间接液导式液面信号传感器及其导电液制造技术

一种由电源、信号处理电路、警报器和液面检测系统组成的间接液导式液面信号传感器，其中的液面检测系统由盛有导电液、高沸点水不溶性油的浮筒、外筒和电极组成。电极材料是金属银、铜、镍、铬、镉、锌、铅、锡。导电液由用作电极材料的金属的盐、去极化剂、缓蚀剂和溶剂水组成，其中用作电极材料的金属的盐是该金属的可溶性络合物，该金属的氧化物溶于酸或碱的产物。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学及自动控制领域。现有的液面信号传感器大多是用于传感工业或民用液体容器中液体液面位置变化并实现报警或控制目的。一般有三种类型第一种是机械类型的，通过液面变化使浮球位置变化带动摇臂实现传感;第二种是压力传感器类型的，通过液面变化导致液底压力的变化实现传感;第三种是液导类型的，即液导式液面信号传感器，这种传感器通过液面变化浸没两个电极使两电极导通而实现传感。第一、二种类型的传感器造价较高、结构复杂、使用不方便。第三种类型的传感器传感方式比较简单，但由于待测液面的液体直流导电性能差，使得大多数液体的液面不能用这种方式实现传感。随着集成电路的广泛使用，现代的仪器包括液面信号传感器趋向于体积微型化，对于上述第三种液导式液面信号传感器，不但要求电路的工作电源使用电压较低的小型电池或钮扣电池，而且要求传感器中的报警系统所用的电流即直接通过待测液面的液体的电流较大，这就要求待测液体的阻抗相当小，这样，只有极少数液体能通过这种方式实现传感，从而限制了上述第三种液导式液面信号传感器的使用范围。本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，设计出一种利用阻抗很小的导电液作为传导介质间接实现液面信号传感的间接液导式液面信号传感器;本专利技术的目的还在于提供一种阻抗很小的导电液，在本专利技术的间接液导式液面信号传感器中以该导电液为传导介质代替待测液面的液体，实现液面信号的传感。本专利技术设计的间接液导式液面信号传感器不但可以传感液面高低的变化，而且可以传感由于液体容器倾斜而导致液体相对倾斜的变化。附图说明图1是本专利技术的间接液导式液面信号传感器的结构示意图。如图所示，传感器主要由电源1、信号处理电路2、报警器3和液体液面检测系统组成，其中的电源1、信号处理电路2和报警器3在现有的传感器中是通用的，本专利技术的间接液导式液面信号传感器检测系统由盛有高沸点水不溶性油10、导电液11的浮筒7、电极8和电极9以及外筒6组成。根据对液面高度的要求，用螺钉5把电极8和9固定在适当的位置。浮性物12附着在浮筒7底部外壁。固定板4直接焊接在外筒6的外壁上。固定板4可以横向或垂直方向与外筒固定在一起。其中电极8和9的材料可以是银、铜、镍、铬、镉、锌、铅、锡等;高沸点水不溶性油可以是缝纫机油、邻苯二甲酸二丁酯、柴油等，其作用是当液面位置下降时，这类油能把导电液从电极8和9之间带走，避免导电液附着在电极8和9之间而使传感器失效;浮性物12是比待测液体比重小的材料，如聚苯乙烯泡沫等;外筒6、浮筒7和固定板4均由塑料制成。检测时，将本专利技术的间接液导式液面信号传感器的检测系统置于待测液体容器内，通过固定板4固定在液体容器的内壁上，也可以通过其它方式将检测系统固定于液体容器内，这时待测液体则通过外筒6底部的小孔13进入外筒6内。当待测液体液面14上升，则通过溶性物12使整个浮筒7上升，当浮筒上升到一定位置，浮筒7内的导电液11浸没电极8和电极9，从而使电流从电极8流向电极9构成通路，再通过信号处理电路2处理使报警器3实现报警;当待测液体的容器发生倾斜时，检测系统的外筒6及浮筒7、电极8和9随之倾斜，而导电液11液面保持水平，当倾斜到一定程度，导电液将导通电极8和9，实现报警。