一种智能型钠液位计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能型钠液位计，包括互感式钠液位传感器、交流恒流源和液位显示器，其特征在于所说的传感器是由不锈钢为包壳、氧化镁为绝缘层的双芯铠装电缆中的两根芯线分别作为原边绕组和副边绕组沿周向盘绕在铁芯上组成的，所说的显示器是由数字部分、模拟部分和将二者联接的光耦合器组成的温度在线补偿式液位显示器。本实用新型专利技术可对传感器分度特性的温度效应进行在线补偿，具有结构简单、连续测量、使用场合广、安全可靠、准确度高等优点。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于液位测量
，具体地说是一种智能型液态金属钠液位计。在快中子反应堆及其试验装置中，出于安全方面的考虑，需要对钠池和一些贮钠罐的钠液位进行测量。液态金属钠是一种高电导率的金属，钠液位测量方法都是基于电导率的技术，大体上可分为直接接触式和非接触式两类。现有技术(GB1476758)中公开了一种非接触式金属液位测量装置其传感器铁芯的长径比较小，互感线圈沿铁芯纵向绕制，传感器短而粗，从而限制了其使用的场合。本技术的目的在于设计一种结构简单、使用场合广、连续测量、安全可靠、准确度高、可以在线实时补偿互感式钠液位传感器分度特性温度效应的钠液位计。本技术的设计方案包括互感式钠液位传感器、交流恒流源和液位显示器，其特征在于所说的传感器是由不锈钢为包壳、氧化镁为绝缘层的双芯铠装电缆中的两根芯线分别作为原边绕组和副边绕组沿周向盘绕在铁芯上组成的，原边绕组的两端与恒流源相联，副边绕组的两端与液位显示器相联，铁芯的内部安装有一支铠装热电偶，热电偶、铁芯、原边绕组和副边绕组装在一根端部密封的不锈钢套管中，热电偶与液位显示器相联。显示器可以采用现有技术(例如GB1476758)中的测量装置，也可采用现有技术中公知的其它液位测量装置中的显示器，例如由包括单片微机的数字单元、包括模/数转换器的模拟单元和它们之间的光耦合器组成的显示器。显示器的数字单元的单片微机上联接有键盘/显示器、掉电保护、报警控制输出、数字接口输出和采样、模拟输出控制，模拟单元的多路开关通过光耦合器与数字单元相联，钠液位传感器输出的电压信号U2通过交-直流转换接入多路开关，钠液位传感器中热电偶给出的温度信号T也接入多路开关，经放大电路、低通滤波器、模/数转换器及光耦合器与数字单元相联，多路开关还联接有断偶检测电路和热电偶冷端补偿电路，模拟单元还设有直流模拟输出数/模转换器，数/模转换器经光耦合器与数字单元相联。本技术的绕组沿铁芯周向绕制，因此其长径比较大，可做成细长形，以适应不同场合的测量。由于敏感元件均装在不锈钢套管中，不破坏钠设备的密封性，可以在设备运行情况下进行更换和维修。本技术的液位显示器是以单片微机为基础的温度在线补偿式液位显示器，它可以根据钠液位计的分度特性方程式实时在线补偿由于介质温度变化而引起的液位传感器分度特性的变化，使之具有良好的准确度，并直接显示被测液位数值。本技术还具有结构简单、连续测量、安全可靠、准确度高、使用场合广等优点。本技术有如下附图附图说明图1智能型钠液位计测量系统示意图图2互感式钠液位传感器示意图图3温度在线补偿式液位显示器原理示意图图4温度在线补偿式液位显示器主程序框图以下结合附图对本技术作进一步详细说明。图1为智能型钠液位计测量系统示意图，互感式钠液位传感器2应垂直安装在钠容器9中。传感器内部安装有一支热电偶7，以便测量钠温及排钠时传感器自身的温度，为了减小传感器原边与副边电信号在传输电缆中的相互影响，使用四芯双绞屏蔽电缆18。传感器的输出信号U2及其温度补偿信号T一起输给安装在仪表盘上的温度在线补偿式钠液位显示器3，电压信号U2通过双芯屏蔽电缆20传送给显示器3。那么就可以根据预先输入在显示器3中的分度特性方程式，实现温度效应在线补偿。在钠冷实验快堆的应用场合，交流恒流源1和显示器3均安装在热工测量间内，它们与传感器之间使用阻燃型屏蔽电缆连接。图2为互感式钠液位传感器示意图，以下可作为一种具体实施方案以不锈钢为包壳材料、氧化镁为绝缘的双芯铠装电缆(外径2mm)中的两根芯线分别作为原边绕组5和副边绕组4盘绕在一根直径为13mm的铁芯6上，这样就构成了互感式钠液位传感器的敏感元件，它的线性敏感段长度有800mm和1400mm两种，把敏感元件插入一端密封的不锈钢套管8中，而该套管(21×1.5mm)则浸在液态金属钠中。