[实用新型]一种射频电容液位传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及液位传感器，特别是一种射频电容液位传感器。

背景技术

  液位测量的方法有很多，在现代工业自动化技术中常用的液位测量方法大约有二十多种，它们可以分为直接测量法和间接测量法两大类。随着现代工业自动化应用程度的深入和应用领域的不断扩大，直接测量法因其就地指示、精度较低且容易产生主观测量误差等缺点逐渐被间接测量法所取代。目前国内外工业自动化生产中普遍采用间接液位测量法，比如浮子式、电容式、超声波式、磁致伸缩式等。

浮子法采用浮子作为液位测量元件，驱动编码盘或编码带等显示装置，或者联接电子变送器用来远距离传输测量信号。该测量方法的优点是成本低廉，但是精度低；超声波法采用换能器将电功率脉冲转变成超声波，射向液面，经液面反射后再由换能器将超声波转换为电信号，从而实现测量液位，该测量方法电路结构简单，但是电子系统部分很难做到微型化，又因超声波的速度受介质的密度、浓度、温度、压力等因素，其测量精度较低；磁致伸缩液位测量法利用稀土超磁材料的维德曼效应、维拉里效应及超导效应，通过液位信息转成时间量，借助对时间量的测量从而得到液位的精确测量，该测量法具有测量范围宽、测量精度高，但是由于该系统较复杂，并且该系统的磁致伸缩材料成本太高，在应用领域受到很大的限制；电容测量法安全可靠、非接触、非损伤、测量阈值宽、结构简单成本适中、测量精度高等优点，而广泛适用于食品行业、石油化工行业、医疗卫生行业、交通运输等各领域。

电容液位测量的目前存在的技术难点有一下几点：1测量结果与介质的介电常数紧密相关，待测液体的不同，需要重新标定待测液体的介电常数以保证测量的准确性；2由于寄生电容，生产工艺，电容检测电路输出信号与电容大小呈现非线性等影响，使得电容式传感器的分辨率和测量范围受到很大的限制。3温度漂移带来的测量误差，较难修正。

电容测量原理，就是借助于测量电容的容值随着液位高度变化的变化量。电容的容值可以转化为电压、脉宽或者相移等易于测量的物理量而测出电容的容值，继而得到液位的变化量。现有的电容传感器一般方形，可以借助平行板电容器的单调函数的数学模型来求解液位的变化量，由于其结构上的问题，制作成本高，测量精度低，误差大，局限性大，使用效果不尽人意，因此，其改进和创新势在必行。 

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种射频电容液位传感器，可有效解决电容传感器制作成本高，测量精度低，误差大，局限性大，使用效果不尽人意的问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括电子舱、传感器体和电容内柱，电子舱装在传感器体上部，传感器体的腔体内中心装有竖直向上的电容内柱，传感器体上部和下部分别有与外部贯通的排气孔和进液孔，电子舱内分别装有电源、用于采集电压信号的信号采集器和用于处理电压信号的信号处理器，电容内柱的上部与信号采集器相连，信号采集器分别与电源和信号处理器相连，信号处理器与装在电子舱外壁上的通信接口相连。

本实用新型结构新颖独特，简单合理，易加工，成本低，可靠性好，精度高，操作方便，使用效果好，是电容传感器上的创新。

附图说明

图1为本实用新型的剖面主视图。

图2为本实用新型图1的A-A向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-2给出，本实用新型包括电子舱、传感器体和电容内柱，其特征在于，电子舱1装在传感器体8上部，传感器体8的腔体5内中心装有竖直向上的电容内柱4，传感器体8上部和下部分别有与外部贯通的排气孔2和进液孔7，电子舱1内分别装有电源9、用于采集电压信号的信号采集器10和用于处理电压信号的信号处理器12，电容内柱4的上部与信号采集器10相连，信号采集器10分别与电源9和信号处理器12相连，信号处理器12与装在电子舱1外壁上的通信接口11相连。

为了保证使用效果，所述的传感器体8内周壁上有隔离层6；

所述的电子舱1下部有连为一体带螺纹的螺头3，螺头旋装在上部有外螺纹的传感器体8上；

所述的电容内柱4为圆柱形。

所述的传感器体8为不锈钢金属外封装，防止待测液体对电子舱和电容内柱4的腐蚀，并且有良好的防震密封保护作用；所述的信号采集器10、信号处理器12和通信接口11均为市售产品（公知技术）。

本实用新型使用时，液体在大气压的作用下，从传感器体8下部的进液孔7进入，信号采集器10通过电容内柱4采集电压信号，并将采集到的原始测量信号传输给信号处理器12；信号处理模块首先对滤除采集信号中的干扰信号，利用微分法将测量信号实现与介电常数无关的算法拟合，根据电压阈值和液位的关系，把液位的测量结果转化为电压的变化量，自动进行精确补偿，输出信号随液位高度呈拟合线性变化，从而确定液位的高度。该电压信号通过通信接口11实现测量信号的数据共享。本实用新型结构新颖独特，简单合理，易加工，成本低，可靠性好，精度高，操作方便，使用效果好，是电容传感器上的创新。