本专利技术提供的作为传导介质代替待测液面的液体用于间接液导式液面信号传感器实现液面信号传感的导电液的组成与电极材料密切相关，假设电极材料是金属A，则导电液的组成如下金属A的盐0.05～2.0摩尔/升去极化剂0～0.5摩尔/升缓蚀剂0～0.1摩尔/升溶剂水其中金属A的盐指的是该金属的可溶性络合物，该金属氧化物溶于酸或碱的产物，例如当电极材料是金属银时，则金属银的盐包括硝酸银、硫代硫酸银络合物、硫氰酸银络合物等;当电极材料是金属铜时，则金属铜的盐包括硫酸铜、氯化铜、铜乙二胺络合物等;当电极材料是金属锌时，则金属锌的盐包括氧化锌(可溶于碱中)、氯化锌、硫酸锌、锌乙二胺四乙酸络合物等;当电极材料是金属镉，则金属镉的盐包括氧化镉(可溶于酸或络合剂中)、硫酸镉、氯化镉、镉乙二胺四乙酸络合物等;当电极材料是金属锡，则金属锡的盐包括硫酸亚锡、氟硼酸亚锡、氯化亚锡、锡酸钠等;当电极材料是金属镍，则金属镍的盐包括硫酸镍、氯化镍、镍乙二胺络合物等;当电极材料是金属铬，则金属铬的盐包括铬酐、重铬酸钾、硫酸铬、三氯化铬等;当电极材料是金属铜，则金属铅的盐包括氧化铅、高氯酸铅、醋酸铅等。其中的去极化剂可以是无机酸、无机碱或盐，例如氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钠、氯化铵、硝酸钠、磺酸钠、氯化钾、氟化钠、醋酸、硝酸、硫酸、盐酸、氟硼酸、硼酸等，这类去极化剂的作用是降低当电极导电时电极的过电位，以及防止不溶性物质沉积于电极表面，从而保证电极的阻抗较小。其中的缓蚀剂可以是抗氧化剂或常用的缓蚀剂，例如六次甲基四胺、平平加、吐温80、2.6-萘二磺酸钠、葡萄糖、柠檬酸、抗坏血酸、苯酚、十二烷基苯、磺酸钠、乌洛托品、苯二胺磺酸钠、硫脲、苯扎溴铵、羟基乙叉二磷酸、氨基磺酸等，缓蚀剂的作用是保证电极在导电液中浸泡时电极表面不会被迅速腐蚀。配制导电液时，将金属A的盐、去极化剂和缓蚀剂按规定的用量混合溶于溶剂水中即得所需的导电液。实施例在工厂贮水箱中使用结构如图1所示的间接液导式液面信号传感器，工作电源1采用两节1.5伏钮扣电池，信号处理电路2采用一块音乐声集成电路，报警器3采用压电陶瓷发音元件。外筒6、浮筒7、固定板4由塑料制造，浮筒内盛有导电液11和缝纫机油10，浮性物是聚苯乙烯泡沫，当电极8和9分别是银镉、铬、锌、锡、镍、铅、铜时，导电液的组成及其电阻值如表1所示。 检测时，该间接液导式液面信号传感器对水面变化超过警戒线的响应时间均小于0.2秒，工作时(即报警时)加于两电极的电压是0.35毫伏左右，经过的电流约2.5微安培，每天按报警累积1小时计算，两节1.5伏电池可以工作一年半以上。由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有如下突出的优点1、本专利技术既继承了现有技术中的液导式液面信号传感器结构简单的优点，又克服了液导式液面信号传感器不能直接用于多种液体的缺点，体现了本专利技术在技术上的重大突破。2、本专利技术采用了间接液体(导电液)，使得液面信号传感器结构简单易行，适应面广。3、本专利技术采用了成本低、导电性能好的导电液。4、本专利技术的间接液导式液面信号传感器不但可以对液体液面上升达到警戒线报警，还可以对由于容器倾斜超过一定程度实现报警。权利要求1.一种由电源、信号处理电路、警报器和液面检测系统组成的间接液导式液面信号传感器，其特征在于，该液面检测系统由盛有导电液、高沸点水不溶性油的浮筒、外筒、电极组成。2.按照权利要求1的间接液导式液面信号传感器，其特征在于其中的电极材料是银、铜、镍、铬、镉、锌、铅、锡。3.按照权利要求1的间接液导式液面信号传感器，其特征在于其中的浮筒和外筒由塑料制成。4.一种间接液导式液面信号传感器的导电液，其特征在于当间接液导式液面信号传感器的电极材料是金属A，则导电液由0.05～2.0摩尔/升的金属A的盐、0～0.5摩尔/升的去极化剂、0～0.1摩尔/升的缓蚀剂和溶剂水组成。5.按照权利要求4的间接液导式液面信号传感器的导电液，其特征在于其中的金属A的盐是金属A的可溶性络合物，该金属的氧化物溶于酸或碱的产物。6.按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由电源、信号处理电路、警报器和液面检测系统组成的间接液导式液面信号传感器，其特征在于，该液面检测系统由盛有导电液、高沸点水不溶性油的浮筒、外筒、电极组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖永忠，李翠荣，袁高清，郑忠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]