专利名称：一种非接触式单点液态金属液位测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于金属液位测量技术领域，具体涉及一种非接触式单点液态金属液位测
量装置。
背景技术：
液态金属是高电导率的金属，目前其液位测量方法主要有探针式液位测量方法、差压式液位测量方法和电感应式液位测量方法。探针式液位测量是一种接触式液位计，其工作原理是利用在探针和容器表面分别加入电极，当金属液面接触探针电极时便构成闭合回路，从而输出相应电信号。其缺点在于液态金属蒸汽可能凝结在绝缘体上，破坏绝缘层，造成误接通；金属氧化物沉积在电接 点上，使电导通性能下降。因此，探针式液位计只适用于温度较低的短期测量，并且对液态金属的腐蚀性能也有严格要求，降低了其适用范围。差压式液位测量是一种接触式液位计，其工作原理是利用引压管将液态金属引出，测量压力差，从而可以得到液位高度。其缺点在于需要将引压管安装在液态金属容器表面，可能影响容器的完整性；高温液态金属的压差测量精度难以保证，从而影响了液位测量的精度。电感式液位测量是一种非接触式液位计，其工作原理是利用电感线圈产生电磁场，液态金属切割磁感应线产生电磁信号，从而得到液位高度。其缺点在于液态金属的介电性能会影响电磁信号，从而影响液位信号的精度和可靠性；电感线圈的绝缘层在高温环境下，易于老化，不适合长期工作。综上，以上测量原理的局限性限制了液位测量装置的使用范围和测量精度。
发明内容
本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种非接触式单点液态金属液位测量装置，提高液位测量精度及使用范围，且结构简单、安全可靠。本发明技术解决方案一种非接触式单点液态金属液位测量装置，包括第一直流步进电机I和第二直流步进电机5、第一密封件2和第二密封件7、电路箱3、啮合齿轮4、密封壳6、上法兰8、下法兰9、感应探头10、升降套管11、液位探针12、液态金属13和被测容器14 ;所述升降套管11由内套管IlA和外套管IlC构成，外套管IlC和内套管IlA同心布置；液态金属13置于被测容器14中；上法兰8和下法兰9利用螺钉连接，并用第二密封件7密封上法兰8和下法兰9，同时下法兰9固定在被测容器14的上边缘；感应探头10利用过盈配合固定在升降套管11的内套管IlA的末端，外套管IlC利用轴承固定在上法兰8和下法兰9的轴承上能够旋转；在升降套管11的外套管IlC的末端连接一对包括主动齿轮和被动齿轮的啮合齿轮4，啮合齿轮4运动带动外套管IlC上下轴向运动，其中主动齿轮连接着第二直流步进电机5，升降套管11的内套管IIA的顶端固定第一直流步进电机I，第一直流步进电机I的驱动线连接至电路箱3 ;密封壳6焊接在上法兰8上；电路箱3固定在密封壳6内壁，在电路箱3和密封壳6两者连接处固定第一密封件2 ;电路箱3内部固定有信号处理系统3a、电机驱动系统3b和无线传输系统3c,感应探头10的输出连接至信号处理系统3a ；当感应探头10恰能测到液态金属13时，感应探头10则输出信号至电路箱3内的信号处理系统3a,该信号触发电路箱3内的电机驱动系统3b驱动第一直流步进电机I和第二步直流进电机5运动；其中第一直流步进电机I的输出轴带动内套管IlA上下运动，第二直流步进电机5通过平键连接带动啮合齿轮4旋转从而带动内套管IlC上下运动，从而使感应探头10运动；信号处理系统3a不断监测感应探头10的信号输出，直至信号处理系统3a输出值为感应探头10检测的液态金属13液面最大距离时输出的信号值,此时电机驱动系统驱动3b驱动升降套管11停止运动；若感应探头10输出信号值一旦偏离感应探头10最大检测距离的信号值时，电机驱动系统3b将驱动第一直流步进电机1，第一直流步进电机的输出轴带动内套管IlA上下运动，从而使感应探头10运动，在运动过程中信号处理系统3a不断监测从感应探头10输出的关于液态金属13液面的信号，直至信号处理系统3a输出值为感应探头10检测的液态金属13液面最大距离时输出的信号值,此时电机驱动 