專利名稱：電流法料位測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于料位測量裝置，具體地說，是一種電流法料位測量裝置。
現(xiàn)有料位測量裝置一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，安裝比較困難，且多為單點式測量。若使用現(xiàn)有料位測量裝置實現(xiàn)多點測量以滿足測量精度要求，則由于測量探頭價格較高，使用多測量探頭實現(xiàn)多點測量必然使總成本顯著上升，同時安裝工作量也會顯著增加。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的包括尼龍管1、安裝桿3、插頭座4、分電極板5、分隔桿6、主電極板7，主電極板7通過分隔桿6固定于尼龍管1上，通往主電極板7的導(dǎo)線經(jīng)分隔桿6內(nèi)孔進入尼龍管1內(nèi)孔，分電極板5直接固定在尼龍管1上。通往各分電極板5的導(dǎo)線均通過尼龍管1內(nèi)孔，本裝置由安裝桿3固定在被測物料的容器壁上或直接豎立在被測物料堆中。尼龍管內(nèi)所有導(dǎo)線均通過容器壁2上的插頭座4與外部相連。
本實用新型還采用如下技術(shù)方案電極由兩金屬片構(gòu)成，極板相隔1～10厘米，極板面積為10～90厘米。
主電極板7為一個，分電極板5為一個以上。
尼龍管1上有內(nèi)孔。
分隔桿6上有內(nèi)孔。
本實用新型采用的技術(shù)方案是在相隔一定間距的兩極板上加測量電壓，兩極板間有被測物料則有電流通過兩極板，兩極板間無被測物料則無電流通過。檢測有無電流通過兩極板，即可確定被測物料的位置。
本實用新型的優(yōu)點在于實現(xiàn)物料高度的多點連續(xù)測量，實際使用可多達數(shù)十點，以滿足物料料位測量精度的要求。由于被測各類物料電阻率差異極大，在同樣的測量電壓下，被測電流大小同樣會有極大差異。為了限制測量不同物料時總測量電流的差異，采取在測量電源回路中加串聯(lián)電阻進行限流的辦法予以解決。
本實用新型的檢測器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制作安裝方便。檢測電路僅使用一級運放就可完成電流—電壓的轉(zhuǎn)換和顯示驅(qū)動。顯示部分使用普通的LED發(fā)光二極管。與現(xiàn)有各類料位檢測裝置相比，本實用新型具有很高的性能價格比。現(xiàn)有各類料位檢測裝置往往僅限于單點測量，要實現(xiàn)多點測量只能使用單點測量裝置累加的辦法。而本實用新型特別適用于多點測量，這是現(xiàn)有各類料位檢測裝置所難以比擬的。
具體實施根據(jù)理論和實踐可知，各類物料由于物性和濕度的不同，電阻率差異極大。如石油鉆井工程中使用的重晶石，其電阻率最大可達2.6×109.m。而同樣用于石油鉆井工程的搬土，其電阻率甚至低于4×105.m，兩者相差近萬倍。對于本實用新型來說，必須保證在測量最大電阻率物料時產(chǎn)生必要的測量電流。由于測量電極極板面積受到使用環(huán)境和測量精度的限制不可能做的很大，因而即使在兩極板上加高達萬伏的直流電壓，也難以在測量高電阻率物料時產(chǎn)生微安級電流以供測量。為了解決這一問題，采取的措施是不在兩極板加直流電壓，而是加交流電壓作為測量電壓。在交流電源的作用下，兩測量極板間有被測物料時，極板間電流有效值為I＝US/ρL√1+ω2ρ2ε2(U測量電壓有效值，ε物料介電常數(shù)，ρ物料電阻率，S電極板面積，L兩極板間距離)。由該式可看出，在所有參數(shù)不變的條件下，測量電流與頻率相關(guān)，隨著頻率的提高，測量電流將相應(yīng)提高。根據(jù)實驗，采用50Hz工頻電源作為測量電源即可滿足測量電阻率最大物料的要求。
由兩極板組成的檢測器中間有物料時，流過的電流由運算放大器構(gòu)成的電流—電壓變換器將該電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。該電壓信號可直接驅(qū)動LED發(fā)光二極管。這樣，當(dāng)檢測器中間有物料時，有電流通過，發(fā)光二極管亮；檢測器中間無物料時，無電流通過，發(fā)光二極管滅。在由多點檢測器構(gòu)成的料位檢測裝置中，由已發(fā)亮的發(fā)光二極管和未發(fā)光二極管狀況即可確定被測物料的高度或位置。
附

圖1說明多點檢測器的構(gòu)成。多點檢測器由一個主電極板7和多個分電極板5構(gòu)成。主電極板7通過絕緣的塑料分隔桿6固定于尼龍管1上，通往主電極板7的導(dǎo)線經(jīng)分隔桿6內(nèi)孔進入尼龍管1內(nèi)孔。各分電極板5直接固定在尼龍管1上。通往各分電極板5的導(dǎo)線均通過尼龍管1內(nèi)孔。多點檢測器由安裝桿3固定在被測物料的容器壁2上或直接豎立在被測物料堆中。尼龍管1內(nèi)所有導(dǎo)線均通過容器壁2上插頭座4與外部相連。
附圖2為多點檢測電原理圖。多點檢測電路實際上即單點檢測電路的組合，不同處在于多點檢測電路共用隔離變壓器、限流電阻，并共用檢測器的一個極板------主電極，T為隔離變壓器，R1為限流電阻，運放A組成電流—電壓轉(zhuǎn)換器，Rf為反饋電阻，R2為輸出限流電阻，LED為發(fā)光二極管。
