一种具有浮子芯的液面传感器制造技术

液面传感器包括其自由端固定在包含壳及探头的浮子芯上的刻度尺或缆。探头包括具有圆柱形实心顶部、构成机械放大器的较小截面的部分、平截头圆锥体部分及构成探头的敏感部分的圆柱形底端部分。金属波导通过支承凸缘以密封方式连接在浮子芯的壳上，该支承凸缘以只使位于固定区以下的波导部分从壳中伸出并能接触液体的方式固定在金属波导的圆锥形部分上。由电子处理电路供电的换能器设置在顶部的自由端上，并在预定的频率ｆ↓［ｉ］上受到激励以在波导中建立入射弹性波。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用浮子芯感测液面的传感器，该传感器包括设置有用于检测液体的存在的装置的一个浮子芯，及可绕在配置在装有要检测液面的液体的容器外面的支承件上的一条刻度尺或缆，其自由端是固定在浮子芯的外壳上的，该外壳包含一个自备的电源、电子处理电路及用于检测液体的存在的一个探头。这种具有浮子芯的液面传感器是已知的，其中可绕在贮液罐外部的密封贮存壳中的柔性金属刻度尺通过设置有与外界密封的装置的一条通道穿透进贮液罐中。尺的自由端固定在设有一个用于检测液体的存在的检测探头及用于将信息信号传送给位于贮液罐外面的接收器的装置、并设置有诸如当探头与液体接触时发光的一个指示灯的浮子芯上。操作员放出刻度尺直到观察到指示灯处于接通与断开的边界，这表示浮子芯的检测探头正位于大气与液体之间的界面上。当指示灯指示检测探头已到达了它要寻找的界面时，操作员便观察邻接于形成在观测窗中的一个参照标记的尺上的刻度，该刻度提供要检验的界面位置，即贮液罐中的液面的一个指示。在工业实践中，应用浮子芯的液面传感器用于检测各种各样的液体，有些是高度化学腐蚀性的。当前，每种传感器只适用于一种特定种类的液体，因此不是通用的。从而，对某些种类的液体采用响应导电性变化的检测探头，而对于其它种类的液体则采用电容型检测探头，而对于别的种类的液体则采用光学型检测探头。此外，光学或电容型检测器是较为易碎的，因此是难于使用的。还已知有基于弹性波(或“声波”)的波导的类型的液体存在检测器。然而，这种检测器通常是相当笨重、灵敏度有限并安装在装有液体的贮液罐壁上的固定位置上的。从而需要提供一种既充分可靠又灵敏同时又能以小尺寸实现、将传感器的所有工作元件装在浮子芯中的浮子芯型液面传感器。按照本专利技术，这些目的是通过用浮子芯感测液面的传感器达到的，该传感器包括设置有用于检测液体的存在的装置及可绕在设置在装有要检测其液面的液体的容器外面的一个支承件上的一个刻度尺或缆，尺或缆的自由端固定在浮子芯的壳上，该壳中包含一个自备的电源、电子处理电路及用于检测液体的存在的一个探头，该传感器的特征在于，用于检测液体的存在的探头包括一个金属波导，该波导依次具有一个实心圆柱形顶部第一部分；构成一个机械放大器的较小截面的一个第二部分；一个平截头圆锥体形第三部分，其较大的基底位于底端；以及构成探头的敏感部分的一个圆柱形底端第四部分；其特征在于金属波导是以密封方式用一个支承凸缘连接在浮子芯的壳上的，该凸缘以下述方式在一个与所述平截头圆锥体形第三部分持平的一个线形环形区中固定在金属波导上，使得只有位于所述线形环形区下方的波导管部分从浮子芯的壳中伸出及能与液体接触；在于在顶部第一部分的自由端上设置一个由电子处理电路供电的换能器；并且在于电子处理电路包括用于产生周期性地作用在换能器上以在波导中产生入射弹性波的确定的频率fi的激励脉冲的电路，以及用于在没有液体接触波导管的敏感圆柱形端部时检测换能器作为入射弹性波的回波发出的脉冲的电路。在一个特定实施例中，波导的圆柱形端部是制成管状的，并具有用于防止液体渗入所述圆柱形端部的一个管塞封闭的一个自由端。按照特定的特征，支承凸缘是用激光焊接或电子束焊接在一个线形环形区中固定在金属波导上的。通常，本专利技术的传感器对于在波导的敏感部分中传播的弹性波串具有小的波群速度与大的延迟的高度波散(dispersive)的敏感部分。本专利技术尤其有可能实现一种非常短的，小于1mm的高灵敏度探头，同时仍能使用由一般尺寸的压电陶瓷制成的换能器。在一个特定实施例中，构成一个机械放大器的较小截面的第二部分包括一个其较大的底连接在所述实心圆柱形顶部第一部分上的实心的伸长的平截头圆锥体形第一长度，及一个连接在平截头圆锥体形第三部分的较小底上的较小直径的圆柱形第二长度。在本例中的一个便于制造的更特殊的实施例中，较小直径的圆柱形第二长度包括一个与实心的顶部第一部分及伸长的平截头圆锥体形第一长度整体形成的第一部分，及一个与平截头圆锥体形第三部分及底部圆柱形端部整体形成的第二部分。在一个特定实施例中，金属波导的支承凸缘是环形的并包含一条容纳一个O形环的外侧槽。实心圆柱形顶部第一部分与底部圆柱形端第四部分有利地具有相同的外径。