系统驱动3b驱动升降套管11停止运动；步进电机驱动系统3b记录步进角，经过相关换算便得到感应探头10的升降距离，实时间接得到液态金属液面的位置或高度；信号处理系统3a将直流步进电机的运动步数和运动方向参数由无线传输系统3c透过第一密封件发送至外部Zigbee收发模块M3,由Zigbee收发模块M3传输给计算机M4,由计算机计算分析传输的数据，以实时获取感应探头10的位置，从而间接的得到液态金属13的液位。所述测量装置还包括用于自动校准感应探头10和防止感应探头10接触高温液态金属的两个液位探针12，所述液位探针12连接固定在升降套管11的外套管IlC上；液位探针12自动校准和防止感应探头10接触高温液态金属的过程如下升降套管11带动液位探针12恰接触液态金属13的液面，此时液位探针12输出一个信号；升降套管11带动感应探头10上下运动至其恰能输出一个信号，此时感应探头10输出一个信号；将液位探针12和感应探头10输出的信号经相关算法处理后转换成两者的相对距离，这个距离便为感应探头10的最大检测距离；同时液位探针12在测量过程中可防止液态金属液面快速上升时，液面接触到感应探头10，即测量过程中液位探针12 —旦接触到液态金属，便触发感应探头10快速抬起，防止感应探头10接触高温液态金属。所述感应探头10为能耐600°C的非接触式传感器，用于恶劣高温环境中，以免维护。所述第一密封件2的密封结构为在密封壳上安装电路箱连接处固定一梯形非屏蔽型SiO2玻璃2C，梯形非屏蔽型SiO2玻璃2C的两面均有密封圈2B和2D进行密封。所述第二密封处7的密封结构为上法兰8和下法兰9用螺钉连接压紧，在上法兰8连接处开有两个环形槽8A和8B，将耐600°C高温的两个密封圈9A和9B置于两个环形槽8A和8B中，利用上法兰8和下法兰9的预紧力使两个密封圈9A和9B产生变形,从而达到密封的效果。所述信号处理系统3a硬件以TMS2812DSP芯片为核心，感应探头10的信号经过低通滤波后，由光电隔离电路进行信号隔离后将信号输入至TMS2812DSP芯片的模拟输入端口进行处理，处理后的数据保存至存储系统中；所述电机驱动系统3b利用TMS2812DSP输出的PWM脉冲经场效应管功率放大后控制第一直流步进电机I和第二直流步进电机5的正反转和转速；所述无线传输系统3c以Zigbee无线传输模块为核心,信号处理系统3a的TMS2812DSP芯片将第一直流步进电机I和第二直流步进电机5运动参数和感应探头10的信号经RS232接口传输至Zigbee无线传输模块。本发明装置与现有液态金属液位计相比的优点在于(I)本发明提高液位测量精度及使用范围，且结构简单、安全可靠。(2)本发明装置具有自动校准功能。能够通过计算机发送校准指令，经信号处理系统处理后，输出相应的控制脉冲，并对脉冲经行功率放大，驱动执行机构对探头进行自校准(此内容应在说明书及权利要求书中进行详细说明，否则优点部分无从谈起)，并且可以在线实时消除系统累计误差，也减小了由于使用工况不同而造成的环境误差。(3)本发明装置可以应用于具有密封要求的环境中。本发明在上法兰被测容器连接处和密封件处均设置了密封件。采用相关密封件，可以很好的保证系统的密封性，且采用 无线信号传输数据，避免了有线通信方式所带来的导线输出端密封难的问题，因此安全可靠，适合压力容器或其它对真空有一定要求的容器金属液位测量。(4)本发明装置使用方便、操作简单。总之，本发明所利用的测量原理可以最大限度的减少这些局限性，从而使液位计使用范围和测量精度大大提高，并且具有自动校准功能和密封功能，可以提高系统精度和增加其使用范围，且结构简单、安全可靠。
