[实用新型]液位传感器系统

说明书

技术领域

本实用新型在以下几个科技领域具有创新：“液位传感器”，“磁性角度传感器”，以及“磁性旋转传感器”，尤其涉及一种能测量容器中液位的液位传感器系统。

背景技术

本实用新型是在现有技术的基础上产生的。布莱克本的美国专利5410913，描述了一个“远程指示液位传感器”，图1便为此专利的一副示意图。布莱克本解决的问题是无需把电子元件放在容器里就可以电子读出容器里的液位。这是通过将一块永磁体放在容器里的装置上来实现的，并且在容器外有电子磁性探测。

具体而言，内部的永磁体设置在弯曲臂上，随着转动杆绕着中心轴扭转，永磁体跟随弯曲臂一起旋转。此时永磁体旋转的直径更大，能达到几厘米。由9个磁传感器所组成的外部圆形阵列对永磁体的运动进行探测。在圆形阵列上以常规的角间距来排放传感器，这样在任何时候只有1个或者2个传感器能探测到永磁体的出现。所描述的磁传感器为磁性舌簧开关。当一薄磁簧片上的磁场力足够大，能使该磁簧片弯曲与第二个电动触点接触的时候，这些电动开关就能产生断开或者闭合的动作。该磁场力是由磁簧片与外加磁场的相互作用下产生的。当外加磁场达到一个特定阈值的时候，磁簧片就会弯曲，使电动开关闭合。当外加磁场比阈值小的时候，磁簧片就不能足够弯曲使电动开关闭合。

在现有技术中已存在一些固态磁开关，这些开关无需任何物理动作，就能电动断开和闭合，也有一些磁开关能探测转动杆的旋转角度。

在现有技术中，也有一些磁传感器能记录转动杆绕其轴旋转的转数。

具体的说，附图中的图1至图3来自于美国专利5410913。图1为一种电子远程控制液位传感器的剖面图。这个传感器系统通过一个孔放置在容器的顶端，在容器腔外有电气连接。这种设计需要容器脱离外界空气，处于一个与外界不同温度和气压的环境当中，这些要求是由其具体应用所决定的。这里显示了该系统的两个主要部分，装置A和装置B，装置A为一机械插座，装置B为一电子传感器模块。这两个装置正常情况下是机械连接在一起的，在这里将它们分开显示，是为了便于观察和解释。

在装置A中的容器壁13和传感器垫板10处有一分界面，在容器壁13上打一个传感器孔12来调整液位传感装置。导管14为液位传感装置上的垂直延长部分提供了一个结构支撑，在导管14上有两个导流孔27、28，通过这两个导流孔，液体就能流进管腔38，这样导管14里面的液位就与容器里的液位39相同。

随着液位39的变化，浮子15沿着Z轴16上下滑动。我们将X轴8和Z轴16的交点设置为我们坐标系的原点，Y轴9垂直指向页面，在图1中没有显示出来。原点在导管底板26的顶端表面上。当液位39在Z＝0以下，浮子15滑动至Z＝0，但由于导管底板26的缘故，不能继续向下滑动。当液位39高于浮子15的高度，对于浮子15位于液位39上方和下方部分的精确计算取决于它们各自比重的比率。因此，只要浮子15的比重比液体的小，它将会竖直漂浮在液面上，这样液位39就在它的顶端和底端之间，如图1中所示。

在可扭转的刚性薄条19的上端粘附了一个永磁体22，该刚性薄条19以直角弯曲，这样当伸出径向以外的弯曲臂21绕旋转轴(Z轴)16旋转时，永磁体22就会进入在固定顶板29中切割的凹槽30里。在传感器垫板10中切割的带孔24，刚性薄条19就能从此孔穿过。上端的凸起环25和下端的导管底板26为刚性薄条19的重量提供了机械支撑。当浮子15沿旋转轴16上下滑动时，刚性薄条19的下端就会绕旋转轴16旋转，但由于存在机械限制，它不能沿轴向上下移动。

浮子15的竖直位置和角位移之间精确的力学关系可由导管14、刚性薄条19和浮子15之间的物理边界来保持。通过使用在浮子15上的滑片20，在浮子15和刚性薄条19之间就形成了一个可滑动的类似于钥匙槽形的槽口。通过使用在导管14上的导轨17以及浮子15上的凹槽18，在浮子15和导管14之间就产生了一个可滑动的凹槽导轨界面，刚性薄条19产生扭转，这样作为离底部的距离Z的函数，其面上的法线方向就能平稳地变化。扭曲的刚性薄条上端部分19’离底部的距离为Z_full，为了满足特定应用的需求，设计者可选择一个合理的旋转角度θ_full。在本图中，相对于刚性薄条19的底端部分，刚性薄条上端部分19’扭转了360°。放有永磁体22的弯曲臂21指向垂直于刚性薄条上端部分19’的法线方向的角度，可以得到永磁体22的旋转角度(严格地来说，永磁体22和刚性薄条上端部分19’一起旋转)和液位39(以及浮子15的Z轴位置)之间的一般线性关系。