专利名称：液面传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量液体罐或容器内液面的装置，具体涉及使用多个串联连接的以横向间隔对形式排列的热电偶的装置，其中各对热电偶中的每一个热电偶位于实质上平行间隔的行中。
背景技术：
目前在很多情况下都希望在一定程度上监视液体罐或类似容器内的液面。例如监视机动车、内燃机或者油箱内的不同的液面，监视泵或者压缩机内的油面，甚至监视用于诸如娱乐车或者娱乐船的水池内的水面。在所有的这些情况下都希望液面传感器能够在一段持续时间内提供可靠和精确的液面指示，而不需要对其进行周期维护。在多种情况下，液面传感器必须能够承受不同级别的振动、热或者其它的恶劣环境因素，并且必须承受空间限制。另外，在利用例如封闭式压缩机的密封容器时，希望例如穿过容器壁的电导线的穿透最少，以便降低泄漏的可能性。
近几年已经开发出了不同类型的用于侦测液面的装置。这种装置可以简单到油箱中通常使用的浮动装置，也可以复杂到电容型传感器和基于微处理器的热电偶传感器。尽管可以使用，但是这些不同类型的传感器对于特定应用具有不同的缺点，例如需要过度的空间容纳可移动的浮标和相关联动装置，制造费用相对较高，产生液面指示信号的电路复杂，对扩展电噪声或者外部电噪声容易出错，不能承受恶劣环境因素等等。
发明内容
本发明通过提供非常可靠的传感器克服了现有技术传感器固有的这些缺点，该传感器结构紧凑，设计简单，并且制造成本低。此外，本发明的传感器可以用各种适当材料封装或者涂覆，使它能够在众多不同的潜在恶劣环境中保持更长的使用寿命。本发明的传感器组合了沿着基底布置的多个第一热电偶和与其邻近的一个适当的加热器。为了补偿环境温度，第二补偿热电偶与每个第一热电偶关联，并且与其横向间隔一定距离。这些热电偶相互串联连接，各个第一和第二热电偶在串联连接中交错布置。第一热电偶提供和该热电偶周围液体性质直接相关的散热速度的指示，第二热电偶根据环境温度提供补偿因数。这种布置不仅使用于测量容器内液面的装置非常简单和可靠，而且还使必须穿过容器壁的导线的数量最少，如果要测量的液体是例如制冷系统的封闭系统的一部分，这一点可能非常重要。
通过结合了附图的下述描述和附加权利要求可以更清楚地理解本发明另外的优点和特征。
图1是根据本发明的位于容器内适于支撑的外壳内的液面传感器的示意图；图2是本发明的传感器的平面图，其中显示了传感器内的信号放大器和电源；图3是显示了对于本发明的五个不同测试传感器组的电压输出和油位的函数关系的图形表示；图4是本发明的传感器中一个示例液面信号调节电路的电路图；图5是说明作为压强函数的输出电压的变化的曲线图；图6是类似图2的平面图，但是示出了根据本发明的传感器的另一个实施例；图7是类似图2的平面图，但是示出了本发明的目前的优选实施例；图8是图7的实施例的后视图；和图9是其中安装有本发明的液面传感器的压缩机的视图。
具体实施例方式
现在参见附图，特别是参见图1，图1中示出了根据本发明的液面传感器10。液面传感器10包括位于通常是中空圆柱形容器14内的印刷电路板12。较佳地，容器14的下端至少是闭合的，并具有打开以进入它的内部相邻各端的一个或者多个孔16、18。孔16使液体能够流入或者流出容器14的内部，而孔18允许气体流入和流出容器14。如图所示，多条导线20从电路板12穿过容器14的上端向外延伸。容器14用于减弱液面的变化，这种变化可能是由于其内容纳液体的容器的移动和/或容纳液体容器内的装置的移动导致的液体晃动而引起的。根据待测液面的液体的粘度、该液体的预期晃动程度和传感器的所需响应度，每端的孔16和18的具体数量及尺寸可以不同。也就是说，增加孔的数量和/或尺寸使传感器能更迅速地响应液面的变化，但可能使由于液体晃动产生的液面瞬变引起的误差更大。与此相似，较少和/或较小的孔将使对液体晃动的灵敏度降低，但是可能增加用于检测液面突然降低所需要的时间。应该注意，除了提供孔16和18或者作为其替代，容器14可以在其一端或者两端都打开，或者，孔16和18可以由一个或者多个插槽替代。容器14可以由任何适合于环境的材料制造，包括例如聚合合成物或者不同的金属。作为替代，容器14可以与其内容纳液体的液体罐的一部分一体地形成，或者作为放置在液体罐内的其它装置的一部分。还应该注意，容器14在某些情况下可以是适当形状的罩形，以充分保护电路板12不被液体溅湿，而液体溅湿电路板12可能导致错误的液面读数，或者如果不需要关心溅湿，整个罩或者整个容器完全可以取消。