图I为本发明的液态金属液位测量装置原理结构示意图；图2为本发明中感应探头与液位探针结构示意图；图3为本发明液位高度测量原理示意图；图4为本发明上、下法兰处密封件结构示意图；图5为本发明电路箱处密封件结构示意图；图6为本发明信号处理和电机驱动系统原理框图；图7为本发明无线通信系统原理框图。
具体实施例方式如图I所示，本发明实施的非接触单点液态金属液位装置的包括第一直流步进电机I、第二直流步进电机5、第一密封件2和第二密封件7、电路箱3、啮合齿轮4、密封壳6、上法兰8、下法兰9、感应探头10、升降套管11和两个液位探针12组成。下法兰9固定在被测容器14的上边缘，液位探针12利用螺纹连接固定在升降套管11的外侧末端，感应探头10利用过盈配合固定在升降套管11的内侧末端，升降套管11利用轴承固定在上法兰8和下法兰9上，上法兰8和下法兰9利用螺钉连接，并用第二密封件7密封上法兰8和下法兰9，在升降套管11的末端连接一对啮合齿轮4 (包括主动齿轮和被动齿轮)，主动齿轮连接着第二直流步进电机5，升降套管的顶端固定第一直流步进电机I。密封壳6焊接在上法兰8上，电路箱3固定在密封壳6内壁，在两者连接处固定第一密封件2。电路箱3内部固定有信号处理系统3a、电机驱动系统3b和无线传输系统3c。
本发明实施的非接触单点液态金属液位装置可在线测量600°C以下的液态金属的液面，其具体实施步骤为第一步，安装升降套管11，并利用轴承固定在上法兰8上。在升降套管11的内套管安装感应探头10，在外套管安装液位探针12，并将其引线沿着升降套管11的中间孔引出至电路箱3。在升降套管11的顶部安装第一直流步进电机1，第一直流步进电机I可以带动内套管IlA上下运动，第二直流步进电机5通过带动安装在外套管IlC上的啮合齿轮4旋转。在安装升降套管11时，固定其初始位置，并在电路箱3中的信号处理系统3a中记录该初始位置。第二步，利用电路箱3的电机驱动系统3b发送PWM脉冲给第一直流步进电机I和第二直流步进电机5，使第一直流步进电机I带动内套管IIA顶端的感应探头10上下运动，当恰好有信号输出时，信号处理系统3a记录此时感应探头10的相对位置，由于在安装时，其初始位置是一定的，利用信号处理系统3a处理后间接得到感应探头10的绝对位置，也即液面的绝对位置。当被测液态金属13液面上升或下降时，感应探头10输出信号会增加或 减弱，通过系统分析，驱动探头上下运动，直至其恰好有信号输出时，记录该位置便是液态金属液面的位置或高度。以上过程重复进行，可以动态的实时测量液态金属的液面。第三步，将液面位置(或高度)信息通过电路箱3内的无线传输系统3c发送至外界计算机无线接收模块，无线接收模块将被测数据传输至计算机上。可对数据存储、分析和利用。感应探头10安装在升降套管11的内套管的末端，外套管和内套管之间有精密细牙螺纹连接，当外套管固定后，第一直流步进电机I是可通过螺母一螺杆副机构带动内套管上下运动。为消除初始螺纹间隙误差，可以在本发明装置启动前进行微动，消除螺纹间隙后，方可正常运转工作。当感应探头10与金属液面13距离在最大检测距离时，便可以得到一个液位位置信号，当液面上升和下降时，电机驱动系统3b会根据相应的控制程序驱动感应探头10上下运动，以达到感应探头10与金属液面13距离保持恒定，这样，在初始安装位置确定的情况下，便可以间接得到金属液面的位置(或高度)。