CN2548128Y - 电流法料位测量装置 - Google Patents

Abstract

一种电流法料位测量装置，包括尼龙管1、分电极板5、分隔杆6、主电极板7等，主电极板7通过分隔杆6固定于尼龙管1上，通往主电极板7的导线经分隔杆6内孔进入尼龙管1内孔，分电极板5直接固定在尼龙管1上。通往各分电极板5的导线均通过尼龙管1内孔，本装置由安装杆3固定在被测物料的容器壁上或直接竖立在被测物料堆中，尼龙管内所有导线均通过容器壁2上的插头座4与外部相连，实现物料高度的多点连续测量，实际使用可多达数十点，以满足物料料位测量精度的要求。由于被测各类物料电阻率差异极大，在同样的测量电压下，被测电流大小同样会有极大差异。为了限制测量不同物料时总测量电流的差异，采取在测量电源回路中加串联电阻进行限流的办法予以解决，结构简单，成本低，制作安装方便。检测电路仅使用一级运放就可完成电流—电压的转换和显示驱动。

Description

电流法料位测量装置

所属技术领域

本实用新型属于料位测量装置，具体地说，是一种电流法料位测量装置。

背景技术

料位测量装置用于检测散粒物质表面的位置，并可根据需要，由获得的位置数据，容器的形状，被测物质的比重，计算出被测物质的体积和重量。料位测量一般均采用测量探头与被测物质接触的方式进行测量。现有料位测量装置类型较少，成本较高，一般均为单点测量。

现有料位测量装置一般结构比较复杂，成本较高，安装比较困难，且多为单点式测量。若使用现有料位测量装置实现多点测量以满足测量精度要求，则由于测量探头价格较高，使用多测量探头实现多点测量必然使总成本显著上升，同时安装工作量也会显著增加。

技术内容

本实用新型的目的在于提供一种电路和测量电极均简单实用、成本低，安装方便，利于实现多点测量的新型的料位测量装置——电流法料位测量装置。

本实用新型是这样实现的：包括尼龙管1、安装杆3、插头座4、分电极板5、分隔杆6、主电极板7，主电极板7通过分隔杆6固定于尼龙管1上，通往主电极板7的导线经分隔杆6内孔进入尼龙管1内孔，分电极板5直接固定在尼龙管1上。通往各分电极板5的导线均通过尼龙管1内孔，本装置由安装杆3固定在被测物料的容器壁上或直接竖立在被测物料堆中。尼龙管内所有导线均通过容器壁2上的插头座4与外部相连。

本实用新型还采用如下技术方案：

电极由两金属片构成，极板相隔1～10厘米，极板面积为10～90厘米。

主电极板7为一个，分电极板5为一个以上。

尼龙管1上有内孔。

分隔杆6上有内孔。

本实用新型采用的技术方案是在相隔一定间距的两极板上加测量电压，两极板间有被测物料则有电流通过两极板，两极板间无被测物料则无电流通过。检测有无电流通过两极板，即可确定被测物料的位置。

本实用新型的优点在于实现物料高度的多点连续测量，实际使用可多达数十点，以满足物料料位测量精度的要求。由于被测各类物料电阻率差异极大，在同样的测量电压下，被测电流大小同样会有极大差异。为了限制测量不同物料时总测量电流的差异，采取在测量电源回路中加串联电阻进行限流的办法予以解决。

本实用新型的检测器结构简单，成本低，制作安装方便。检测电路仅使用一级运放就可完成电流—电压的转换和显示驱动。显示部分使用普通的LED发光二极管。与现有各类料位检测装置相比，本实用新型具有很高的性能价格比。现有各类料位检测装置往往仅限于单点测量，要实现多点测量只能使用单点测量装置累加的办法。而本实用新型特别适用于多点测量，这是现有各类料位检测装置所难以比拟的。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为多点电测原理图；

附图3为本实用新型的使用状态图。

具体实施

根据理论和实践可知，各类物料由于物性和湿度的不同，电阻率差异极大。如石油钻井工程中使用的重晶石，其电阻率最大可达2.6×10⁹.m。而同样用于石油钻井工程的搬土，其电阻率甚至低于4×10⁵.m，两者相差近万倍。对于本实用新型来说，必须保证在测量最大电阻率物料时产生必要的测量电流。由于测量电极极板面积受到使用环境和测量精度的限制不可能做的很大，因而即使在两极板上加高达万伏的直流电压，也难以在测量高电阻率物料时产生微安级电流以供测量。为了解决这一问题，采取的措施是不在两极板加直流电压，而是加交流电压作为测量电压。在交流电源的作用下，两测量极板间有被测物料时，极板间电流有效值为I＝US/ρL√1+ω²ρ²ε²(U测量电压有效值，ε物料介电常数，ρ物料电阻率，S电极板面积，L两极板间距离)。由该式可看出，在所有参数不变的条件下，测量电流与频率相关，随着频率的提高，测量电流将相应提高。根据实验，采用50Hz工频电源作为测量电源即可满足测量电阻率最大物料的要求。

