热敏式数字物位传感器制造技术

一种热敏式数字物位传感器，该传感器是在长形绝缘体上纵向设置有至少两个以上的热敏元件，并由两根导线分别连接热敏感应电路、微处理器及电源。测量方法是将其固定在物料仓中，传感器上的热敏元件连接相应的热敏感应电路，被物料掩埋的热敏元件其温度相对于未被物料掩埋的温度发生变化，热敏感应电路状态由“０”翻转成“１”，未掩埋的热敏元件温度相对于环境温度不发生变化，相应的热敏感应电路的输出状态仍为“０”，通过微处理器扫描电路统计热敏感应电路状态“１”的个数，即得准确的数字物位值。本发明专利技术能够实现对固体、液体以及石子、沙土、煤炭等粉碎性物料进行直接数字化的准确无误的测量，应用范围十分广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种物位传感器，具体来讲，是一种利用热敏性元件测量物料位的热敏式数 字物位传感器。技术背景现有物料位检测技术和产品有"超声波传感器"。如CN2148949的"自适应超声波液位 仪"专利技术专利，该产品是超声波发射和接收装置。在测量物位时，将仪器安装在远离物料面 的上方，向物料面发射和接收超声波，再测量超声波的反射波长和周期，测出物料面距仪器 的距离，从而测定物料位。该产品主要用于宽阔场面的物料位探测，适用范围较窄。"压力式传感器"。随着半导体技术的发展，半导体表面扩散工艺在传感器平衡电桥的制 作中，得到了广泛应用。扩散硅压力传感器是利用物料重力的压强原理，在物料仓下检测压 强或重量来换算料仓料位。"电容式物位传感器"。该传感器结构是依靠电容原理而制作的。电容是由两极板和介质 构成的，改变介质将改变电容量。物料作为电容的介质，物料淹没传感器越多，介质填充也 越多，电容量越大。通过检测电容量的大小，来检测物料位。该产品主要由西德、日本和加 拿大生产，目前国内也有厂家生产。"重锤式料位计"。其结构原理是电机通过绳轮提放重锤。初始时重锤静止在料位量程上 限位。开始探测时，电闸释放，重锤下降，电机被动地由重锤反拖旋转。探测过程中重锤匀 速下降，电机轴端的速度传感器实时地将信号反馈到主控板上的速度比较电路。速度的快或 慢,主控板均能发出信号给三相交流模块。三相交流模块通过控制其导通角来控制电机转矩 (电机旋转方向与重锤下降时绳轮旋转方向相反)，以平衡重锤下降时对绳轮产生的转矩。当 重锤下降速度较快时，电机转矩增加，平衡重锤下降时对绳轮产生的转矩，使重锤下降速度 减小，反之亦然。当重锤触料时，重锤对绳轮的转矩突然下降，瞬时速度降至为零。速度传 感器将信号反馈至主控板，主控板通过三相交流模块控制电机使其转矩达到最大，全速提升 重锤，同时将料位信号保持下来。提升至料位量程上限位时，电闸吸合，电机断电。此时一 个探测过程结束。待延时至一定时间后，又开始下一次探测。与电机轴相连的角位移变送器 角开起度与料位量程呈对应关系，因此在探测过程中角位移所发出的信号即为锤位信号。其 特点是测量比较准确，但其结构和控制较复杂，难于维护。"雷达式物位计"。雷达式物位计是近几年来在水泥厂使用较为广泛的物位测量仪，它适 用于与测量介质非接触连续测量物料的位置。其测量原理是雷达天线通过很短的脉冲波束的形式发射6. 3GHz或26GHz的雷达信号，雷达脉冲接触到介质后被反射回来，雷达脉冲的运行 时间与探头到介质表面的距离成正比D=CT/2式中D—--雷达探头到介质表面的距离 C一一光速T-----脉冲波运行的时间这种测量方式的优点是测量精度高，受环境和介质影响小，不存在机械磨损和介质腐蚀， 使用寿命长。其缺点是价格昂贵，有辐射污染，同时安装的技术性要求高。上述类似检测物料的传感器很多，但是由于受使用条件等多方面的限制，或者是价格较 为昂贵，使其使用范围受到了限制。如"超声波传感器"只能在宽敞无粉尘的条件下使用(因 为粉尘也产生反射波)，"压力式物料传感器"只能在具备称重的条件下才能使用，而且它们 的共同的特点是模拟量检测方式易受温度、大气压强、电磁波等环境条件的影响，使其传感 器的稳定性、可靠性、抗干扰性能无法适应使用条件的要求，应用范围受到了很大的局限性。 物位的测量对于促进生产过程的自动化有着非常重要的意义。物位测量的目的在于正确 地测量容器或设备中储藏物质的容量或质量。它不仅是物质消耗量或产量计数的参数，也是 保证连续生产和设备安全的重要参数。