现在参见图2，图2中示出了包括相对坚硬的延长基底22的印刷电路板12，基底22上面支持着信号调节电路24、电源电路26、压力传感热电偶组件28和液面传感组件30。基底22可以由多种不同的材料制造，但是较佳地是由具有良好电绝缘性能的材料制造，并且较佳地能够抵抗使用环境的恶化。而且该材料最好相对较薄，以便促进热量从一个表面传送到另一个表面，并加快响应时间。
液面传感组件30包括多个实质上完全相同的加热电阻器32，它们沿着基底22的一侧延伸，相互间隔一定距离并且串联连接。电源电路26通过导线34给加热电阻器32串的一端提供电源，接地线36沿着基底22的边缘延伸到基底22一端的接点38。在接点38附近提供了第二接点40，它包括延伸到电源电路26用于给印刷电路板12提供电源的导线42。第一热热电偶44包括铜线46和康斯坦丁(constantine)导线48之间的接合点。康斯坦丁导线48在基底22的侧面延伸到一个和第二铜导线50在该处连接的点，这种连接形成了第二冷热电偶52。铜线50对角跨越基底22延伸到通常纵向对齐但是与第一热电偶44纵向间隔的点。然后铜导线50连接到另一康斯坦丁导线54，从而形成第二热热电偶56。重复铜导线和康斯坦丁导线的交互互连，从而提供了间隔一定距离的热热电偶的第一纵向延伸阵列和间隔一定距离的冷热电偶的第二纵向延伸阵列，其中第一纵向延伸阵列通常以纵向对齐的方式延伸到邻近的基底22的一条边，而第二纵向延伸阵列通常也以纵向对齐的方式延伸到邻近的基底22的对边。返回导线57从最右侧(如图所示)的热电偶沿着基底22的上边缘延伸到信号调节电路24。
为了促进热量传送到各个热热电偶44、56，在每个加热电阻32的下面可以放置一个铜衬垫58。较佳地，每个电阻器有自己分离的衬垫，这样使纵向相邻的热电偶之间的热传导最小。尽管如果要求的话，铜衬垫58可以位于基底22上相对热电偶44、56和加热电阻32的另一侧，但是热电偶44、56最好位于相应的铜衬垫58和相应的加热电阻32之间，并且和它们电绝缘。在冷热电偶52附近提供了伸长的铜散热条60。如图所示，散热条60包括沿着其长度的多个切口部分62，以便容纳并使它与各个冷热电偶及相关导线间隔开，同时仍然以部分环绕的关系放置该散热器。另外，如果需要或者用于代替散热器60，可以在基底22的与提供了散热器60和热电偶52的一侧相对的另一侧表面上提供另外的伸长铜散热器64。散热器60和64的工作可以使由加热电阻58对冷热电偶52的任何加热影响最小，从而保证冷热电偶能提供精确的和环境温度相关的补偿因数。
还应注意，各个热热电偶和冷热电偶的相对横向位置应沿着平行于待测液面的延伸的直线，以保证给定对的热热电偶和冷热电偶两者在任何给定的时间都同时高于或低于该液面表面。各对热热电偶和冷热电偶44、52之间的横向间距应该足够大，以使和热热电偶44相关的电阻58对冷热电偶52的加热最小。各对热热电偶和冷热电偶44、52之间的纵向间距可以根据需要而不同，以提供不同的液面检测精度，但是它们应该充分地间隔开，以使纵向相邻的热电偶之间的热传送最小。印刷电路板12中可以包括任何数量对的热热电偶和冷热电偶，并且对其长度可以进行选择，以保证有足够数量和间距的热电偶能够覆盖要检测的液面的所需范围并达到所需的液面分辨率级别。
