液室(19)，所述第三标位片(9)和第四电极柱(10)之间设置有第七密封胶液室(20)，所述第四电极柱(10)和第二电极连接端子(11)之间设置有第八密封胶液室(21)，所述第二电极连接端子(11)和第五电极柱(12)之间设置有第九密封胶液室(22)。3.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述主电极端子(I)由内嵌金属电极(1-1)、螺孔(1-2)和端子溢胶槽(1-3)组成，所述内嵌金属电极(1-1)的底部中心设置有螺孔(1-2)，在所述内嵌金属电极(1-1)的底端两侧设置有端子溢胶槽(1-3)。4.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述第一标位片(2)由标位片上螺杆(2-1)、标位片下螺杆(2-2)、标位片绝缘层(2-3)和标位片内嵌金属盘(2-4)组成，所述标位片上螺杆(2-1)和标位片下螺杆(2-2)分别通过电气连接设置在所述标位片内嵌金属盘(2-4)的轴心两侧，所述标位片内嵌金属盘(2-4)的外表面包覆有标位片绝缘层(2-3);所述标位片内嵌金属盘(2-4)的厚度小于等于1.5_。5.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述第一电极柱(4)由电极柱上溢胶槽(4-1)、电极柱上螺孔(4-2)、电极柱内嵌电极(4-3 )、电极柱下螺孔(4-4)和电极柱下溢胶槽(4-5)组成，所述电极柱内嵌电极(4-3)的上部中心位置设置有电极柱上螺孔(4-2)，所述电极柱内嵌电极(4-3)的底部中心设置有电极柱下螺孔(4-4)，在所述电极柱内嵌电极(4-3)上端的第一密封胶液室(14)的两侧设置电极柱上溢胶槽(4-1)，在所述电极柱内嵌电极(4-3)下端的第二密封胶液室(15)的两侧设置电极柱下溢胶槽(4-5);所述标位片内嵌金属盘(2-4)的底面积大于等于二倍的电极柱内嵌电极(4-3)的底面积。6.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述第一电极连接端子(5)由连接端子上螺杆(5-1)、连接端子下螺杆(5-2)、连接端子绝缘层(5-3)和连接端子内嵌金属盘(5-4)组成，所述连接端子上螺杆(5-1)和连接端子下螺杆(5-2)分别通过电气连接设置在所述连接端子内嵌金属盘(5-4)的轴心两侧，所述连接端子内嵌金属盘(5-4)的外表面包覆有连接端子绝缘层(5-3)。7.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述第五电极柱(12)由第五溢胶槽(12-1)、第五内嵌电极(12-2)、第五螺孔(12-3)和电极接线柱(12-4)组成，所述第五内嵌电极(12-2)的上部中心位置设置有第五螺孔(12-3)，在所述第五内嵌电极(12-2)上端的第九密封胶液室(22)的两侧设置第五溢胶槽(12-1)，所述第五内嵌电极(12-2)的下端中心位置设置有电极接线柱(12-4)，所述电极接线柱(12-4)穿过电极基座(13)底部的通孔与信号接收端相连。8.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述电极基座(13)由安装套(13-1)和配套螺母(13-2)组成，所述安装套(13-1)的下部外表面通过螺纹与配套螺母(13-2)连接。9.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述第一标位片(2)、第二标位片(7)和第三标位片(9)的结构相同；第一电极连接端子(5)和第二电极连接端子(11)的结构相同；第一电极柱(4)、第二电极柱(6)、第三电极柱(8)和第四电极柱(10)的结构相同。10.根据权利要求1所述的一种高精度离散型电容式液位传感器，其特征在于所述第一电极连接端子(5)、第二电极连接端子(11)、主电极端子(I)、第一电极柱(4)、第二电极柱(6)、第三电极柱(8)、第四电极柱(10)和第五电极柱(12)的外径相同。
【文档编号】G01F23/26GK106092260SQ201610393848
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201610393848.4, CN 106092260 A, CN 106092260A, CN 201610393848, CN-A-106092260, CN106092260 A, CN106092260A, CN201610393848, CN201610393848.4
【发明人】李居东, 许兴印, 任雪童, 李伟奇
【申请人】哈尔滨研拓科技发展有限公司