升降套管11是利用滑动轴承固定在上法兰8和下法兰9上的，底座固定在被测容器的下法兰9上，两者需要进行密封，以保证对真空度有一定要求的压力容器使用要求。第二直流步进电机5带动主动直齿轮旋转，被动直齿轮固定在外套管上，两个齿轮轴向均固定，外套管上有细牙精密外螺纹和被动直齿轮内螺纹配合，当两者发生圆周运动时，外套管便可以上下运动，从而带动外套管上下运动。外套管底端装有直流探针。内套管内部为中空，可以走信号线。电路箱3内部安装有信号处理系统3a、电机驱动系统3b和无线传输系统3c。这三个系统配有相应的控制电路板和24V直流电源。电路箱3内部均有隔热材料，并且四周布有直流静音散热风扇。散热风扇为智能系统，可以根据内部环境的温度自动开启和关闭，以充分节约电能。主控制电路板主要控制2个直流24V精密步进电机的旋转速度和旋转方向。辅助控制电路板主要用于控制系统与外界进行无线通信。在测量装置外部有一个不锈钢304的密封壳6。密封壳6在安装电路箱3处开有一个孔，并采用第二密封件2进行密封，其主要目的是将无线信号无障碍的传输到外界，而不被密封壳6金属材料屏蔽。
图2表示感应探头10与液位探针12结构图。感应探头10固定在内套管的末端，两者通过过盈配合连接，液位探针12固定在外套管IlC的末端。其中，感应探头10为线性接近开关，其检测最大距离为8mm，频响为5KHz，液位探针12包括两个探针，分别为电极的两极。由于不同的测量介质的介电系数会有所波动。在检测前，需要利用固定在外套管上的液位探针12进行自动校准。具体校准过程为I)将其中液位探针12上电，该探针为带有TTL电平电极的探针12A，另一个液位探针为接收电平探针12B，两个探针用螺纹连接固定在外套管IlC上。在液态金属液面还未接触到液位探针12时，接收电平探针12B无信号；2)利用图I中的第一直流步进电机I使外套管以2mm/s的速度匀速下降，直至接收电平探针12B有触发信号输出，并触发TMS2812DSP外部中断，此时，可以认为液位探针12已接触到液态金属13的液面；
3)为提高精度，TMS2812DSP内部的控制程序会自动调整液位探针10高度，直至其接触金属液面13为单点接触，那么此时记下外套管的位置HO ；4)利用图I中的第一直流步进电机I使内套管以lmm/s的速度匀速下降，直至感应探头10输出开关信号，此时可以认为感应探头10距金属液面的距离是其检测该种工况下介质的最大检测距离；5)为提高精度，控制程序自动调整感应探头10高度，直至其恰能输出开关信号，且该信号电平大小为TMS2812DSP中断引脚所能触发的最小信号，此次记下内套管IlA的位置H1。通过以上校准步骤可以得到感应探头(10)检测液位的最大距离为Lmax = Hl-HOie其中，ε为系统误差，其值为第一直流步进电机I和第二直流步进电机5步进角和传动机构安装误差之和，单位为mm。利用精密加工技术和第一直流步进电机I和第二直流步进电机5步进角误差补偿的方式，最终可以得到ε ^ O. Imm外套管IlC和内套管IlA均有中空段，耐高温阻燃信号线IlB可以在其内部走线，使测量装置结构更加紧凑。图3为本发明液位高度测量原理图。本发明中一对啮合直齿轮4由直流步进电机5带动其正反旋转。感应探头10固定在内套管IlA中，内套管IlA随啮合齿轮4的转动而上下运动，从而带动感应探头10上下运动。由一对啮合齿轮4的齿轮副传动机构和螺纹一螺母副机构运动机理，可得其运动的距离为
〃 · / ■ AlΗ2 二-—
