一种三同轴电缆电容式水位测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术一种三同轴电缆电容式水位测量装置，属于水位测量设备技术领域，具体涉及一种采用三同轴电缆作为敏感元件，由双路C/V转换芯片进行电容采集和处理的电容式水位测量装置；整套装置由机械结构部分和电路部分组成,机械结构部分包括传感探头、三同轴电缆和航空接头；电路部分包括电源、数据采集处理电路和外围电路；一种三同轴电缆电容式水位测量装置具有结构设计合理，整机功耗小，抗干扰能力强，动态响应好，灵敏度高，非线性误差小，测量范围宽，稳定性能好的特点，适合在水、油以及具有大量悬浮物的液体中长期使用。

A capacitive water level measuring device for three coaxial cable

The invention relates to a three coaxial cable capacitance level measuring device, which belongs to the technical field of water level measuring equipment, in particular relates to a coaxial cable using three as sensitive element, capacitive water level by double C/V conversion chip capacitor acquisition and processing of the measuring device; the whole device is composed of a mechanical structure part and a circuit part, a mechanical structure part including the sensing probe, three coaxial cable and aviation connector; the circuit part comprises a power supply, data acquisition and processing circuit and peripheral circuit; a three coaxial capacitive level measurement device has reasonable structural design, small power consumption, strong anti-interference ability, good dynamic response, high sensitivity, small nonlinear error, wide measurement range. The characteristics of stable performance, suitable for long-term use, with a large number of suspended solids in water, oil and liquid.