最好将以赫兹表示的预定频率fi的值选择为根据下式的用米表示的底部圆柱形管的外径Φext与内径Φint、及以m/s表示的物质中的横波速度VT的一个函数fi=VT×Φext-0.6Φint(Φext)2]]>预定的频率fi位于大约100kHz至大约600kHz的范围内。金属波导的全长位于60mm至120mm的范围内。圆柱形管端部的长度位于5mm至30mm的范围内。圆柱形管端部的外径Φext位于5mm至15mm的范围内。圆柱形管端部的内径Φint位于2mm至12mm的范围内。圆柱形管端部具有厚度在0.2mm至2mm范围内的壁。所述较小截面的圆柱形第二长度具有0.5mm至5mm范围内的直径。本专利技术的传感器也可包含一个设置在浮子芯的壳内的温度传感器。本专利技术的其他特征与优点出现在下面以非限制性实例及参照附图描述的特定实施例的说明中，附图中附图说明图1为具有一个浮子芯及本专利技术可应用在其上的一个液面传感器的总体垂直剖面图；图2为按照本专利技术实现的一个液面传感器的浮子芯的轴向剖面图；图3与图4分别为以装在本专利技术的浮子芯中的方式制成的一个金属导管及其支承件的正视图与轴向剖视图；图5为展示金属波导与其支承凸缘之间的连接的详细轴向剖视图；以及图6为展示装设在本专利技术的传感器的浮子芯中的电子电路的主要部件的方框图。图1示出可应用本专利技术的具有一个浮子芯的液面传感器的一个实例。这一液面传感器包括通过一个开口15插入装有要确定液面的一种液体12的一个贮液罐10中的一个浮子芯1，液体12上面覆盖有气体11。作为示例，液体12可以是水，石油产品或任何其他种类的液体，其中包括高度化学腐蚀性的液体。浮子芯1的底端构成敏感元件。芯1的顶端连接在能够卷绕在位于贮液罐10的外部的壳4中的一条刻度尺或缆2上。壳4定义了一个经由通道5与形成在贮液罐10上的开口15相通的防漏的内部容积。刻度尺或缆2在其自由端上挂有浮子芯1，并通过开口15进入通道5中，通道5可包含用于引导刻度尺或缆2的装置6、8，以及用于在尺或缆2进入存贮壳4之前清洁它的装置9。设有参照标记的测量窗口7使得可以在任何时刻读取通过所述窗口看得见的尺2上的刻度，这一刻度起到确定位于窗口7与放置在贮液罐10内的浮子芯1之间的尺或缆2的长度的作用，并最终确定贮液罐10中的液体12的液面。为了能够确定贮液罐10中的液体12的液面，在浮子芯1上装有用于向位于贮液罐10外部并布置在诸如壳4的一侧上的一个接收器14发送一个信息信号的装置。这些信号发送装置本身是已知的并可由诸如电磁波传输系统等构成。接收器14可包含诸如由指示灯140等构成的发信号装置，这一发信号装置每当位于浮子芯1的底端上的敏感传感器与液体12接触时便被激发。接收器14也可设置诸如屏面141等任何其他类型的显示元件。下面参照图2至6详细描述本专利技术的一个特定实施例。图2示出，浮子芯1包括一个壳100，该壳100具有在其顶端上装有一个连接在一条刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用一个浮子芯感测液面的传感器，该传感器包括设置有用于检测一种液体的存在的装置的一个浮子芯（１）及可从卷绕在布置在装有要检测其液面的液体的容器的外面的一个支承件（４）上的刻度尺或缆（２），尺或缆的自由端是固定在浮子芯（１）的壳（１００）上的，该壳（１００）中包含一个自备的电源（１０４）、电子处理电路（１０５）及用于检测一种液体的存在的一个探头（２００），该传感器的特征在于用于检测一种液体的存在的探头（２００）包括一个金属波导，该波导依次具有：一个实心的圆柱形顶部第一部分（２０２）；构成一个机械放大器的较小截面的一个第二部分（２０３、２０４、２０５）；其较大的底在其底端上的一个平截头圆锥体形第三部分（２０６）；以及构成探头的敏感部分的一个圆柱形底端第四部分（２０７）；其特征在于金属波导是用一个支承凸缘（２１０）以密封的方式连接在浮子芯（１）的壳（１００）上的，该支承凸缘（２１０）是以只使位于一个线形环形区以下的波导部分从浮子芯（１）的壳（１００）中伸出并能与一种液体接触的方式固定在位于与所述平截头圆锥体形第三部分（２０６）持平的线形环形区（２０９）中的金属波导上的；在于在顶部第一部分（２０）的自由端上设置一个由电子处理电路（１０５）供电的换能器（２０１）；以及在于该电子处理电路包括用于生成周期性地作用在换能器（２０１）上以在波导中建立入射弹性波的确定频率ｆ↓［ｉ］的激励脉冲的电路，以及用于在没有液体接触波导的敏感的圆柱形端部（２０７）时，检测换能器（２０１）作为入射弹性波的回波发出的脉冲的电路（１５３、１５４）。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：莱格拉斯奥利维尔，
申请(专利权)人：奥克西特罗股份公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]