特别是现代化工业生产过程中生产规模大、反应速度 快，常会遇到高温高压易燃易爆强腐蚀性或黏性大等多种情况，对物位的自动检测和控制更 是至关重要。随着科学技术的迅猛发展，物料位监测控制已是现代化建建设中的重要组成部 分，建材、化工、矿山、冶金、水利、电力等多方面的工业自动化建设中都急待需要解决准 确、可靠的物料位自动化检测技术。如煤矿的井下煤仓，水泥厂的生熟料库，发电厂的入炉 煤仓等料位检测问题，都直接影响着这些行业的自动化进程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单，适应性强，造价低廉的热敏式数字物位传感器，以 解决现有物位传感器受待测物料导电性的影响，使感应电极产生电腐蚀的问题。以使其在石 子、沙土、煤炭等粉碎性物料位检测中，能够适应并满足多种使用条件，从而使传感器的稳 定性和使用寿命大大提高。本专利技术基于上述问题和目的，针对现有物位传感器测量物位时存在的问题，该传感器利 用不同物质在同一环境温度下其本身温度不一样的特性来区分不同物质之间的界位，从而可 以测量出相应物料的位置，为了达到物位的实时测量，首先选用对温度响应速度快的热敏电 阻或温度集成电路作为测量的敏感元件，在信号的处理方面采微处理机来完成物位的判别和 数据采集。用这种原理制成的传感器可以准确的测量出多种不同介质的精确位置，适用于不同领域的物位测量。实现本专利技术一种热敏式数字物位传感器的技术方案是在长形绝缘体上纵向设置有至少两 个以上的热敏元件，并由导线连接有热敏感应电路、微处理器及电源。本专利技术热敏式数字物位传感器所述的长形绝缘体的构造是长方体型、圆柱型或是其它可 设置热敏元件和热敏感应电路连接微处理器及电源，并由环氧树脂浇注成一起的长形绝缘体 的热敏式数字物位传感器；所述的热敏元件是导热片面粘接有热敏元器件构成，并由温度差 异来感应物位变化；所述的导热片是金属铜片、不锈钢片或是铝合金片；所述的热敏元器件 是热敏电阻、热敏二极管或是热敏集成电路；所述的在长形绝缘体上纵向设置有至少两个以 上的热敏元件是构造和形状相同并垂直等距设置于一长形绝缘体的外表面上，其间距是由测 量的分辨率而定，其长度是所测物位的高度；所述的测量电路是由热敏感应电路、比较判别 电路、数据检测统计电路、信号变送输出电路组成的电路板。本专利技术一种用于热敏式数字物位传感器的测量方法，该方法是将热敏式数字物位传感器 固定设置在物料仓中，传感器上的每个热敏元件都有一个相应的热敏感应电路，被物料掩埋 的热敏元件其温度相对于环境温度发生变化，捕捉到该温度的变化时，热敏感应电路的状态 由"0"翻转成"1"，未被掩埋的热敏元件其温度相对于环境温度不发生变化，相应的热敏感 应电路的输出状态仍为"0"，通过微处理器扫描电路统计所有热敏感应电路的状态"1"的个 数，即得准确的数字物位值。本专利技术热敏式数字物位传感器与现有物位传感器相比，物料掩埋前后热敏元件的温度发 生变化，热敏感应电路的状态就发生变化，将这些状态变化统计起来即得物位的数字值。这 种测量装置具有在结构上紧凑合理，使用上方便快捷准确。解决了一般物位传感器检测时受 物料导电性的影响以及由此而产生的电腐蚀现象，不受电磁干扰的影响，抗干扰能力大大增 强，提高了物位测量的稳定性和可靠性。本专利技术热敏式数字物位传感器能够实现对固体、液体以及石子、沙土、煤炭等粉碎性物 料进行直接数字化的准确无误的测量，能够适应和满足多种使用条件，扩大了使用范围，降 低了造价成本，解决了安装、使用、维护不便的问题，应用范围十分广泛。 附图说明图l是本专利技术的结构示意2是本专利技术的电气原理框3是本专利技术的热敏电阻式感应电路原理示意4是本专利技术的集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热敏式数字物位传感器，其特征是在长形绝缘体（２）上纵向设置有至少两个以上的热敏元件（１），并由导线连接有热敏感应电路（３）、微处理器（７）及电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周义仁，吕青，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]