在工作时，每个热热电偶44、56将产生一个电势，其大小取决于热电偶温度。假设例如图2所示的传感器具有一系列的六个热热电偶44、56，当探针未浸入液体时产生的总电压是由单个热热电偶44产生的电势的六倍。然而，如果有一个热热电偶浸入液体内，由于和气态流体相对的液体所提供的更高的热传导效率将使加热电阻58对浸入的热电偶的加热降低，从而产生一个较低的电势。由于热热电偶44、56串联互连，由每个热电偶产生的电势将累加，而其结果信号则指示热电偶的温度以及它们在气体或者液体环境中的存在。
但是，由每个热热电偶44、56辐射的热的数量与因此它们可能产生的电势也受环境温度的影响。因此必须为每个热热电偶提供一个冷热电偶52。如上所述，每个冷热电偶52的铜导线和康斯坦丁导线之间的方向和每个热热电偶44、56的铜导线和康斯坦丁导线之间的方向相反。这样导致每个冷热电偶52产生一个与相关的热热电偶44产生的电势极性相反的电势。而由于冷热电偶52是与热热电偶44、56串行连接的，将从由热热电偶44、56产生的电势中减去这个极性相反的电势。冷热电偶52的电势值小于由热热电偶44、56产生的电势，这是因为加热电阻使热热电偶的温度保持为高于环境温度。因此，可以理解，由热热电偶和冷热电偶产生的电势之和将形成一个合成电势，它是传感器12浸入的液体中液面的指示，并且该信号被校正以适应环境温度的变化。
如上所述，由热电偶44、52、56产生的合成信号被提供给信号调节电路24。信号调节电路24可以包括用于放大热电偶输出信号的放大电路以及用于减少电噪声等的适配滤波器。在任何情况下，合成信号从信号调节电路24通过导线66输出到接点68。指示液面的合成信号可以从接点68提供给用于监控由印刷电路板12检测的液面的适当的遥测指示装置。
图3示出了本发明的五个样品传感器的检测结果，以确定封闭式压缩机中的油位。正如这些特定样品所示，提供了能指示大至大约6厘米的相对宽的量程上的油位的相对稳定和精确的信号。正如可以从这个图上看到的那样，由热电偶产生的信号和油位变化几乎呈线性关系。如果需要，可以通过改变单独的加热电阻的值而不是利用实质上相同的值对合成信号进一步线性化。另外，分辨率的等级可以通过选择电阻器和热电偶的间隔而改变。
虽然使用串行连接的热电偶提供了具有高分辨率和优良信噪比的输出信号，但是输出信号典型地是在1-4mV的范围内。如上所述，因此通常希望放大这个输出信号，而图4以70表示的一个适当的放大器电路可以完成输出信号的放大。如图所示，仪器用放大器701包括通过导线702提供给和地704连接的负荷电阻703的输出。图2的端子68提供和电阻器703两端的电压降相等的输出信号。来自热热电偶和冷热电偶44、56、52的信号通过导线46和57提供给放大器701。包括电阻器705和706的分压电路在导线57上建立了一个共模电压。电阻707连接放大器701的导线708、709，并且建立典型地位于500-1000mV/mV范围内的增益。电容器710也连接到放大器701，并且用作电路24的电源去耦装置。这个或者另一个适当的放大电路可以作为信号调节电路24的一部分组合到印刷电路板12中。
另外，为了保证液面读数的精确和稳定，精密地调节(较佳地是±1％)提供给电阻串的电压和因此流过的电流非常重要。如果需要，这一点可以通过在电路板12上提供适当的电源调节电路25轻易地实现，或者作为替代，如果需要可以给电路板12提供一个遥控电源。
应该指出，放大电路和稳压电源26电路可以轻易地集成在位于图2所示的基底22的一端的传感器自身中，对于特别应用所需的任何另外的信号调节电路也可以集成到基底22中，或者作为替代，信号调节电路和任何所需的这样的电路可以远离传感器放置。
