[发明专利]一种基于多层环形电容结构的点式液位传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量特定液位点高度的装置，尤其涉及一种基于多层环形电容结构的点式液位传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

点式液位测量在航空、航天等领域应用十分广泛。如在液体火箭发射前，需要进行推进剂的加注，而推进剂的加注量根据具体的发射任务需要进行严格控制，特别是低温推进剂液氢、液氧等，在射前还需要进行补加。推进剂的加注量可以通过点式加注液位传感器加以控制，点式加注液位传感器在几个特征液位点高度处设置敏感元件，当液位到达特征液位点高度时，该处敏感元件发出信号；另外，在推进剂即将耗尽时，需要控制发动机关机，目前，主要是通过在距离贮箱底部特定高度处安装一个耗尽关机液位传感器用于敏感关机液位高度从而发出关机液位信号来实现。因此，有必要对火箭推进剂的特定液位点高度进行测量。

目前，国内液体火箭一般采用常温推进剂四氧化二氮、偏二甲肼和低温推进剂液氢、液氧，常温推进剂的点式液位测量一般采用干簧浮子液位传感器和光电式液位传感器，由于测量方法、测量对象的不同及原材料的限制，上述的前两种方法不适用于低温推进剂的液位测量。低温推进剂的液位测量一般采用电容式液位传感器。电容式液位传感器是一种基于电容原理的液位测量装置，即当液位变化时，引起传感器敏感元件浸泡在液体介质中的高度发生变化，进而引起传感器输出电容变化以达到液位测量的目的。

新一代运载火箭主要采用煤油、液氢和液氧等三种介质作为推进剂。煤油粘度大，具有腐蚀性，液氢和液氧温度极低，推进剂液位测量环境十分恶劣，干簧浮子液位传感器和光电式液位传感器都很难同时满足以上三种推进剂液位测量的要求。电容式液位传感器是一种结构型传感器，可以同时使用在以上三种介质中，其方案简单、通用，结构简单，可靠性高，配套的变换器所采用的电路也比较成熟，可以实现准确、可靠的液位测量。因此，在新一代火箭的液位测量中，均采用电容式液位传感器实现对点式加注液位、耗尽关机液位等点式液位的测量。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述不足，提出一种基于多层环形电容结构的点式液位传感器，该传感器适用于常温和低温非导电液体、耐恶劣环境；且其结构简单、可靠性高、测量精度高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种基于多层环形电容结构的点式液位传感器，该传感器包括连杆组件和外壳；其中，连杆组件包括连杆、电缆支架Ⅰ、绝缘垫、绝缘套、电缆支架Ⅱ、螺母和环形电容组件；环形电容组件包括外环、内环、隔离环、调试垫片和焊片，外环与内环通过隔离环和调试垫片同心安装形成环形电容组件；

外环为2层以上的同心环，同心环的一侧为互成120°角的三个肋板，肋板起支撑作用；同心环的另一侧除最外侧的环，与肋板相对应的位置开有三个开口；在外环的其中一个肋板上加工两个小孔用于使用铆钉铆接焊片；

内环为2层以上的同心环，同心环的一侧为互成120°角的三个肋板，肋板起支撑作用；同心环的另一侧与肋板相对应的位置开有三个开口；在内环的其中一个肋板上加工两个小孔用于使用铆钉铆接焊片；

外环与内环的中心用隔离环和调试垫片进行隔离，环环相扣相互匹配，形成多层环形电容；安装调试垫片的作用是：对多层环形电容在空气中的电容进行调试时，保证电容值在允许的取值范围内；

连杆为一中空的圆柱，圆柱外表面的中间位置有一个一体成型的六角形柱台；柱台的两侧各有一个开孔，连杆的一端带有外螺纹，用于与上端头进行螺纹连接，连杆的另一端带有内螺纹，与螺钉进行螺纹连接，连杆在开孔与柱台之间带有外螺纹，用于与螺母进行螺纹连接；

在连杆的带内螺纹的那一端依次安装电缆支架Ⅰ、绝缘垫、绝缘套、环形电容组件、绝缘垫和电缆支架Ⅱ，最后通过螺母进行固定；其中，安装时，环形电容组件套在绝缘套上；电缆支架Ⅰ和电缆支架Ⅱ上支撑电缆的结构分别与柱台两侧的开口位置相对应；

外壳包括上端头、外圆筒和下端头；

连杆组件中连杆带外螺纹的一端与上端头进行螺纹连接，然后用外圆筒套在连杆组件的外面，并与上端头进行螺纹连接，外圆筒的另一端与下端头进行螺纹连接；连杆的另一端通过螺钉进行螺纹连接将连杆与下端头进行固定；

所述的上端头、下端头和外圆筒上都加工有一些孔，以便于液体的流动；上端头的顶端带有电缆出线口；同时，螺纹连接都用不锈钢丝打保险来防松；

所述的隔离环由绝缘材料制成，调试垫片由绝缘材料制成；

所述的内环与外环由同种金属材料制成；