[发明专利]一种霍尔式电动浮筒液位变送器

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术、传感器技术、检测技术领域，更具体的说，尤其涉及一种霍尔式电动浮筒液位变送器。

 

背景技术

物位测量，是检测与控制技术领域的重要内容之一。其中，液位测量装置更是广泛应用于工业生产中，尤其是过程控制工程领域。液位测量装置的工作原理主要是：当液位变化时，液位传感器中的敏感元件便会产生相应的电信号输出，对该信号进行实时采样和数据处理，便可以获取当前液位变化的高度值；处理后的液位数据，可以通过反馈电路传输至上位机。电动浮筒液位变送器便是一种常见的液位测量装置。

目前，在现有技术中的电动浮筒测量装置中的测量传感器，有以下几种测量原理：

其一，接触式弹性元件测量。扭力管系统采用接触式检测装置，实现机械位移到电信号的转变。采用上述现有技术的接触式检测装置，在测量过程中，位移传感器往往存在机械磨损、易受外界振动影响、精度低、结构寿命短等诸多缺点。

其二，无接触式霍尔测量元件测量。目前霍尔式电动浮筒液位变送器有两种方法，第一种是旋转磁性编码器，该方法为非连续式检测模式，不仅功耗较大，难以在4-20mA环路中使用，而且不能进行连续测量；第二种是利用非线性测量原理进行具体测量和计算。采用上述现有技术的霍尔式电动浮筒液位变送器，在测量过程中，或者功耗大、计算精度低，或由于利用非线性测量原理，导致不仅计算方式复杂、计算精度低，而且计算时间较长、存在系统误差、实时测控效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种霍尔式电动浮筒液位变送器线性测量装置，不仅能够克服现有电动浮筒液位变送器中接触式位移传感器存在的机械磨损大、机械滞后严重、易受外界振动影响、测量精度低、结构寿命低等缺点，而且能克服目前霍尔式电动浮筒液位变送器中霍尔角位移传感器在角位移测量中功耗过大、非连续性测量或由于采用非线性测量原理，导致计算方式复杂、计算精度低、计算时间过长、存在系统误差等缺点；本发明实现了电动浮筒液位变送器的线性、连续和无接触检测和位移数据的高精度反馈传输。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种霍尔式电动浮筒液位变送器，包括：

测量传感器，所述测量传感器包括浮筒、扭力管系统、霍尔传感器组成；所述浮筒包括浮筒室和内浮筒，所述内浮筒沉浸在浮筒室内的液体中，并与所述扭力管系统刚性连接，所述扭力管系统与所述霍尔传感器系统刚性连接；当浮筒室内的液位变化时，所述内浮筒通过所述扭力管系统使所述霍尔传感器输出相应的信号电压；

变送器，所述变送器包括主电路、反馈输出电路组成；所述主电路，用于接收所述霍尔传感器发送的浮筒液位信号，并对浮筒液位信号进行采样与信息处理，以实现浮筒液位位置数据的测量；所述反馈输出电路用于将所述主电路采样处理后的浮筒液位数据传输至所述上位机。

进一步的，所述霍尔传感器包括：

磁钢构件，所述磁钢构件由四部分组成：同心放置的两个圆弧状条形永久磁钢，两个“U”形导磁钢片，磁屏蔽层，加固与保护层。其中，根据设计需求，将2条特殊材料和特定尺寸的磁钢，加工制作成具有同一圆心、不同半径的圆弧形状磁钢体，且2条磁钢所对应的圆弧的弧度均为180度，且均沿圆弧方向充磁；在同一平面上，将2条圆弧状条形磁钢同心放置，并将其中一条磁钢的N极与另一条磁钢的S极内外相对放置，且间隔一定距离；在所述圆弧状条形磁钢的两个端点处，各用一片高导磁率的“U”形导磁钢片将内外两个圆弧状条形磁钢连接，在2条圆弧状的条形磁钢之间形成一个特殊结构的磁场；在上述磁钢结构体的外部是磁屏蔽层；整个磁钢构件被封装成带有180度或360度弧度圆环状沟槽的圆盘体。所述磁钢构件用于产生可进行角位移测量的磁场，在上述180度或360度弧度圆环状沟槽内部是可进行角位移线性测量的磁场。

霍尔探头，所述霍尔探头设置在所述两个圆弧状条形永久磁钢之间，即2条磁钢所在圆的半径之和二分之一的位置；所述霍尔探头被设计为一端密封的中空金属结构体，其外部圆滑呈圆柱状，顶部密封呈半球状，且内部中空，内部侧壁带有固定沟槽，用于固定所述霍尔电路板；所述霍尔探头的底部带有橡胶密封圈和连接法兰，通过螺栓与所述固定连杆相连接固定；所述霍尔元件及其附属电路被焊接于是所述霍尔电路板上，所述霍尔元件用于探测磁场并形成电信号，所属霍尔附属电路的输入输出端口与所述主电路相连接，用于将所述霍尔元件输出的所述模拟电压信号发送给所述主电路；所属霍尔探头用于安装和保护所述霍尔元件及其附属电路和霍尔电路板。