[发明专利]热敏式数字物位传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种物位传感器，具体来讲，是一种利用热敏性元件测量物料位的热敏式数字物位传感器。

背景技术

现有物料位检测技术和产品有“超声波传感器”。如CN2148949的“自适应超声波液位仪”发明专利，该产品是超声波发射和接收装置。在测量物位时，将仪器安装在远离物料面的上方，向物料面发射和接收超声波，再测量超声波的反射波长和周期，测出物料面距仪器的距离，从而测定物料位。该产品主要用于宽阔场面的物料位探测，适用范围较窄。

“压力式传感器”。随着半导体技术的发展，半导体表面扩散工艺在传感器平衡电桥的制作中，得到了广泛应用。扩散硅压力传感器是利用物料重力的压强原理，在物料仓下检测压强或重量来换算料仓料位。

“电容式物位传感器”。该传感器结构是依靠电容原理而制作的。电容是由两极板和介质构成的，改变介质将改变电容量。物料作为电容的介质，物料淹没传感器越多，介质填充也越多，电容量越大。通过检测电容量的大小，来检测物料位。该产品主要由西德、日本和加拿大生产，目前国内也有厂家生产。

“重锤式料位计”。其结构原理是电机通过绳轮提放重锤。初始时重锤静止在料位量程上限位。开始探测时，电闸释放，重锤下降，电机被动地由重锤反拖旋转。探测过程中重锤匀速下降，电机轴端的速度传感器实时地将信号反馈到主控板上的速度比较电路。速度的快或慢，主控板均能发出信号给三相交流模块。三相交流模块通过控制其导通角来控制电机转矩(电机旋转方向与重锤下降时绳轮旋转方向相反)，以平衡重锤下降时对绳轮产生的转矩。当重锤下降速度较快时，电机转矩增加，平衡重锤下降时对绳轮产生的转矩，使重锤下降速度减小，反之亦然。当重锤触料时，重锤对绳轮的转矩突然下降，瞬时速度降至为零。速度传感器将信号反馈至主控板，主控板通过三相交流模块控制电机使其转矩达到最大，全速提升重锤，同时将料位信号保持下来。提升至料位量程上限位时，电闸吸合，电机断电。此时一个探测过程结束。待延时至一定时间后，又开始下一次探测。与电机轴相连的角位移变送器角开起度与料位量程呈对应关系，因此在探测过程中角位移所发出的信号即为锤位信号。其特点是测量比较准确，但其结构和控制较复杂，难于维护。

“雷达式物位计”。雷达式物位计是近几年来在水泥厂使用较为广泛的物位测量仪，它适用于与测量介质非接触连续测量物料的位置。其测量原理是雷达天线通过很短的脉冲波束的形式发射6.3GHz或26GHz的雷达信号，雷达脉冲接触到介质后被反射回来，雷达脉冲的运行时间与探头到介质表面的距离成正比：

D＝CT/2

式中：D----雷达探头到介质表面的距离

C----光速

T-----脉冲波运行的时间

这种测量方式的优点是测量精度高，受环境和介质影响小，不存在机械磨损和介质腐蚀，使用寿命长。其缺点是价格昂贵，有辐射污染，同时安装的技术性要求高。

上述类似检测物料的传感器很多，但是由于受使用条件等多方面的限制，或者是价格较为昂贵，使其使用范围受到了限制。如“超声波传感器”只能在宽敞无粉尘的条件下使用(因为粉尘也产生反射波)，“压力式物料传感器”只能在具备称重的条件下才能使用，而且它们的共同的特点是模拟量检测方式易受温度、大气压强、电磁波等环境条件的影响，使其传感器的稳定性、可靠性、抗干扰性能无法适应使用条件的要求，应用范围受到了很大的局限性。

物位的测量对于促进生产过程的自动化有着非常重要的意义。物位测量的目的在于正确地测量容器或设备中储藏物质的容量或质量。它不仅是物质消耗量或产量计数的参数，也是保证连续生产和设备安全的重要参数。特别是现代化工业生产过程中生产规模大、反应速度快，常会遇到高温高压易燃易爆强腐蚀性或黏性大等多种情况，对物位的自动检测和控制更是至关重要。随着科学技术的迅猛发展，物料位监测控制已是现代化建建设中的重要组成部分，建材、化工、矿山、冶金、水利、电力等多方面的工业自动化建设中都急待需要解决准确、可靠的物料位自动化检测技术。如煤矿的井下煤仓，水泥厂的生熟料库，发电厂的入炉煤仓等料位检测问题，都直接影响着这些行业的自动化进程。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，适应性强，造价低廉的热敏式数字物位传感器，以解决现有物位传感器受待测物料导电性的影响，使感应电极产生电腐蚀的问题。以使其在石子、沙土、煤炭等粉碎性物料位检测中，能够适应并满足多种使用条件，从而使传感器的稳定性和使用寿命大大提高。