原边绕组由交流稳频恒流源1供电，那么在副边绕组中感应出来的电压U2将随液态钠的淹没高度的升高而线性地下降。这是因为随着原边绕组被钠淹没，钠中产生感应涡流，其磁场Be的方向与原边绕组磁场B1的方向相反，从而使合成磁场B减弱，致使副边绕组中的感应电压随钠液位升高而成线性下降。图3为温度在线补偿式液位显示器原理示意图。显示器由数字部份21、模拟部份15和将这两部份联接成一个整体的光耦合器26组成。数字部份以单片机22为核心，单片机可采用80C31，单片机上联接有键盘/显示器16、采样、模拟输出控制24、报警控制输出23、数字接口输出25和掉电保护17，上述各单元均可采用现有技术，例如掉电保护17采用电改写EEPROM来存贮需保护的程序数据，当算式正确设置结束后，主机自动将其存入相应区域内，同时在目录单元中登录索引地址，以后通电开机时自动启用断电前的相应算式。采样数据的接收和A/D转换的启动均通过光耦合器26进行。因此数字部分21和模拟部分15在电路上是完全隔离的。0-10V直流输出电压Um也是由主机通过光耦合器进行控制。模拟部份以模/数转换器27为主，输入信号经多路开关10、放大电路14、低通滤波器13接入模数转换器27，多路开关10还联接有交流/直流转换器12、断偶检测电路11和热电偶冷端补偿电路28。模拟部份的模/数转换器27、多路开关10和数/模转换器19均通过光耦合器26与数字部份的采样/模拟输出控制器24相联。上述各单元均可选用现有技术的元件、器件或电路。来自液位传感器的信号U2经AC/DC转换后和热电偶信号T经调整后接入多路开关10。热电偶冷端补偿电路28采用AD590半导体测温元件，串入恒流源回路中，以每1℃产生0.1mV的电压变化，在0-50℃范围内线性度较好。断偶检测电路11是一个微电流恒流源，当热电偶开路时产生一个大于2V的开路电信号，该信号送入A/D转换器后产生过量程指示，由此可以判别是否发生断偶故障。0-10V直流输出由12位D/A转换器19完成，码值取为0-4000，对应被测液位0-满度值，依照运算结果由主机控制输出。主机在判明算式确已输入后，将定时切换多路开关10输入U2和T值。为了提高温度测量准确度，将定时检测热电偶冷端温度。每次测量循环均进行断偶检测，并给出断偶报警信号。图4为本技术的温度在线补偿式液位显示器主程序框图。钠液位传感器分度特性方程式是根据预先分度特性试验求得的，该方程式可写成如下形式H＝(aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f式中H-传感器在钠中的插入深度，mmU2-传感器的输出电压，mVT-被测介质温度，℃a、b、c、d、e、f-根据分度标定试验确定的系数。作为例子，在120-550℃钠温范围内，考虑到液态钠温度的影响，以纯镍为绕组芯线材料、敏感段长800mm的互感式钠液位传感器，当原边励磁电流为41.7mA时，其分度特性方程式的系数为a＝-9.36×10-6b＝1.409×10-2c＝-11.431d＝5.52×10-5e＝-5.854×10-2f＝1069.8本显示器除了按照液位传感器的分度特性方程式进行温度效应在线补偿、直接显示被测液位数值外，该显示器还具有下列功能(1)信号转换功能 把钠液位传感器的输出信号转换成0-10V直流标准信号，10V直流输出电压相应于钠液位传感器的满度值。当满度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能型钠液位计，包括互感式钠液位传感器（２）、交流恒流源（１）和液位显示器（３），其特征在于所说的传感器（２）是由不锈钢为包壳、氧化镁为绝缘层的双芯铠装电缆中的两根芯线分别作为原边绕组（５）和副边绕组（４）沿周向盘绕在铁芯（６）上组成的，原边绕组（５）的两端与恒流源（１）相联，副边绕组（４）的两端与液位显示器（３）相联，铁芯（６）的内部安装有一支铠装热电偶（７），热电偶（７）、铁芯（６）、绕组（４、５）装在一根端部密封的不锈钢套管（８）中，热电偶（７）与液位显示器（３）相联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道龙，朱杰，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]