本發(fā)明一種野外抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器及監(jiān)測(cè)方法，屬于液位監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絕緣等級(jí)高，與監(jiān)測(cè)敏感元件不能形成擊穿回路，雷擊能量依托周邊導(dǎo)體方便與大地構(gòu)成能量泄漏通路的靜壓投入式液位監(jiān)測(cè)傳感器，本發(fā)明的傳感器廣泛適用于礦山、水利、農(nóng)業(yè)、石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。

背景技術(shù)：

野外大量使用的靜壓投入式液位傳感器在各行各業(yè)液位檢測(cè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，承擔(dān)的檢測(cè)任務(wù)越來(lái)越重要，但是由于在野外生產(chǎn)過(guò)程中的各種復(fù)雜原因，液位傳感器非常容易損壞，尤其是大多數(shù)監(jiān)測(cè)液體具有良好的導(dǎo)電性，液面接雷是一常態(tài)，尤其在雷雨季節(jié)，由于靜壓投入式液位監(jiān)測(cè)傳感器外殼與傳感器感應(yīng)膜片均為金屬良導(dǎo)體，當(dāng)液面接雷感應(yīng)到靜壓投入式液位監(jiān)測(cè)傳感器外殼與傳感器感應(yīng)膜片是一不可避免的現(xiàn)象，再加上傳感器感應(yīng)膜片精密性決定了傳感器設(shè)計(jì)中絕緣間隙和爬電距離較小，所以在雷擊條件下靜壓投入式液位監(jiān)測(cè)傳感器絕緣等級(jí)很快下降，傳感器感應(yīng)膜片受損失效，特殊條件下僅一次雷擊即可損壞，雷擊損壞、劣化傳感器絕緣性能成為靜壓投入式液位傳感器損壞的首要原因引起業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，正如論文“強(qiáng)抗雷擊液位傳感器”所述：隨著工業(yè)、民用以及個(gè)人用的弱電氣設(shè)備的急劇增加,感應(yīng)雷、雷電波和浪涌侵入造成的危害大大增加,成為"電子化時(shí)代的一大公害"，該論文所涉及的技術(shù)方案僅解決了信號(hào)傳輸及供電側(cè)抗雷擊問(wèn)題，大家知道導(dǎo)線具有絕緣等級(jí)很高的非金屬外皮及其它方便措施就能使雷擊影響降低到最小，而直接暴露在雷區(qū)的良導(dǎo)體：傳感器外殼及感應(yīng)彈性膜片，由于敏感性的要求，這一彈性膜片不會(huì)很厚，與粘貼在感應(yīng)背面的可變電容或可變電阻粘結(jié)時(shí)絕緣間隙和爬電距離也控制在最小，因此雷擊過(guò)電壓或過(guò)電流擊穿的可能性和威脅概率大，是其工作原理決定的，也是業(yè)界技術(shù)人員長(zhǎng)期跟蹤很難逾越的技術(shù)難點(diǎn)，在野外接雷或感應(yīng)雷擊時(shí)成為傳感器最薄弱的環(huán)節(jié)和最易損壞的位置，是傳感器損壞的最主要原因，雖然本文對(duì)提高投入式液位傳感器抗雷擊性做了很多實(shí)質(zhì)性工作，但是對(duì)于從感應(yīng)側(cè)防雷這一本質(zhì)性問(wèn)題沒(méi)有質(zhì)的改善；正如專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310163096.9所述,雖然解決了敏感彈性膜片易堵塞、外力易劃傷、掛料失真失效等問(wèn)題，但是其對(duì)防雷問(wèn)題沒(méi)有改善，野外遇到雷擊時(shí)雷電產(chǎn)生的大能量依然可以方便地通過(guò)傳感器金屬外殼、彈性膜片以及電絕緣性能一般的柔彈性體進(jìn)入到傳感器中，使得傳感器絕緣性能下降，使得傳感器被雷擊損壞。所以目前的問(wèn)題，仍然是迫切需要一種適應(yīng)性強(qiáng)、制作成本低、能在上述惡劣環(huán)境下全天候免維護(hù)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的抗雷擊液位傳感器，滿足液位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明一種野外抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器及監(jiān)測(cè)方法的目的在于：為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中急需解決的問(wèn)題，從而公開(kāi)一種絕緣等級(jí)高，其介電強(qiáng)度在溫度值為20℃，濕度值為45%RH，升壓速率為不大于2.0 kV／s，絕緣擊穿測(cè)試工作電壓為15kV／mm，歷時(shí)1分鐘，無(wú)擊穿，與監(jiān)測(cè)敏感元件不容易形成擊穿回路，雷擊能量依托周邊導(dǎo)體方便與大地構(gòu)成能量泄漏通路的靜壓投入式野外抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器。本發(fā)明的傳感器廣泛適用于礦山、水利、農(nóng)業(yè)、石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。

