一种复合传感器制造技术

一种复合传感器，包括：一测杆，包括底端密封的中空外管，所述外管内有波导丝，所述波导丝外设置有用于保护该波导丝不受损坏的保护套管；一电子仓，与所述测杆的一端连接；一液位浮子，其内部固定有一永久磁环，所述液位浮子自由套装于所述测杆的外管上；一密度浮子，设置于所述液位浮子下方，其内部固定有一永久磁环，所述密度浮子自由套装于所述测杆的外管上；一温度传感器，设置在所述测杆内并安装在所述保护套管上，与所述电子仓电性连接。本实用新型专利技术可以对液体的多项参数(液位、密度和温度)实现低成本、高精度、高分辨率的在线测量，不仅可用于加油站、石油化工行业，还可应用于医药、食品饮料加工等行业。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液体多参数检测领域，特别是一种高精度的用于在线检测液体 (如油品)液位、密度和温度的复合传感器。
技术介绍
在成品油运输流通行业，跑、冒、滴、漏、偷等情况时有发生，给相关公司造成了很大的经济损失。为减小运输过程中的人为损耗，实时监测油品品质和数量，急需在油罐车上安装专用传感器和车载监控系统，在线检测油品液位、密度和温度，及时处理数据，从而有效监测运输过程中油品总量的变化，对异常情况进行报警，加强油品运输过程监管工作。目前液位测量技术较为成熟，适用于油品高精度测量的主要有磁致伸缩液位计、 伺服式液位计、雷达液位计等。雷达液位计只能测量单一液面，不能测量界面与温度，更无法测量密度。伺服式液位计可以测量液位、密度和温度，测量精度较高，但其基于伺服式电机原理，属于机械、电子结合类产品，调试安装复杂，且价格高昂，主要应用于大库区大储罐，并不适合于车载小型油罐测量。磁致伸缩液位计属于浮子式液位计，适用于低粘度液体测量，可以同时测量液面、界面和温度，相比同等精度液位计价格较低。密度测量方面也有不少成型产品，常见的为静压式和振弦式在线密度计，密度测量精度可达到0. 001g/cm3，但仅能测量密度和温度，不能同时测量液位。专利号为“ZL03212M6”，名称为“液体液位、密度、温度传感器”的中国技术专利公开的液位、密度、温度传感器，由密度浮子与浮杆固定在一起构成密度测量元件，密度浮子为空心球形的磁性浮子，浮杆为双体浮杆或柱形面浮杆。该结构的密度测量元件的重心极可能高于其浮心，使之无法在液体中保持自然竖直平衡状态，从而倾靠在测杆上与之产生摩擦力，严重影响密度测量精度。此外，未就如何根据浮子间距计算密度提供相关资料。申请号为“00105004”，名称为“液体液位、密度及质量的测量仪”的中国专利技术专利申请所公开的液体液位、密度和质量的测量仪，由圆柱形密度浮子与平衡管共同构成密度测量元件，通过测量密度浮子与液位浮子的间距计算液体密度。该申请在结构上同样存在上述问题。同时，其公开的密度计算公式为pt = PfAt2XVXK,其中Pt为液体瞬时密度值，Ptl为密度浮子处于零点时的液体密度值，应为液面浮子与密度浮子返回脉冲的时间差，V为脉冲沿波导管传播的速度，K为密度转换系数。该公式认为液体密度与浮子间距的变化呈线性正比关系。而实际上，根据阿基米德原理，Fff= P agVft(h)，其中，Fff为浮子所受浮力，P 为液体密度，g为重力常数。Vft (h)为浮子排开的液体的体积，是浮子浸没深度h的函数，h近似等于液位浮子与密度浮子的间距At2XV。显然，液体密度与浮子间距的变化呈近似反比关系(因液位浮子浸没深度同样随液体密度变化，所以仅为近似)，仅靠一个简单的系数K来计算瞬时密度，将其关系默认为线性正比，将导致明显的非线性误差， 无法保证高精度测量。另外，专利号为“ZL201020171364.3”，名称为“数字式磁致伸缩液位传感器”的中国技术专利，仅能测量液位和温度，无法同时测量液体的密度。因此，现有技术中基于磁致伸缩原理的液体液位、密度和温度测量方法，在结构设计和密度计算方面，均存在一些不足，不利于实现高精度的液位、密度和温度测量。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种高分辨率高精度的、能够同时在线检测液体液位、密度和温度的复合型传感器。为了实现上述目的，本技术提供了一种复合传感器，其中，包括一测杆，包括底端密封的中空外管，所述外管内有波导丝，所述波导丝外设置有用于保护该波导丝不受损坏的保护套管；一电子仓，与所述测杆的一端连接；一液位浮子，其内部固定有一永久磁环，所述液位浮子自由套装于所述测杆的外管上；一密度浮子，设置于所述液位浮子下方，其内部固定有一永久磁环，所述密度浮子自由套装于所述测杆的外管上；一温度传感器，设置在所述测杆内并安装在所述保护套管上，与所述电子仓电性连接。上述的复合传感器，其中，所述的密度浮子包括浮筒，所述浮筒内部固定有永久磁环；用于调节所述密度浮子的比重的配重块，所述配重块连接在所述浮筒下方；用于避免与所述液位浮子干涉的密度测杆，与所述浮筒顶端连接，所述液位浮子设置在所述密度测杆的行程范围内。上述的复合传感器，其中，所述密度测杆为至少两个薄壁圆管，所述薄壁圆管通过支架相互固定并连接在所述浮筒上。