根據(jù)需要，將單點或多點檢測器安裝固定在堆放被測物料的埸地或被測物料的容器壁上。通電檢測時，若某檢測器兩極片間有被測物料時，則有電流流過檢測器，該電流信號經(jīng)電流—電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電壓信號，并驅(qū)動負載的LED發(fā)光二極管發(fā)光，指明相應(yīng)位置或高度有物料存在。若某檢測器兩極片間無被測物料，則無電流流過檢測器，其后級電流—電壓轉(zhuǎn)換器輸入電流為零，輸出電壓也為零，其負載LED發(fā)光二極管不亮，指明相應(yīng)位置或高度無物料存在。
如圖3所示，電流法料位檢測裝置由測量電極，電源，電流—電壓轉(zhuǎn)換器和顯示器件LED發(fā)光二極管構(gòu)成。其測量電極由相隔數(shù)厘米，極板面積約數(shù)十厘米的兩金屬片構(gòu)成。兩極板間隙和極板面積的具體數(shù)值可由被測物料電阻率確定，但極板面積30cm2、極間距3cm可滿足測量任何電阻率物料的要求。測量電源由普通50Hz工頻電源經(jīng)隔離變壓器隔離后提供。進行檢測時，如果某檢測器兩極片間有被測物料，則在測量電源作用下，有電流流過該檢測器，該電流經(jīng)其后級電路電流—電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電壓信號并驅(qū)動LED發(fā)光二極管發(fā)光，指明被測物料到達該檢測器所處的位置或高度。如果某檢測器兩極片間無被測物料，則無電流流過該檢測器，其后級電路電流—電壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓為零，顯示器件LED發(fā)光二極管不發(fā)光，指明被測物料未到達該檢測器所處的位置或高度。電流法料位檢測裝置可根據(jù)需要使用單點檢測或多點檢測，以滿足測量精度的要求。
本實用新型的特征在于采用在相隔一定間隙的兩極片上加正弦測量電壓，檢測有無電流通過兩極片的方法，以確定兩極片間有無被測物料來檢測被測物料的位置或高度。
采用該電路是實現(xiàn)電流法檢測料位的具體手段。同時，該電路不僅完成測量電流的電流—電壓轉(zhuǎn)換，而且完成對后級LED發(fā)光二極管的驅(qū)動。電路輸出電壓Vo由式Vo＝Ii×Rf確定，式中Ii為檢測電流，Rf為反饋電阻。電路中D1、D2為運算放大器保護二極管，R2為限流電阻。
使用隔離變壓器T為后級檢測電路提供與大地?zé)o關(guān)的檢測電源，保證檢測裝置安全可靠的工作。隔離變壓器初、次級電壓比為1，即隔離變壓器T的輸入輸出電壓相等。限流電阻R1的值不小于隔離變壓器T的輸出電壓與最大輸出電流之比。
權(quán)利要求1.電流法料位測量裝置，包括尼龍管(1)、安裝桿(3)、插頭座(4)、分電極板(5)、分隔桿(6)、主電極板(7)，其特征在于主電極板(7)通過分隔桿(6)固定于尼龍管(1)上，通往主電極板(7)的導(dǎo)線經(jīng)分隔桿(6)內(nèi)孔進入尼龍管(1)內(nèi)孔，分電極板(5)直接固定在尼龍管(1)上，通往各分電極板(5)的導(dǎo)線均通過尼龍管(1)內(nèi)孔，本裝置由安裝桿(3)固定在被測物料的容器壁上或直接豎立在被測物料堆中，尼龍管(1)內(nèi)所有導(dǎo)線均通過容器壁(2)上的插頭座(4)與外部相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流法料位測量裝置，其特征在于電極由兩金屬片構(gòu)成，極板相隔1～10厘米，極板面積為10～90厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流法料位測量裝置，其特征在于主電極板(7)為一個，分電極板(5)為一個以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流法料位測量裝置，其特征在于尼龍管(1)上有內(nèi)孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流法料位測量裝置，其特征在于分隔桿(6)上有內(nèi)孔。
專利摘要一種電流法料位測量裝置，包括尼龍管1、分電極板5、分隔桿6、主電極板7等，主電極板7通過分隔桿6固定于尼龍管1上，通往主電極板7的導(dǎo)線經(jīng)分隔桿6內(nèi)孔進入尼龍管1內(nèi)孔，分電極板5直接固定在尼龍管1上。通往各分電極板5的導(dǎo)線均通過尼龍管1內(nèi)孔，本裝置由安裝桿3固定在被測物料的容器壁上或直接豎立在被測物料堆中，尼龍管內(nèi)所有導(dǎo)線均通過容器壁2上的插頭座4與外部相連，實現(xiàn)物料高度的多點連續(xù)測量，實際使用可多達數(shù)十點，以滿足物料料位測量精度的要求。由于被測各類物料電阻率差異極大，在同樣的測量電壓下，被測電流大小同樣會有極大差異。為了限制測量不同物料時總測量電流的差異，采取在測量電源回路中加串聯(lián)電阻進行限流的辦法予以解決，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制作安裝方便。檢測電路僅使用一級運放就可完成電流—電壓的轉(zhuǎn)換和顯示驅(qū)動。
文檔編號G01F23/24GK2548128SQ02235340
公開日2003年4月30日 申請日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者吳國明, 盧明, 路立君, 李平, 呂文海, 來恩良, 屈丹安 申請人:中國石油天然氣股份有限公司