本發(fā)明一種抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于是一種絕緣等級(jí)高，與監(jiān)測(cè)敏感元件不能形成擊穿回路，雷擊能量依托周邊導(dǎo)體方便與大地構(gòu)成能量泄漏通路的靜壓投入式液位監(jiān)測(cè)傳感器，該傳感器在不改變現(xiàn)有靜壓投入式液位監(jiān)測(cè)傳感器工作精度前提下，將直接暴露在雷區(qū)的傳感器外殼及感應(yīng)膜片用一不導(dǎo)電絕緣性能好的彈性體包覆成一絕緣體，該彈性體材料是指純凈度高不能混入雜質(zhì)的硅膠、聚丁乙烯或聚氨酯絕緣性能良好的材料，該彈性體內(nèi)部裝有傳導(dǎo)液，檢測(cè)液體液位產(chǎn)生的靜壓力通過(guò)彈性體等價(jià)傳遞到傳導(dǎo)液，再由傳導(dǎo)液等價(jià)傳遞到感應(yīng)膜片，這樣既實(shí)現(xiàn)了液位檢測(cè)，又通過(guò)彈性體將在野外接雷或感應(yīng)雷擊時(shí)成為傳感器最薄弱和最易損壞的傳感器外殼及感應(yīng)膜片絕緣等級(jí)加強(qiáng)與被測(cè)液位導(dǎo)體及水池絕緣，野外水池接雷時(shí)，抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器由于其絕緣性強(qiáng)就可以避雷了，雷擊產(chǎn)生的能量就可以沿著傳感器旁邊的良導(dǎo)體構(gòu)成的能量釋放回路，予以釋放，這樣就避免了在雷擊環(huán)境下傳感器的損壞，并能在惡劣的雷擊環(huán)境下正常工作，該傳感器由安裝監(jiān)測(cè)液位坑1、抗雷擊電絕緣柔性彈性體2、惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3、開(kāi)口圓環(huán)座4、彈性膜片5、硅杯6、第一擴(kuò)散電阻7、第二擴(kuò)散電阻8、金屬外殼9、氣孔導(dǎo)管10、信號(hào)電源線11、安裝保護(hù)殼12和傳感器固定鎖緊裝置13組成，其彈性膜片5通過(guò)焊接安裝于開(kāi)口圓環(huán)座4內(nèi)部、彈性膜片5采用微型感應(yīng)敏感膜片，其尺寸為毫米量級(jí)，其有效感應(yīng)面積50-100平方毫米，其邊緣安裝于硅杯6底端并與硅杯6內(nèi)邊緣用粘結(jié)膠粘結(jié)為一體，為避免微型感應(yīng)敏感膜片堵塞掛料，化學(xué)腐蝕和外力鋒利雜質(zhì)的劃傷及抗雷擊電絕緣柔性彈性體2內(nèi)裝有惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3固定于金屬外殼9外環(huán)上部位置上使得金屬外殼9全部被電絕緣柔性彈性體2覆蓋，抗雷擊電絕緣柔性彈性體2端口上部?jī)?nèi)側(cè)與氣孔導(dǎo)管10和信號(hào)電源線11外皮通過(guò)硅膠絕緣密閉連接，然后在抗雷擊電絕緣柔性彈性體2端口上部外側(cè)用高壓防水自粘帶纏包，在其高壓防水自粘帶纏包外部再繞幾層PVC膠粘帶作保護(hù)層，這樣惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3被抗雷擊電絕緣柔性彈性體2密封于開(kāi)口圓環(huán)座4內(nèi)外并與彈性膜片5接觸；第一擴(kuò)散電阻7、第二擴(kuò)散電阻8和硅杯6均安裝于金屬外殼9中密閉，并通過(guò)氣孔導(dǎo)管10和信號(hào)電源線11 與液面外大氣相通，為進(jìn)一步增強(qiáng)抗雷擊電絕緣柔性彈性體2的絕緣性能，在裝入安裝保護(hù)殼12前在抗雷擊電絕緣柔性彈性體2外部均勻噴涂厚度為微米級(jí)的電氣絕緣漆，然后裝入安裝保護(hù)殼12并將傳感器固定鎖緊裝置13鎖緊到位，傳感器固定鎖緊裝置13是指PG9或PG11系列防水接頭，保證傳感器氣孔導(dǎo)管10和信號(hào)電源線11構(gòu)成的通訊通氣電纜與傳感器安裝保護(hù)殼12連接和定位。