液面传感器12特别适合于检测封闭式压缩机内的油位。在这种应用中，传感器可能需要承受可能损害输出信号与液面的相关性的大范围变化的压力。相关性的损害是因为较高压力的给定气体从热电偶导热的速度比较低压力的相同气体更快。因此在一些应用中，可能希望提供液体容器内的环境压力的信号指示。这可以通过结合与加热电阻58平行的其它加热电阻74以及具有和加热电阻之间的良好热传递关系但是与其电绝缘的另外的热热电偶76实现。另外，为了补偿不同的环境温度，提供了和热热电偶76横向间隔的一个附加冷热电偶78。较佳地，在加热电阻74的下面放置一个类似于铜衬垫58的铜衬垫80，并且在热电偶78的下面放置一个铜散热器82。如前所述，铜衬垫80和散热器82具有和电阻器74以及热电偶76和72的良好的热传导，并且和它们电绝缘。各个铜衬垫80和散热器82的工作实质上与上述衬垫58和散热器60以及64的工作是相同的。如前所述，在热电偶76和78之间提供了一个康斯坦丁导线84，铜导线86和88向外延伸到各个接点90、92。
热热电偶和冷热电偶76和78以上述类似的方式工作。更具体地说，电阻80将热量传送到热电偶76，热热电偶76将产生指示其温度的电势。电阻80对热电偶76的加热将由辐射或传送到周围的气体环境的热量补偿。热量传送给周围气体的速率取决于气体的压力。也就是说，当周围气体的压强更高时，传送的热量更多，因此由热热电偶76产生的电势将随着压力增加而减少。在图5中以曲线示出了这个情况，其中线条94指示在不同的气压下在传感器12的端子90和92两端上的输出电压。同样如上所述，冷热电偶78将提供指示环境温度的极性相反的电势，从而减少端子90和92两端上的净电压输出，以补偿环境温度的变化。图5的曲线示出了一种最坏情况，其中所有的液面指示热电偶都暴露在气体环境下(即液面是在最低对的热电偶的下面)。在这些情况下，由线条95表示的液面信号将跟踪来自压力指示电路的信号。随着浸入液体的热电偶对的数量的增加，压力变化的效果将减少，因此线条95接近直的水平延伸线。
因此，显而易见，本发明的传感器也可以将来自端子90、92的指示液体液体罐内的环境压力的输出信号提供到一个远程位置，并且也可以用于包括提供过压告警或者产生液面指示信号的校正系数的多种目的。如果需要特定应用，来自端子90和92的信号可以类似于来自热电偶44、56和52的信号提供给适当的信号调节电路，信号调节电路可以包括诸如在上面参见图4说明的放大电路。这样的放大电路和/或信号调节电路可以组合到电路板12中，或者可以位于一个远程位置。应该注意，热热电偶和冷热电偶76和78应该放在基底22的定位器上，定位器将使它们保持为高于最高的预期液面。当然在不需要关心压力变化的情况下，可以省略这些热电偶和相关电路。
较佳地，将用诸如硅或者环氧涂层的适当的涂料涂覆或者封装印刷电路板12，以保护防止液体溅湿和其它环境因素的影响，并且能避免电位短路。这样的涂料必须具有良好的导热性，同时也必须和组件之间有足够的电绝缘。另外，非常希望该涂料能够防止要检测液面的液体的渗漏，以使由于液体的粘附液滴导致错误读数的可能最小。
还应该注意，热电偶44、56和76最好放置在各个铜衬垫58、80和加热电阻32、74之间，以促进热传递。在这些热电偶、下面的铜衬垫和上面覆盖的电阻之间将提供适当的相对薄的电绝缘薄膜，但是这种薄膜应当具有良好的导热性。另外，加热电阻32、74最好是固定在基底22的分开装配的形式，但是作为替代也可以丝网印刷在基底22上，在这种情况下热电偶44、56、76放在加热电阻的上面但是与其电绝缘。另外，如上所述，建议加热电阻32是实质上相同的并且等间隔布置，但这不是强制性的。作为替代，各个电阻的数值可以不同，以产生比图3所示的更线性的关系，和/或如果需要，它们之间的间隔可以不同，以在特定的液面范围产生更高的分辨率。
还应该注意，虽然图2所示的传感器的右端浸在液体中，导线从其上端延伸，但是这个装置可以颠倒，这样电源和信号传导线从其下部向外延伸，但在这种情况下必须重新定位压力传感电路以保持它在液面上方。有可能需要进行这种布置，以避免导线作为液体绳引导液体向下流过印刷电路板12。本发明的传感器可以适当地支撑在如上所述的一体形成或单独形成的容器内，或者作为替代，如果需要，对于给定情况它可以打开地支撑在所需的容纳液体的液体罐内。
