[发明专利]一种金属液体液位检测传感器、检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种金属液体液位检测传感器，其特征在于包括：

置于金属液体(4)中的保护套管(3)；

设置在所述保护套管(3)内的绕线骨架(2)；

绕制在所述绕线骨架(2)上的次级线圈组(7)；

绕制在所述绕线骨架(2)一端的补偿线圈(8)；

以及初级线圈(6)，所述初级线圈(6)均匀绕在次级圈外层和补偿线圈(8)外层，或者所述初级线圈(6)均匀绕在次级圈组(7)的内层和补偿线圈(8)内层；

其中，所述次级线圈组(7)包括至少两组次级线圈，每组次级绕圈分段间隔绕制在所述绕线骨架(2)上呈现奇数个绕线段组，不同组的次级线圈的绕线段组交错设置，所述次级线圈的相邻绕线段组相对于所述绕线骨架(2)反向绕制。

2.如权利要求1所述的金属液体液位检测传感器，其特征在于：

每组次级线圈的每个绕线段组的测量量程和绕线圈数相同，不同组的次级线圈的绕线段组的测量量程和绕线圈数相同。

3.如权利要求2所述的金属液体液位检测传感器，其特征在于：

所述次级线圈组(7)包括n组次级线圈，分别是第1，2，……，n组次级线圈；

第1组次级线圈每两个线圈之间有1个其它组的次级线圈，第2组次级线圈每两个线圈之间有3个其它组的线圈，第n组次级线圈每两个线圈之间有2ⁿ-1其它组的线圈，使每一个线圈在被金属液体(4)淹没时都能产生唯一对应的格雷码。

4.如权利要求3所述的金属液体液位检测传感器，其特征在于：

金属液体(4)所述绕线骨架(2)上开设有引线槽、绕线槽和双直线槽；

所述引线槽用于次级和补偿线圈(8)从绕线槽引出；

所述绕线槽用于绕制次级线圈组(7)；

所述双直线槽用于初级线圈(6)引出绕线槽。

5.如权利要求4所述的金属液体液位检测传感器，其特征在于：

所述中空的绕线骨架(2)内设有铁芯。

6.一种金属液体液位检测装置，包括如权利要求1-5任一项所述的金属液体液位检测传感器，以及与所述金属液体液位检测传感器进行电连接的信号处理机(1)。

7.如权利要求6所述的金属液体液位检测装置，其特征在于：

所述金属液体液位检测传感器进行电连接的信号处理机(1)具体为：所述次级线圈与补偿线圈(8)分别与所述信号处理机(1)电连接。

8.如权利要求7所述的金属液体液位检测装置，其特征在于：

还包括金属探针(9)，所述金属探针(9)与所述信号处理机(1)电连接，用于测量金属液体(4)是否泄漏到所述保护套管(3)内。

9.一种应用权利要求6-8中任一项所述金属液体液位检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)将外套管置于金属液体(4)内，进行标定：

初级线圈(6)通入恒定的交流电流产生激励信号，在激励信号的作用下次级线圈和补偿线圈(8)产生相应的电信号，当某组次级线圈上被金属液体(4)淹没的绕线段组的数目为偶数时，补偿线圈(8)产生的电信号与该组次级线圈产生的电信号之差最小，标记为信号0，当某组次级线圈上被金属液体(4)淹没的绕线段组的数目为奇数时，补偿线圈(8)产生的电信号与该组次级线圈的电信号之差最大，标记为信号1，补偿线圈(8)产生的电信号与各组次级线圈的电位信号之差组成一组二进制数据即格雷码，将各组线圈交错布置，使每一个线圈在被金属液体(4)淹没时都能产生唯一对应的格雷码；

步骤2)据格雷码确定线圈的位置，再结合线圈的轴向距离用计算公式得出金属液体(4)的液位高度。

10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)将外套管置于金属液体(4)内，进行标定：

初级线圈(6)通入恒定的交流电流产生激励信号，在激励信号的作用下次级线圈和补偿线圈(8)产生相应的电信号，当某组次级线圈上被金属液体(4)淹没的绕线段组的数目为偶数时，补偿线圈(8)产生的电信号与该组次级线圈产生的电信号之差最小，标记为信号0，当某组次级线圈上被金属液体(4)淹没的绕线段组的数目为奇数时，补偿线圈(8)产生的电信号与该组次级线圈的电信号之差最大，标记为信号1，各组次级线圈的电位信号组成一组二进制数据即格雷码，将各组线圈交错布置，使每一个线圈在被金属液体(4)淹没时都能产生唯一对应的格雷码；

所述步骤2)中，据格雷码确定线圈的位置，再结合线圈的轴向距离用计算公式得出金属液体(4)的液位高度：

格雷码在信号处理机(18)中显示对应m的个数，m为被完整淹没的次级线圈绕线段组个数的总和；

然后再通过以下计算方法得出金属液体(4)的液位高度：

金属液体(4)液位覆盖传感器每个绕线段组感应信号变化量为E，没有金属液体(4)的情况下，次级线圈感应信号与补偿线圈(8)感应信号差值变化值最小E_min＝0，金属液体(4)次级线圈感应信号与补偿线圈(8)感应信号差值变化值最大E_max，当m为奇数时，利用公式H液位＝m×L+(E_max-E)/E_max×L(m≤n)，当m为偶数时金属液体(4)，用公式H液位＝m×L+E/E_max×L(m≤n)；

其中，所述金属液体(4)液位传感器的满测程为L*n，其中，L为每段绕线段组绕线槽长度，n为多组次级线圈上绕线段组个数的总和。