上述一種抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于是將上述抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器安裝于監(jiān)測(cè)液位坑1并保證基坑端面和傳感器固定鎖緊裝置13上部頂端在同一個(gè)平面上，抗雷擊電絕緣柔性彈性體2將待測(cè)液體液位產(chǎn)生的壓力等價(jià)傳遞到惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3，惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3再將此壓力等價(jià)傳遞到彈性膜片5，對(duì)微型感應(yīng)敏感膜片的影響僅為形成抗雷擊電絕緣柔性彈性體2內(nèi)液位高度與敏感彈性膜片5接觸壓力而導(dǎo)致的死區(qū)，而對(duì)于量程精度沒(méi)有改變，有效量程=原微型感應(yīng)敏感膜片標(biāo)定量程-傳感器固定鎖緊裝置13上部頂端在同一個(gè)平面上液位高度等價(jià)的量程；在所測(cè)液位的容器地平面以下開(kāi)挖一個(gè)傳感器安裝小洞即安裝監(jiān)測(cè)液位坑1，傳感器固定鎖緊裝置13上部頂端與安裝監(jiān)測(cè)液位坑1在同一個(gè)平面上，安裝監(jiān)測(cè)液位坑1充滿液位使得彈性膜片5的傳導(dǎo)液產(chǎn)生的壓力值和予以放置該裝置小坑中液位產(chǎn)生的壓力值一致，這樣就保證了（如附圖1所示）高于點(diǎn)劃線平面上的液位變化和作用與感應(yīng)膜片上的靜壓力成比例，即可準(zhǔn)確方便的測(cè)量出液位高度。

本發(fā)明一種抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器及監(jiān)測(cè)方法，其優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的傳感器在野外雷擊環(huán)境下，在感應(yīng)測(cè)通過(guò)抗雷擊電絕緣柔性彈性體使得液位傳感器實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)絕緣，具備抗雷擊性，能長(zhǎng)期穩(wěn)定的免維護(hù)實(shí)現(xiàn)液位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作。是一種制作成本低廉的高性能傳感器，本發(fā)明的傳感器廣泛適用于礦山、水利、農(nóng)業(yè)、石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。

附圖說(shuō)明：

圖1：一種礦用抗惡劣環(huán)境液位監(jiān)測(cè)傳感器原理圖

圖中標(biāo)號(hào)分別為：傳感器安裝監(jiān)測(cè)液位坑1、抗雷擊電絕緣柔性彈性體2、惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3、開(kāi)口圓環(huán)座4、彈性膜片5、硅杯6、第一擴(kuò)散電阻7、第二擴(kuò)散電阻8、傳感器密閉金屬外殼9、氣孔導(dǎo)管10、信號(hào)電源線11 、安裝保護(hù)殼12、傳感器固定鎖緊裝置13。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1