在一些情况下，可能需要仅仅将传感器本身放置在液体容器内，而将电源和信号调节部分放置在一个远程位置。因此，在图6中示出了总体以96表示的本发明的另一个实施例。传感器96包括延长的基底98，在基底98上安装有加热电路100和热电偶电路102。
加热电路100包括一对适配电源可以连接到其上的输入端104、106，不言而喻，电源能够如上所述精密调节动力供应。在此实施例中，单独的加热电阻由在接点110和112之间延伸的适当的电阻加热线108代替。铜和具有高导电性的其它类似材料可以用来制造在接点110和112以及相关端子104和106之间的延伸导线。
热电偶电路102包括第一端子114，铜导线116从第一端子114延伸到第一热热电偶118。康斯坦丁导线120从第一热热电偶118穿过基底98横向延伸到第一冷热电偶122。然后另一铜导线124对角穿越基底98的宽度延伸到第二热热电偶126，康斯坦丁导线128从第二热热电偶126横向穿过基底98延伸。正如上面参考印刷电路板12所说明的那样，将这种结构重复所需次数，以提供所需数量的沿着基底98间隔排列的串行连接的热电偶对。然后铜导线130从最低的热电偶纵向沿着基底98延伸到与端子114相邻的第二端子132，以完成该电路。然后将适当的导线连接到端子114和132，以将合成信号传送到一个远程位置。如果需要，可以在基底98的一端或者两端提供适当的散热器，如上所述它们具有良好的热关系，但是与冷热电偶行电绝缘。另外，如果需要，可以在加热线118下方的热热电偶覆盖在其上的一个点放置铜衬垫。另外，在热热电偶118、126和加热线108之间将放置适当的电绝缘导热材料，以防止它们之间短路。加热线108也可以网印在它上面。作为替代，可以使用离散的加热电阻代替加热线108。如果需要，还可以在基底98上提供如上所述的压力传感电路。
传感器98的工作实质上与上面关于印刷电路板12说明的相同。另外，如上所述的各种可选特征和修改同样也可以适用于传感器96。
现在参见图7和图8，以134示出了本发明的优选实施例。除了下面的例外，电路板或者传感器134类似于电路板12。用于调节和/或放大来自液面传感热电偶的信号的第一信号调节电路136位于基底138的一侧141，用于调节和/或放大来自压力传感热电偶的信号的第二信号调节电路140位于基底138的相反一侧142。另外，形成压力传感电路的加热电阻144、热热电偶146和冷热电偶148也位于基底138的一侧142。此外，在这个实施例中不包括与各个加热电阻32和74相关的铜衬垫58和80。最后，电路板134不集成一个完整稳压电源，而是由一个远程稳压电源提供动力供应。电路板134的剩余部分实质上与电路板12的相应部分相同，因此它的相应部分由最初的相同标号表示。电路板134的工作在所有的其它方面实质上与在上面参考电路板12描述的工作相同，并且上面讨论的各种选择和修改可以集成到传感器134。
如图9所示，可以包括任何一种上面说明的电路板的传感器10很适合在封闭式压缩机150中使用。压缩机150包括外壳152，在外壳152内放置了电动压缩机组件154和在外壳152下部的油箱156，油箱156用于提供油来润滑电动压缩机组件154。传感器10固定到电动压缩机组件154，并且使其显著地浸入到油箱156容纳的油中，并且因此提供指示油箱156内的油位的信号。应该注意，如果需要，传感器10可以连接到一个适当的远程装置，以响应外壳152内的油面已经降低到预定的最小值的指示，发出告警声音或者断开压缩机电源，或者同时发出告警声音和断开压缩机电源。另外，也可以利用传感器10指示液面超出预定的最大值，以及执行上述类似或者相同的功能。
现在可以理解，本发明的液面传感器提供了相对简单的和可靠的用于确定事实上任何液体罐内的液面的装置。优于加热电阻和传感电路彼此独立，本发明的液面传感器可以提供液面的持续监控。这种传感器很适合于经济型制造和空间有限的情况。此外，这种传感器可以使用宽范围的分辨率检测液面，甚至可以在要检测的液面范围的特定部分增加分辨率。