1600其中，Η2为感应探头10移动距离，Λ I为传动机构单步折合距离，以上单位均为mm。η为电机驱动系统3b发出的PWM脉冲数，i为机构的传动比。上式中,η是可以通过信号处理系统3a精确计数的，其它参数为装置已知参数。因此，可以在线实时得到感应探头10移动的距离H2。啮合齿轮4初始安装的高度HO由装置的实际安装确定。感应探头10检测金属液面的距离Hl可以通过图3中描述的方法确定。这样，便可以得到金属液位的高度H，如下H = H0-H1-H2其中，HO由装置安装获取的，H2是通过处理系统精确计数PWM脉冲来获取，Hl是通过实际校准来获取的。通过上述测量和计算便可以得到液位的高度。图4为本发明上法兰8和下法兰9处第二密封件7结构示意图。第二密封件7主要密封连接液位测量装置底板和被测容器14的上法兰8。为增加密封可靠性采用双密封，即耐高温O型橡胶圈9A和中空金属密封圈9B。设计的准则是第二密封件7要能够与密封面9C紧密密封面线接触，具有装配间隙和热胀冷缩间隙，留有一定的预紧变形空间。本发明中两个密封圈均置于环形槽8A和环形槽SB中，环形槽8A和环形槽SB的宽度与密封圈9A和密封圈9B直径的关系为W = D+0. 2 其中，W为环形槽的宽度，D为密封圈直径，单位为mm。这样开槽的目的是使环形槽和密封圈为间隙配合，达到线接触密封的效果。环形槽的深度与密封圈直径的关系为H= I. 25D其中，H为环形槽的深度，D为密封圈直径，单位为mm。这样开槽的目的是使密封圈与两密封面紧密贴合，达到最佳的密封效果。对于密封接触面，其局部平面度不大于
O.Olmm,粗糙度不大于3. 2 μ m。中空金属密封圈9B可塑性较强，疲劳强度较好，可以避免因外界温度变化而造成材料蠕变的影响，热胀冷缩效应对其影响较小，可提高其使用寿命。图5为本发明电路箱3处密封件结构示意图。发明中利用玻璃密封，这是因为本发明所述的测量装置可用于有真空度要求的压力容器中，因此需要对整个装置进行密封，传统的导线是不易密封的，这里不采用导线传输数据，采用无线传输方式。为避免密封壳6对无线信号的屏蔽，密封壳开了一个IOmmxlOmm的孔,并用非屏蔽梯形SiO2玻璃(2C)和双密封件2B和2D密封。第一密封件2采用矩形密封垫2B和2D，耐温可达600°C。采用矩形密封垫2B和2D可以增加密封接触面的面积，防止密封垫密封面与玻璃接触面2E过小而产生应力集中，可以加大预紧力来保证密封效果。图6为本发明信号处理和电机驱动系统3b原理框图。信号处理3a和电机驱动系统3b均安装在电路箱3内部。信号处理系统3a以TMS2812DSP为核心，外界测量信号经滤波放大单元进行滤波和放大处理，然后连接至A/D转换单元将模拟信号转换至数字信号，以供TMS2812DSP分析处理。电机驱动系统3b是由TMS2812DSP输出PWM脉冲，该脉冲经功率放大单元放大后经光电隔离单元隔离后输出至第一直流步进电机I和第二直流步进电机5的4根驱动线上。图7为本发明无线通信系统3c (图I所示)原理框图。无线通信系统包括信号处理单元Ml、RS232串口模块M2、Zigbee收发模块M3。以上模块均在同一块双层电路板上，电路板的设计充分考虑干扰、信号滤波隔离。在本发明装置之外布置Zigbee的收发模块M4和计算机M5。信号处理单元Ml将相关数据记录、分析后由RS232串口模块M2传输至Zigbee收发模块M3, Zigbee收发模块M3将相关数据发送至连接在计算机M5上的Zigbee收发模块M4，最终由计算机读取相关实验数据。本发明装置实现了高温液态金属液位的非接触测量。它不仅可以用于普通的液态金属液位测量，还可以适用于具有真空度要求的压力容器中高温液态金属液位的精确测量以及具有腐蚀性液态金属的液位测量。它可以针对不同的液态金属特性进行自动校准，减少系统测量误差。长时间使用后，可利用本发明装置的自动校准功能，去除系统的累计误差，提高测量精度，减少了工作人员系统维护时间。