該傳感器在不改變現(xiàn)有靜壓投入式液位監(jiān)測(cè)傳感器工作精度前提下，將直接暴露在雷區(qū)的傳感器外殼及感應(yīng)膜片用一不導(dǎo)電絕緣性能好的彈性體包覆成一絕緣體，該彈性體材料是指純凈度高不能混入雜質(zhì)的硅膠、聚丁乙烯或聚氨酯絕緣性能良好的材料，該彈性體內(nèi)部裝有傳導(dǎo)液，檢測(cè)液體液位產(chǎn)生的靜壓力通過(guò)彈性體等價(jià)傳遞到傳導(dǎo)液，再由傳導(dǎo)液等價(jià)傳遞到感應(yīng)膜片，這樣既實(shí)現(xiàn)了液位檢測(cè)，又通過(guò)彈性體將在野外接雷或感應(yīng)雷擊時(shí)成為傳感器最薄弱和最易損壞的傳感器外殼及感應(yīng)膜片絕緣等級(jí)加強(qiáng)與被測(cè)液位導(dǎo)體及水池絕緣，野外水池接雷時(shí)，抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器由于其絕緣性強(qiáng)就可以避雷了，傳導(dǎo)液的惰性及非導(dǎo)電性能進(jìn)一步增強(qiáng)了傳感器外殼及感應(yīng)膜片的絕緣性，雷擊產(chǎn)生的能量就可以沿著傳感器旁邊的良導(dǎo)體構(gòu)成的能量釋放回路，予以釋放，這樣就避免了在雷擊環(huán)境下傳感器的損壞，并能在惡劣的雷擊環(huán)境下正常工作，該傳感器由安裝監(jiān)測(cè)液位坑1、抗雷擊電絕緣柔性彈性體2、惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3、開(kāi)口圓環(huán)座4、彈性膜片5、硅杯6、第一擴(kuò)散電阻7、第二擴(kuò)散電阻8、金屬外殼9、氣孔導(dǎo)管10、信號(hào)電源線11、安裝保護(hù)殼12和傳感器固定鎖緊裝置13組成，其彈性膜片5通過(guò)焊接安裝于開(kāi)口圓環(huán)座4內(nèi)部、彈性膜片5采用微型感應(yīng)敏感膜片，其尺寸為毫米量級(jí)，其有效感應(yīng)面積為100平方毫米，其邊緣安裝于硅杯6底端并與硅杯6內(nèi)邊緣用粘結(jié)膠粘結(jié)為一體，為避免微型感應(yīng)敏感膜片堵塞掛料，化學(xué)腐蝕和外力鋒利雜質(zhì)的劃傷及抗雷擊電絕緣柔性彈性體2內(nèi)裝有惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3固定于金屬外殼9外環(huán)上部位置上使得金屬外殼9全部被電絕緣柔性彈性體2覆蓋，抗雷擊電絕緣柔性彈性體2端口上部?jī)?nèi)側(cè)與氣孔導(dǎo)管10和信號(hào)電源線11外皮通過(guò)硅膠絕緣密閉連接，然后在抗雷擊電絕緣柔性彈性體2端口上部外側(cè)用高壓防水自粘帶纏包，在其高壓防水自粘帶纏包外部再繞幾層PVC膠粘帶作保護(hù)層，這樣惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3被抗雷擊電絕緣柔性彈性體2密封于開(kāi)口圓環(huán)座4內(nèi)外并與彈性膜片5接觸；第一擴(kuò)散電阻7、第二擴(kuò)散電阻8和硅杯6均安裝于金屬外殼9中密閉，并通過(guò)氣孔導(dǎo)管10和信號(hào)電源線11 與液面外大氣相通，為進(jìn)一步增強(qiáng)抗雷擊電絕緣柔性彈性體2的絕緣性能，在裝入安裝保護(hù)殼12前在抗雷擊電絕緣柔性彈性體2外部均勻噴涂厚度為微米級(jí)的電氣絕緣漆，然后裝入安裝保護(hù)殼12并將傳感器固定鎖緊裝置13鎖緊到位,傳感器固定鎖緊裝置13采用PG9防水接頭，。

將上述抗雷擊液位監(jiān)測(cè)傳感器安裝于監(jiān)測(cè)液位坑1并保證基坑端面和傳感器固定鎖緊裝置13上部頂端在同一個(gè)平面上，抗雷擊電絕緣柔性彈性體2將待測(cè)液體液位產(chǎn)生的壓力等價(jià)傳遞到惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3，惰性非導(dǎo)電傳導(dǎo)液3再將此壓力等價(jià)傳遞到彈性膜片5，對(duì)微型感應(yīng)敏感膜片的影響僅為形成抗雷擊電絕緣柔性彈性體2內(nèi)液位高度與敏感彈性膜片5接觸壓力而導(dǎo)致的死區(qū)，而對(duì)于量程精度沒(méi)有改變，有效量程=原微型感應(yīng)敏感膜片標(biāo)定量程-傳感器固定鎖緊裝置13上部頂端在同一個(gè)平面上液位高度等價(jià)的量程；在所測(cè)液位的容器地平面以下開(kāi)挖一個(gè)死區(qū)高度的小洞使得柔性彈性膜片5的傳導(dǎo)液產(chǎn)生的壓力值和予以放置該裝置小坑中液位產(chǎn)生的壓力值一致，這樣就保證了（如附圖1所示）高于點(diǎn)劃線平面上的液位變化和作用與感應(yīng)膜片上的靜壓力成比例，即可準(zhǔn)確方便的測(cè)量出液位高度。

實(shí)施方式2

傳感器固定鎖緊裝置13采用PG11系列防水接頭，彈性膜片5采用微型感應(yīng)敏感膜片，其尺寸為毫米量級(jí)，其有效感應(yīng)面積為50平方毫米，其它同實(shí)施方式1。

實(shí)施方式3

彈性膜片5采用微型感應(yīng)敏感膜片，其尺寸為毫米量級(jí)，其有效感應(yīng)面積小于80平方毫米，其它同實(shí)施方式1。