虽然为了说明本发明的上述优点和特征公开了本发明的优选实施例，但是可以理解，在不背离本发明的适当范围或附加权利要求的清楚含意的情况下，可以对本发明进行改进、变化和修改。
权利要求
1.一种液面传感器，包括具有纵轴的基底；以纵向间隔关系位于所述基底一侧的多个第一热电偶；以彼此纵向间隔关系位于所述基底的所述一侧的多个第二热电偶，所述多个第二热电偶的每个热电偶和所述多个第一热电偶的每个热电偶横向间隔；所述第一和第二热电偶交错互连；用于增加所述多个第一热电偶的每个热电偶的温度的热源；所述传感器适合于位于容纳一定量液体的液体罐内并使基底部分地浸入所述液体中，以使所述多个第一和第二热电偶配合生成指示所述液体罐内的液面的信号。
2.根据权利要求1所述的液面传感器，其中所述多个第二热电偶生成指示环境温度的补偿信号。
3.根据权利要求2所述的液面传感器，其中所述多个第一热电偶生成第一极性的信号，而所述多个第二热电偶生成相反极性的信号。
4.根据权利要求1所述的液面传感器，其中所述热源包括多个间隔排列的加热器。
5.根据权利要求4所述的液面传感器，其中所述加热器包括离散的电阻器。
6.根据权利要求1所述的液面传感器，其中所述传感器包括串联连接的用于生成指示所述液体罐内压力的信号的第三和第四热电偶。
7.根据权利要求6所述的液面传感器，进一步包括对第三热电偶加热的热源。
8.根据权利要求1所述的液面传感器，进一步包括传递所述多个第二热电偶热量的散热器。
9.根据权利要求1所述的液面传感器，进一步包括用于向所述热源提供电能的稳压电源。
10.根据权利要求9所述的液面传感器，其中所述电源位于所述基底上。
11.根据权利要求1所述的液面传感器，其中将来自所述热电偶的所述信号提供给信号调节电路。
12.根据权利要求11所述的液面传感器，其中所述信号调节电路包括放大器。
13.根据权利要求11所述的液面传感器，其中所述信号调节电路位于所述基底上。
14.根据权利要求1所述的液面传感器，进一步包括一个用于防止液体溅湿所述传感器的护罩。
15.根据权利要求14所述的液面传感器，其中所述护罩包括一个容器，所述基底支持在所述容器内，所述容器支持在所述液体罐内并使基底部分地浸入所述液体中。
16.根据权利要求15所述的液面传感器，其中所述容器在它的相邻的相反端具有开口，从而使所述液体可以流入和流出所述容器。
17.根据权利要求1所述的液面传感器，其中所述对的所述多个第一和第二热电偶的所述相应热电偶沿着通常平行于所述液体表面的直线延伸。
18.一种液面传感器，包括具有纵轴的基底；以纵向间隔关系位于所述基底一侧的多个第一热电偶；以彼此纵向间隔关系位于所述基底的所述一侧的多个第二热电偶，所述多个第二热电偶的每个热电偶和所述多个第一热电偶的每个热电偶横向间隔；所述第一和第二热电偶交错互连；用于增加所述多个第一热电偶的每个热电偶的温度的热源；和位于所述基底上所述多个第二热电偶附近的散热器；所述传感器适合于位于容纳一定量液体的液体罐内并使所述传感器部分地浸入所述液体中，以使所述多个第一和第二热电偶配合生成指示所述液体罐内的液面的信号。
19.根据权利要求18所述的液面传感器，其中所述多个第一热电偶的每个热电偶在其位置高于所述液体的表面时生成第一尺度信号，当其位置低于所述液体的所述表面时生成第二尺度信号，所述第一和第二尺度信号之和指示所述液体罐内的液面。
20.根据权利要求19所述的液面传感器，其中所述多个第二热电偶生成指示所述容器内的环境温度的信号。
21.根据权利要求20所述的液面传感器，其中所述第一尺度信号大于所述第二尺度信号。
22.根据权利要求18所述的液面传感器，其中所述散热器位于所述基底的相对一侧。
23.根据权利要求18所述的液面传感器，进一步包括封装所述传感器的导热电绝缘涂层。
24.根据权利要求23所述的液面传感器，其中所述涂层不沾所述液体的液滴。
25.根据权利要求18所述的液面传感器，其中所述热源包括一个延长的电阻加热器。