由两极板组成的检测器中间有物料时，流过的电流由运算放大器构成的电流—电压变换器将该电流信号转换为电压信号。该电压信号可直接驱动LED发光二极管。这样，当检测器中间有物料时，有电流通过，发光二极管亮；检测器中间无物料时，无电流通过，发光二极管灭。在由多点检测器构成的料位检测装置中，由已发亮的发光二极管和未发光二极管状况即可确定被测物料的高度或位置。

附图1说明多点检测器的构成。多点检测器由一个主电极板7和多个分电极板5构成。主电极板7通过绝缘的塑料分隔杆6固定于尼龙管1上，通往主电极板7的导线经分隔杆6内孔进入尼龙管1内孔。各分电极板5直接固定在尼龙管1上。通往各分电极板5的导线均通过尼龙管1内孔。多点检测器由安装杆3固定在被测物料的容器壁2上或直接竖立在被测物料堆中。尼龙管1内所有导线均通过容器壁2上插头座4与外部相连。

附图2为多点检测电原理图。多点检测电路实际上即单点检测电路的组合，不同处在于多点检测电路共用隔离变压器、限流电阻，并共用检测器的一个极板------主电极，T为隔离变压器，R1为限流电阻，运放A组成电流—电压转换器，R_f为反馈电阻，R₂为输出限流电阻，LED为发光二极管。

根据需要，将单点或多点检测器安装固定在堆放被测物料的埸地或被测物料的容器壁上。通电检测时，若某检测器两极片间有被测物料时，则有电流流过检测器，该电流信号经电流—电压转换器转换为电压信号，并驱动负载的LED发光二极管发光，指明相应位置或高度有物料存在。若某检测器两极片间无被测物料，则无电流流过检测器，其后级电流—电压转换器输入电流为零，输出电压也为零，其负载LED发光二极管不亮，指明相应位置或高度无物料存在。

如图3所示，电流法料位检测装置由测量电极，电源，电流—电压转换器和显示器件LED发光二极管构成。其测量电极由相隔数厘米，极板面积约数十厘米的两金属片构成。两极板间隙和极板面积的具体数值可由被测物料电阻率确定，但极板面积30cm²、极间距3cm可满足测量任何电阻率物料的要求。测量电源由普通50Hz工频电源经隔离变压器隔离后提供。进行检测时，如果某检测器两极片间有被测物料，则在测量电源作用下，有电流流过该检测器，该电流经其后级电路电流—电压转换器转换为电压信号并驱动LED发光二极管发光，指明被测物料到达该检测器所处的位置或高度。如果某检测器两极片间无被测物料，则无电流流过该检测器，其后级电路电流—电压转换器输出电压为零，显示器件LED发光二极管不发光，指明被测物料未到达该检测器所处的位置或高度。电流法料位检测装置可根据需要使用单点检测或多点检测，以满足测量精度的要求。

本实用新型的特征在于采用在相隔一定间隙的两极片上加正弦测量电压，检测有无电流通过两极片的方法，以确定两极片间有无被测物料来检测被测物料的位置或高度。

采用该电路是实现电流法检测料位的具体手段。同时，该电路不仅完成测量电流的电流—电压转换，而且完成对后级LED发光二极管的驱动。电路输出电压V_o由式V_o＝I_i×R_f确定，式中I_i为检测电流，R_f为反馈电阻。电路中D₁、D₂为运算放大器保护二极管，R₂为限流电阻。

使用隔离变压器T为后级检测电路提供与大地无关的检测电源，保证检测装置安全可靠的工作。隔离变压器初、次级电压比为1，即隔离变压器T的输入输出电压相等。限流电阻R₁的值不小于隔离变压器T的输出电压与最大输出电流之比。

Claims (5)

1.电流法料位测量装置，包括尼龙管(1)、安装杆(3)、插头座(4)、分电极板(5)、分隔杆(6)、主电极板(7)，其特征在于：主电极板(7)通过分隔杆(6)固定于尼龙管(1)上，通往主电极板(7)的导线经分隔杆(6)内孔进入尼龙管(1)内孔，分电极板(5)直接固定在尼龙管(1)上，通往各分电极板(5)的导线均通过尼龙管(1)内孔，本装置由安装杆(3)固定在被测物料的容器壁上或直接竖立在被测物料堆中，尼龙管(1)内所有导线均通过容器壁(2)上的插头座(4)与外部相连。

2.根据权利要求1所述的电流法料位测量装置，其特征在于：电极由两金属片构成，极板相隔1～10厘米，极板面积为10～90厘米。

3.根据权利要求1所述的电流法料位测量装置，其特征在于：主电极板(7)为一个，分电极板(5)为一个以上。

4.根据权利要求1所述的电流法料位测量装置，其特征在于：尼龙管(1)上有内孔。

5.根据权利要求1所述的电流法料位测量装置，其特征在于：分隔杆(6)上有内孔。

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