上述的复合传感器，其中，所述密度测杆为三根两端密封的薄壁圆管。上述的复合传感器，其中，所述三根薄壁圆管两端分别通过所述支架相互固定，其中一端通过所述支架连接在所述浮筒上。上述的复合传感器，其中，所述浮筒为不锈钢长圆柱形空心结构。上述的复合传感器，其中，所述浮筒为橡胶圆柱形实心结构。上述的复合传感器，其中，所述电子仓包括一敏感元件头，与所述波导丝电性连接；一电路板，包括一激励电路，与所述波导丝电性连接；—信号处理电路，与所述敏感元件头电性连接；一时间测量电路，与所述信号处理电路连接；一单片机，分别与所述时间测量电路、所述激励电路及所述温度传感器电性连接；一通信电路，与所述单片机电性连接。上述的复合传感器，其中，还包括一用于防止所述液位浮子及所述密度浮子从所述外管上脱落的卡环，所述卡环固定在所述外管的底端。本技术的有益功效在于可以对液体的多项参数(液位、密度和温度)实现低成本、高精度高分辨率的在线测量，还可进一步由上位机结合储罐容积表计算液体体积和质量。不仅可用于加油站、石油化工行业，由于其不锈钢外管、浮子均采用不锈钢材料，无毒无害，还可应用于医药、食品饮料加工等行业。以下结合附图和具体实施例对本技术进行详细描述，但不作为对本技术的限定。附图说明图1为本技术一 实施例的结构示意图；图2为图1的A-A剖视示意图；图3为本技术一 实施例的密度浮子结构示意图图4为本技术另一实施例的结构示意图；图5为本技术一 实施例的电路模块工作波形示图6为本技术一 实施例的工作原理框图。其中，附图标记1测杆11波导丝12保护套管13外管2电子仓21敏感元件头22电路板221信号处理电路222激励电路223时间测量电路224通信电路225单片机3液位浮子4密度浮子41密度测杆42浮筒43配重块44支架45螺钉5温度传感器6输出电缆及接头7卡环8上位机M激励脉冲A回波1B回波具体实施方式以下结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述参见图1、图2及图4，图1为本技术一实施例的结构示意图，图2为图1的 A-A剖视示意图，图4为本技术另一实施例的结构示意图。本技术的复合传感器， 包括测杆1，该测杆1包括底端密封的中空外管13，该外管13优选为不锈钢材料件，所述外管13内有波导丝11，波导丝11为敏感元件，所述波导丝11外设置有用于保护该波导丝 11不受损坏的保护套管12 ；电子仓2，与所述测杆1的一端连接，该电子仓2的顶端安装有输出电缆及接头6 ；液位浮子3，液位浮子3优选为不锈钢空心浮球，其内部固定有一永久磁环，所述液位浮子3自由套装于所述测杆1的外管13上；密度浮子4，设置于所述液位浮子3下方，其内部固定有一永久磁环，所述密度浮子4自由套装于所述测杆1的外管13上；温度传感器5，设置在所述测杆1内并安装在所述保护套管12上，与所述电子仓2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种复合传感器，其特征在于，包括：一测杆，包括底端密封的中空外管，所述外管内有波导丝，所述波导丝外设置有用于保护该波导丝不受损坏的保护套管；一电子仓，与所述测杆的一端连接；一液位浮子，其内部固定有一永久磁环，所述液位浮子自由套装于所述测杆的外管上；一密度浮子，设置于所述液位浮子下方，其内部固定有一永久磁环，所述密度浮子自由套装于所述测杆的外管上；一温度传感器，设置在所述测杆内并安装在所述保护套管上，与所述电子仓电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种复合传感器，其特征在于，包括一测杆，包括底端密封的中空外管，所述外管内有波导丝，所述波导丝外设置有用于保护该波导丝不受损坏的保护套管；一电子仓，与所述测杆的一端连接；一液位浮子，其内部固定有一永久磁环，所述液位浮子自由套装于所述测杆的外管上；一密度浮子，设置于所述液位浮子下方，其内部固定有一永久磁环，所述密度浮子自由套装于所述测杆的外管上；一温度传感器，设置在所述测杆内并安装在所述保护套管上，与所述电子仓电性连接。2.如权利要求1所述的复合传感器，其特征在于，所述的密度浮子包括 浮筒，所述浮筒内部固定有永久磁环；用于调节所述密度浮子的比重的配重块，所述配重块连接在所述浮筒下方； 用于避免与所述液位浮子干涉的密度测杆，与所述浮筒顶端连接，所述液位浮子设置在所述密度测杆的行程范围内。3.如权利要求2所述的复合传感器，其特征在于，所述密度测杆为至少两个薄壁圆管， 所述薄壁圆管通过支架相互固定并连接在所述浮筒上。4.如权利要求3所述的复合传感器，其特征在于，所述密度测杆为三根两端密封的薄壁圆管。5.如权利要求3所述的复合传感器，其特征在于，所述三根薄壁圆管两端分别通过所述支架相互固定，其中一端通过所述支架连接在所述浮筒上...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵巧转，
申请(专利权)人：北京航天金泰星测技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11