26.一种用于确定沿着其长度的液面的液面传感器，包括伸长的衬底；以纵向间隔关系位于所述基底上的多个第一热电偶；以纵向间隔关系位于所述基底上的多个第二热电偶，所述多个第二热电偶的每个热电偶和所述多个第一热电偶的每个热电偶横向间隔；所述第一和第二热电偶交错互连；多个加热元件，所述多个加热元件的各个加热元件位于所述多个第一热电偶的各个热电偶附近；当所述基底至少部分地浸入所述液体时，所述多个第一和多个第二热电偶配合生成指示沿着所述基底长度的液面的信号。
27.根据权利要求26所述的液面传感器，其中所述传感器适合于以所述基底的纵轴沿着所述液面变化的方向延伸的方式放置在所述液体罐内。
28.根据权利要求26所述的液面传感器，进一步包括一个护罩，所述护罩可以减弱所述基底周围区域中的所述液体的晃动，从而使错误的液面误差最小。
29.根据权利要求26所述的液面传感器，其中所述多个第一热电偶位于一个纵向延伸的行上，所述行的长度等于或者大于待测液面的所需变化范围。
30.根据权利要求26所述的液面传感器，其中所选择的所述加热元件能将热量传导到所述多个第一热电偶的每个热电偶并且和它们电绝缘。
31.根据权利要求26所述的液面传感器，其中所述传感器包括串联连接的用于生成指示所述液体罐内压力的信号的第三和第四热电偶。
32.根据权利要求26所述的液面传感器，进一步包括对所述第三热电偶具有加热关系的热源。
33.一种用于提供所述传感器浸没在其中的液体的液面指示信号的液面传感器，包括具有上端和下端的伸长的基底；沿着所述基底的长度间隔排列的一系列第一热电偶；沿着所述基底的长度间隔排列的一系列第二热电偶，所述一系列第二热电偶的每个热电偶和所述一系列第一热电偶的每个热电偶横向间隔；所述一系列第一和第二热电偶交错互连；从邻近的所述基底下端延伸到位于最接近所述基底上端的所述一系列第一热电偶之一的第一电导线，和从邻近的所述基底下端终止在位于最接近所述基底下端的所述一系列第二热电偶之一的第二电导线；和用于加热所述一系列第一热电偶的每个热电偶的热源，所述热源具有位于临近所述基底下端的电连接，所述一系列第一和第二热电偶配合提供所述基底浸没在其中的液体的液面的信号指示；连接到所述基底上的所述电连接以给所述热源提供电源的电源导线，以及电连接到所述第一和第二电导线用于向远程指示器传送所述信号的信号传送导线，所述电源导线和所述信号传送导线从所述基底延伸，从而避免将液体传递到所述基底的高出液面的部分。
34.一种用于提供所述传感器浸没在其中的液体的液面指示信号的液面传感器，包括伸长的基底；以纵向间隔关系位于所述基底上的多个第一热电偶；以彼此纵向间隔关系位于所述基底上的多个第二热电偶，所述多个第二热电偶的每个热电偶和所述多个第一热电偶的每个热电偶横向间隔；所述第一和第二热电偶交错互连；用于增加所述多个第一热电偶的每个热电偶的温度的热源；覆盖在所述多个第一和第二热电偶和所述热源上的涂层，所述涂层不沾高于所述传感器浸没在其中的液体的液面的液体，所述多个第一和第二热电偶配合提供所述传感器浸没在其中的液体的液面的精确信号指示。
全文摘要
本发明公开了一种改进的液面传感器，其中提供了简单和可靠的用于准确确定液体罐内液体液面的装置。本发明的传感器使用了多个以对的形式分组的热电偶(44、56)，它们沿着通常在液体液面变化的方向延伸的直线间隔排列。每一对的第一热电偶相对靠近用电提供能量的加热器(32)，而每一对的第二热电偶和加热器间隔开。热电偶串联连接，并生成直接指示沿着传感器的液体液面的信号。另外，在该液面传感器中还可以集成一个压力传感电路(28)。
文档编号G01F15/02GK1496477SQ02806441
公开日2004年5月12日 申请日期2002年3月14日 优先权日2001年3月15日
发明者伯尔德·齐默曼, 大卫·W·雷诺兹, 理查德·E·韦尔奇, 汉克·E·米勒, E 韦尔奇, E 米勒, W 雷诺兹, 伯尔德 齐默曼 申请人:热力蒂思科有限公司