本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种非接触式单点液态金属液位测量装置，其特征在于包括第一直流步进电机(I)和第二直流步进电机(5 )、第一密封件(2 )和第二密封件(7 )、电路箱(3 )、啮合齿轮(4 )、密封壳(6)、上法兰(8)、下法兰(9)、感应探头(10)、升降套管(11)、液位探针(12)、液态金属(13)和被测容器(14);所述升降套管(11)由内套管(IlA)和外套管(IlC)构成，外套管(IlC)和内套管(IlA)同心布置；液态金属(13)置于被测容器(14)中；上法兰(8)和下法兰(9 )利用螺钉连接，并用第二密封件(7 )密封上法兰(8 )和下法兰(9 )，同时下法兰(9 )固定在被测容器(14)的上边缘；感应探头(10)利用过盈配合固定在升降套管(11)的内套管(IlA)的末端，外套管(IlC)利用轴承固定在上法兰(8)和下法兰(9)的轴承上能够旋转；在升降套管(11)的外套管(IlC)的末端连接一对包括主动齿轮和被动齿轮的啮合齿轮(4)，啮合齿轮(4)运动带动外套管(IlC)上下轴向运动，其中主动齿轮连接着第二直流步进电机(5)，升降套管(11)的内套管(IlA)的顶端固定第一直流步进电机(1)，第一直流步进电机(I)的驱动线连接至电路箱(3);密封壳(6)焊接在上法兰(8)上；电路箱(3)固定在密封壳(6 )内壁，在电路箱(3 )和密封壳(6 )两者连接处固定第一密封件(2 );电路箱(3 )内部固定有信号处理系统(3a)、电机驱动系统(3b)和无线传输系统(3c),感应探头(10)的输出连接至信号处理系统(3a); 当感应探头(10 )恰能测到液态金属(13 )时，感应探头(10 )则输出信号至电路箱(3 )内的信号处理系统(3a)，该信号触发电路箱(3)内的电机驱动系统(3b)驱动第一直流步进电机(I)和第二步直流步进电机(5)运动；其中第一直流步进电机(I)的输出轴带动内套管(IlA)上下运动，第二直流步进电机(5)通过平键连接带动啮合齿轮(4)旋转从而带动内套管(11C)上下运动，从而使感应探头(10)运动；信号处理系统(3a)不断监测感应探头(10)的信号输出，直至信号处理系统(3a)输出值为感应探头(10)检测的液态金属(13)液面最大距离时输出的信号值，此时电机驱动系统驱动(3b)驱动升降套管(11)停止运动；若感应探头(10)输出信号值一旦偏离感应探头(10)最大检测距离的信号值时，电机驱动系统(3b)将驱动第一直流步进电机(1)，第一直流步进电机的输出轴带动内套管(IlA)上下运动，从而使感应探头(10)运动，在运动过程中信号处理系统(3a)不断监测从感应探头(10)输出的关于液态金属(13)液面的信号,直至信号处理系统(3a)输出值为感应探头(10)检测的液态金属(13)液面最大距离时输出的信号值，此时电机驱动系统驱动(3b)驱动升降套管(11)停止运动；步进电机驱动系统(3b )记录步进角，经过相关换算便得到感应探头(10)的升降距离，实时间接得到液态金属(13)液面的位置或高度；信号处理系统(3a)将直流步进电机的运动步数和运动方向参数由无线传输系统(3c)透过第一密封件发送至外部Zigbee收发模块(M3)，由Zigbee收发模块(M3)传输给计算机(M4)，由计算机(M4)计算分析传输的数据，以实时获取感应探头(10)的位置，从而间接的得到液态金属(13)的液位。