【技术实现步骤摘要】
一种三同轴电缆电容式水位测量装置
本专利技术一种三同轴电缆电容式水位测量装置，属于水位测量设备

技术介绍
水位测量广泛应用于化工、石油仓储、水利和煤矿等国民生产和生活领域，并发挥着重要的作用。随着科技的发展，人们对水位测量装置提出了更高的要求。目前，国内外在水位测量方面采用的技术主要有：浮子式、超声波式、电容式、压力式和感应式等。浮子式水位传感器是依靠水的浮力，浮子直接接触水面，随水位升降而升降，测量可靠，结构简单，是最常用的水位传感器，但浮子式水位传感器冬季结冰时无法正常工作，在流动的水中或大风时测量误差大；超声波水位传感器是根据声学原理来测量水位，属非接触式测量，性能可靠，精度高，但超声波水位传感器性能受湿度、气压等因素影响较大，且价格昂贵；压力式水位传感器利用水的压力与水的深度成正比采集水位信号，灵敏度高，动态响应好，易于集成化，但遇到污泥或水质较差时，压力孔容易堵塞造成测量误差；传统两同轴电缆电容式传感器利用水的导电性，把水构成电容器一极，将水位变化转换成电容变化，结构简单，分辨力强，不易损坏，能在恶劣环境工作，但易受外界干扰，测量范围小，稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术一种三同轴电缆电容式水位测量装置，其目的在于解决传统的两同轴电缆电容式水位测量装置易受外界干扰、测量范围小、性能不稳定的问题。文中，C/V转换指电容-电压转换，AD转换指模数转换。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种三同轴电缆电容式水位测量装置，包括传感探头、三同轴电缆和数据采集处理电路，传感探头通过三同轴电缆与数据采集处理电路相连；传感探头包括金属配重柱，三同轴电缆由内而外依次为铜导体、发泡聚氯乙烯绝缘层、内铜网编织导体、低电导率材料层、外铜网编织导体和聚氯乙烯护套，铜导体与金属配重柱相连，铜导体、内铜网编织导体和外铜网编织导体两两绝缘且均与数据采集处理电路的输入端相连。进一步，所述金属配重柱的材质为不锈钢。进一步，所述传感探头还包括中部设有通孔的六角螺栓，六角螺栓与所述金属配重柱通过螺纹相连。进一步，所述金属配重柱设置有底部螺纹槽，所述铜导体用螺丝固定到底部螺纹槽内。进一步，所述三同轴电缆通过航空接头与所述数据采集处理电路相连，航空接头有三个端子，一个端子与铜导体极引线相连后连接地线，另外两个端子分别与外铜网编织导体极引线和内铜网编织导体极引线相连。进一步，所述数据采集处理电路包括第一C/V转换模块、第二C/V转换模块、差分放大器、AD转换单元和MCU中央处理单元，第一C/V转换模块的输入端与所述外铜网编织导体极引线相连，第二C/V转换模块的输入端与所述内铜网编织导体极引线相连，第一C/V转换模块和第二C/V转换模块的输出端与所述差分放大器的输入端相连，差分放大器的输出信号经过AD转换单元与MCU中央处理单元的输入端相连。进一步，还包括外围电路和电源，电源与所述数据采集处理电路和外围电路的电源输入端相连，外围电路包括频率输出模块、红外校准模块、液晶显示模块和声光报警模块，频率输出模块用于将水位信号转换成频率信号传输到其他设备，红外校准模块用于对传感探头消除部分系统误差，液晶显示模块用于显示液位高度。进一步，所述电源、所述数据采集处理电路和所述外围电路设置在金属盒内进行整体屏蔽，金属盒上开有接线口和用于嵌入液晶显示模块的窗口，航空接头设置在接线口处。。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：本装置减少了电缆分布电容对水位测量精度的影响，具有抗干扰能力强，测量范围宽，测量精度高，非线性误差小，灵敏度和稳定性能好的优点。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。图1为本专利技术的结构示意图。图中，1-铜导体，2-发泡聚氯乙烯绝缘层，3-内铜网编织导体，4-低电导率材料层，5-外铜网编织导体，6-聚氯乙烯护套，7-通孔，8-六角螺栓，9-螺纹，10-顶部螺纹槽，11-金属配重柱，12-底部螺纹槽，13-传感探头，14-电源，15-三同轴电缆，16-航空接头，17-铜导体极引线，18-外铜网编织导体极引线，19-内铜网编织导体极引线，20-数据采集处理电路，21-第一C/V转换模块，22-第二C/V转换模块，23-差分放大器，24-AD转换单元，25-MCU中央处理单元，26-外围电路，27-频率输出模块，28-红外校准模块，29-液晶显示模块，30-声光报警模块。具体实施方式如图1所示，本专利技术一种三同轴电缆电容式水位测量装置，整套装置由机械结构和电路部分组成。机械结构部分包括传感探头13，连接传感探头13的三同轴电缆15以及用于连接三同轴电缆15和电路部分的航空接头16。