一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法，包括如下步骤：步骤1：将信号源输出电压、阻抗为X

【技术实现步骤摘要】
一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法


[0001]本专利技术涉及一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法，属于液位传感器


技术介绍

[0002]液位传感器是将液位的变化转换为电压的变化,该电压能够很好的与液位的高低相对应起来，从而实现了实时液位监测。在外部应变量的作用下，电感式液位传感器将输出与外部应变量对应的电压信号。液位传感器上的电压变化量δ，是衡量传感器灵敏度的重要指标。对于特定参数的液位传感器，其输出电压变化量不仅受到自身参数的影响，还受到外部电路结构和参数带来的影响。由于整体电路结构和参数的选频特性，如果外部电路及其参数配置不当，将会显著降低液位传感器的灵敏度。为此，研究液位传感器外部电路结构和参数配置，在液位传感器技术及其应用领域具有重要意义。

技术实现思路

[0003]为了获得液位传感器的最佳输出动态信号，本专利技术提供一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法，通过测试电感上的电压变化量确定传感器的电感变化量，并最终获得传感器外部施加的应变量的变化量。
[0004]一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法，包括如下步骤：
[0005]步骤1：将信号源输出电压、阻抗为X
R
的阻抗器件和阻抗为X
S
的电感传感器构成串联电路，其中，信号源输出电压是幅度和频率分别为V
T
和f的正弦波电信号，则电感传感器上的阻抗电压V
S
表达式为：
[0006][0007]步骤2：设外界应变导致电感传感器的阻抗变化区间为X
S
∈[X
Smin
,X
Smax
]，则电感传感器上的阻抗电压V
S
的变化量δ表示为：
[0008][0009]其中，信号源输出电压V
T
是常数，电感传感器的最大阻抗X
Smax
和最小阻抗X
Smin
为已知的常量，则电感电压动态变化量δ仅为关于X
R
的函数；
[0010]步骤3：对公式(2)求X
R
的一阶导数，如公式(3)所示：
[0011][0012]步骤4：令步骤3得到的导数为零得到关于X
R
的方程：
[0013][0014]以X
R
作为未知数，求解方程(4)可得：
[0015][0016]公式(5)所得X
R
即为获得传感器最大动态电压变化量δ
max
的取值；
[0017]步骤5：定义电感传感器的阻抗X
S
∈[i2πfL
Smin
,i2πfL
Smax
]，其中L
S
为传感器动态电感，将电感传感器的阻抗X
S
的区间数值代入公式(5)，并取复数的模可得：
[0018][0019]优选地，所述电感传感器包括绝缘管、组合磁性浮子和铜线绕组，且组合磁性浮子放置在绝缘管内，随液面升降，所述铜线绕组绕制在绝缘管外，且沿着绝缘管轴向性增加。
[0020]优选地，所述绝缘管为非磁导特性的绝缘管。
[0021]优选地，设所述组合磁性浮子的磁芯的有效磁路长度为l
e
，横截面积为A
e
，磁芯有效耦合的线圈匝数为n，绝缘管总长为h，则磁芯和耦合线圈所形成的电感表达式如下：
[0022][0023]式(7)中，μ0＝4π
×
10-7
，μ
r
＝μ/μ0为磁芯材料相对磁导率；
[0024]当组合磁性浮子的位置从h改变为h
±
Δh时，电感量的变化量的表达式为：
[0025][0026]其中，匝数的最大变化量Δn
max
＝n
max-n
min
；
[0027]则电感式传感器的电感值最大变化量为：
[0028][0029]则总长为h的绝缘管被有效长度为l
e
的磁芯等分为d＝h/l
e
段，在有效长度为l
e
的范围内，当组合磁性浮子沿着绝缘管轴向的高度变化量为Δh时，绕组匝数变化率表达式
为：
[0030][0031]式(10)中，h
max
为待测液位的最大高度，即为组合磁性浮子的最大行程；
[0032]根据公式(8)和(10)，当组合磁性浮子的高度改变Δh时，对应的电感量值的变化量ΔL
Δh
表达式为：
[0033][0034]优选地，所述组合磁性浮子包括磁芯与漂浮介质，且两者粘结构成组合磁性浮子。
[0035]有益效果：本专利技术提供一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法，根据本方法原理设计出相应的电感式液位传感器适用于介电常数低的液体的液位测量，提高了传感器的灵敏度，提高了传感的测量精度。
附图说明
[0036]图1为电阻串联传感器分压电路图；
[0037]图2为本专利技术的电感式液位传感器的结构示意图；
[0038]图3为本专利技术的组合磁性浮子的结构示意图；
[0039]图4为本专利技术的主动探测式电容传感器电路；
[0040]图5为本专利技术的信号调整单元电路；
[0041]图6为本专利技术的信号识别及输出单元电路。
[0042]图中：绝缘管1、组合磁性浮子2、磁芯2-1、漂浮介质2-2、铜线绕组3。
具体实施方式
[0043]为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0044]一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0045]步骤1：将信号源输出电压、阻抗为X
R
的阻抗器件和阻抗为X
S
的电感传感器构成串联电路，其中，信号源输出电压是幅度和频率分别为V
T
和f的正弦波电信号，则电感传感器上的阻抗电压V
S
表达式为：
[0046][0047]步骤2：设外界应变导致电感传感器的阻抗变化区间为X
S
∈[X
Smin
,X
Smax
]，则电感传感器上的阻抗电压V
S
的变化量δ表示为：
[0048][0049]其中，信号源输出电压V
T
是常数，电感传感器的最大阻抗X
Smax
和最小阻抗X
Smin
为已
知的常量，则电感电压动态变化量δ仅为关于X
R
的函数；
[0050]步骤3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电感式液位传感器最佳匹配参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将信号源输出电压、阻抗为X
R
的阻抗器件和阻抗为X
S
的电感传感器构成串联电路，其中，信号源输出电压是幅度和频率分别为V
T
和f的正弦波电信号，则电感传感器上的阻抗电压V
S
表达式为：步骤2：设外界应变导致电感传感器的阻抗变化区间为X
S
∈[X
Smin
,X
Smax
]，则电感传感器上的阻抗电压V
S
的变化量δ表示为：其中，信号源输出电压V
T
是常数，电感传感器的最大阻抗X
Smax
和最小阻抗X
Smin
为已知的常量，则电感电压动态变化量δ仅为关于X
R
的函数；步骤3：对公式(2)求X
R
的一阶导数，如公式(3)所示：步骤4：令步骤3得到的导数为零得到关于X
R
的方程：以X
R
作为未知数，求解方程(4)可得：公式(5)所得X
R
即为获得传感器最大动态电压变化量δ
max
的取值；步骤5：定义电感传感器的阻抗X
S
∈[i2πfL
Smin
,i2πfL
Smax
]，其中L
S
为传感器动态电感，将电感传感器的阻抗X
S
的区间数值代入公式(5)，并取复数的模可得：2.根据权利要求1所述的一种电感式液位传感器最佳匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱剑东，张凯，郭林，朱林根，陈秉岩，单鸣雷，
申请(专利权)人：常州市鼎兴电子有限公司，
类型：发明
国别省市：