2.根据权利要求I所述的非接触单点液态金属液位测量装置，其特征在于所述测量装置还包括用于自动校准感应探头(10 )和防止感应探头(10 )接触高温液态金属的两个液位探针(12)，所述液位探针(12)连接固定在升降套管(11)的外套管(IlC)上；液位探针(12)自动校准和防止感应探头(10)接触高温液态金属的过程如下升降套管(11)带动液位探针(12)恰接触液态金属(13)的液面，此时液位探针(12)输出一个信号；升降套管(11)带动感应探头(10)上下运动至其恰能输出一个信号，此时感应探头(10)输出一个信号；将液位探针(12)和感应探头(10)输出的信号经相关算法处理后转换成两者的相对距离，这个距离便为感应探头(10)的最大检测距离；同时液位探针(12)在测量过程中可防止液态金属液面快速上升时，液面接触到感应探头(10)，即测量过程中液位探针(12)—旦接触到液态金属，便触发感应探头(10)快速抬起,防止感应探头(10)接触高温液态金属。
3.根据权利要求I所述的非接触单点液态金属液位测量装置，其特征在于所述感应探头(10)为能耐600°C的非接触式传感器，用于恶劣高温环境中，以免维护。
4.根据权利要求I所述的非接触单点液态金属液位测量装置，其特征在于所述第一密封件(2)的密封结构为在密封壳(6)上安装电路箱(2)的连接处固定一梯形非屏蔽型SiO2玻璃(2C)，梯形非屏蔽型SiO2玻璃(2C)的两面均有密封圈(2B和2D)进行密封。
5.根据权利要求I所述的非接触单点液态金属液位测量装置，其特征在于所述第二密封处(7)的密封结构为上法兰(8)和下法兰(9)用螺钉连接压紧，在上法兰(8)连接处开有两个环形槽(8A和8B)，将耐600°C高温的两个密封圈(9A和9B)置于两个环形槽(8A和8B)中，利用上法兰(8)和下法兰(9)的预紧力使两个密封圈(9A和9B)产生变形,从而达到密封的效果。
6.根据权利要求I所述的非接触单点液态金属液位测量装置，其特征在于所述信号处理系统(3a)硬件以TMS2812DSP芯片为核心，感应探头(10)的信号经过低通滤波后，由光电隔离电路进行信号隔离后将信号输入至TMS2812DSP芯片的模拟输入端口进行处理，处理后的数据保存至存储系统中；所述电机驱动系统(3b)利用TMS2812DSP输出的PWM脉冲经场效应管功率放大后控制第一直流步进电机(I)和第二直流步进电机(5)的正反转和转速；所述无线传输系统(3c)以Zigbee无线传输模块为核心,信号处理系统(3a)的TMS2812DSP芯片将第一直流步进电机(I)和第二直流步进电机(5)运动参数和感应探头(10)的信号经RS232接口传输至Zigbee无线传输模块。
全文摘要
一种非接触式单点液态金属液位测量装置，由感应探头、升降套管、液位探针、直流步进电机、上法兰盘、下法兰盘、密封壳、啮合齿轮、密封件、信号处理系统、电机驱动系统和无线传输系统组成感应探头检测被测液态金属的自由液面，通过相应的控制算法控制步进电机，从而带动升降套管的升降，以保持感应探头始终非接触被测液态金属液面，实现非接触测量。通过液位探针可以自动校准感应探头与液态金属液面的最大检测距离，并可以防止液面接触感应探头。装置密封件可以保证被测容器的密封性，适合压力容器金属液位的测量。本液位装置可以测量高达600℃液态金属的液位，并可长期使用，可靠性高，具有良好的灵敏度和准确度，适合于高温液态金属液位的精确非接触测量。
文档编号G01F25/00GK102914343SQ201210370050
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者姚传明, 朱志强, 高胜, 王勃, 黄群英 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院