三同轴电缆15由内而外分别是铜导体1、发泡聚氯乙烯绝缘层2、内铜网编织导体3、低电导率材料层4、外铜网编织导体5和聚氯乙烯护套6；传感探头13由金属配重柱11、六角螺栓8和三同轴电缆15连接组成，其中金属配重柱11为圆筒体结构，其筒体内底部有底部螺纹槽12，筒体内顶部有顶部螺纹槽10，六角螺栓8内部含有通孔7，六角螺栓8外表面有螺纹9，金属配重柱11和六角螺栓8均由不锈钢材质构成，抗腐蚀能力强，不易变形。电路部分由电源14、数据采集处理电路20和外围电路26组成，其中数据采集处理电路20由第一C/V转换模块21、第二C/V转换模块22、差分放大器23、AD转换单元24和MCU中央处理单元25组成；外围电路26由频率输出模块27、红外校准模块28、液晶显示模块29和声光报警模块30组成；电源14分别向数据采集处理电路20和外围电路26供电。将航空接头16引出的三极导体引线与电路部分连接，其中铜导体极引线17连接地线、外铜网编织导体极引线18连接第一C/V转换模块21的输入端、内铜网编织导体极引线19连接第二C/V转换模块22的输入端。为了防止外界电磁场的干扰和外界物体的影响，电路部分放入金属盒内进行整体屏蔽，金属盒上开有接线口和用于嵌入液晶显示模块29的窗口，将航空接头16拧在接线口处。本专利技术在加工时，先将三同轴电缆15一端穿过六角螺栓8的通孔7，用工具分层次拨开三同轴电缆15一端，将铜导体1用螺丝固定到底部螺纹槽12内，使铜导体1与金属配重柱11连为一体，分别将三同轴电缆15的铜导体1、外铜网编织导体5和内铜网编织导体3的裸露部分缠上绝缘胶布使其彼此绝缘，为防止传感探头13放在液体中时，液体流入金属配重柱11内，向金属配重柱11的圆筒体内注入按一定比例混合的环氧树脂和固化剂混合液，再将六角螺栓8通过其螺纹9与金属配重柱11的顶部螺纹槽10合为一体，然后在六角螺栓8的通孔7处灌入密封胶，以确保由金属配重柱11与铜导体1构成的一极、由外铜网编织导体5构成的一极和由内铜网编织导体3构成的一极三者之间彼此绝缘；三同轴电缆15的另一端剥开后将铜导体1、内铜网编织导体3及外铜网编织导体5三者分开接在航空接头16的一端，并使三者裸露部分彼此间绝缘，通过航空接头16另一端引出三极导体的引线，即与铜导体1连接的铜导体极引线17、与外铜网编织导体5连接的外铜网编织导体极引线18、与内铜网编织导体3连接的内铜网编织导体极引线19，三根引线间彼此绝缘。下面具体说明本专利技术的校准过程和测量过程。1.校准过程水位测量装置组装完成后，将传感探头13竖直放入蓄水池，三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三同轴电缆电容式水位测量装置，其特征在于：包括传感探头（13）、三同轴电缆（15）和数据采集处理电路（20），传感探头（13）通过三同轴电缆（15）与数据采集处理电路（20）相连；传感探头（13）包括金属配重柱（11），三同轴电缆（15）由内而外依次为铜导体（1）、发泡聚氯乙烯绝缘层（2）、内铜网编织导体（3）、低电导率材料层（4）、外铜网编织导体（5）和聚氯乙烯护套（6），铜导体（1）与金属配重柱（11）相连，铜导体（1）、内铜网编织导体（3）和外铜网编织导体（5）两两绝缘且均与数据采集处理电路（20）的输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种三同轴电缆电容式水位测量装置，其特征在于：包括传感探头（13）、三同轴电缆（15）和数据采集处理电路（20），传感探头（13）通过三同轴电缆（15）与数据采集处理电路（20）相连；传感探头（13）包括金属配重柱（11），三同轴电缆（15）由内而外依次为铜导体（1）、发泡聚氯乙烯绝缘层（2）、内铜网编织导体（3）、低电导率材料层（4）、外铜网编织导体（5）和聚氯乙烯护套（6），铜导体（1）与金属配重柱（11）相连，铜导体（1）、内铜网编织导体（3）和外铜网编织导体（5）两两绝缘且均与数据采集处理电路（20）的输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种三同轴电缆电容式水位测量装置,其特征在于:所述金属配重柱（11）的材质为不锈钢。3.根据权利要求2所述的一种三同轴电缆电容式水位测量装置,其特征在于:所述传感探头（13）还包括中部设有通孔（7）的六角螺栓（8），六角螺栓（8）与所述金属配重柱（11）通过螺纹（9）相连。4.根据权利要求3所述的一种三同轴电缆电容式水位测量装置,其特征在于:所述金属配重柱（11）设置有底部螺纹槽（12），所述铜导体（1）用螺丝固定到底部螺纹槽（12）内。5.根据权利要求4所述的一种三同轴电缆电容式水位测量装置,其特征在于:所述三同轴电缆（15）通过航空接头（16）与所述数据采集处理电路（20）相连，航空接头（16）有三个端子，一个端子与铜导体极引线（17）相连后连接地线，另外两个端子分别与外铜网编织导体极引线（18）和内铜网编织导体极引线（...

【专利技术属性】
技术研发人员：高妍，刘昕，王东，靳宝全，柯书国，白清，王宇，张红娟，乔铁柱，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14