专利名称：电磁式在线密度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于检测液体密度的装置。
通常在化工、制糖、乳品、制药、制酒以及食品行业对于液体密度的检测均是采用人工离线方法测量，这样，存在着测量不及时、人工视觉误差大等缺点，不但浪费人力且保证不了产品质量，为了解决这一问题，人们采用了浮力法、重力法、静压法、折射法、振动法、同位素法及电导法等多种方法来测量液体密度，但均因各种因素影响，难以普及。如专利号为92220846.8名称为溶液浓度变送器的装置，它是由采样装置、测量装置和转换装置组成。被测溶液从生产线进入测试容器中，容器内的浮子由于溶液浓度的变化，引起浮力的变化，导致浮子位移而带动差动变压器的磁芯位移，或者引起与浮子连接的弹性元件上的应变片产生应力，从而使浓度变化所引起的非电信号转换成为电信号，此信号经整流放大，供显示、记录、自动控制用。这种方法存在以下几个缺点结构复杂，若做成密封式，就更难，差动变压器或应变片需没在溶液中，为制做带来困难。另外差动变压器孔径较小，测量粘度大或浑浊液体时，容易堵塞，增大摩擦力，影响测量精度，这种测量方法浮子位移较大，由位移大小产生相应信号，位移越大，摩擦力越大，对精度影响越大。测量中浮子是处于静摩擦状态。摩擦力较大，也影响测量精度。当液体粘度大，或浑浊物多时，会使差动变压器无法工作，磁芯在差动变压器中活动受阻，导致检测失灵。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、精度高的电磁式在线密度传感器。
本实用新型的技术解决方案是在设有通孔1的外衬套2的内侧中部水平方向上一周设有线圈3，在外衬套2的顶部内侧接有上电极4，在外衬套2的底部内侧接有下电极5，外衬套2内设有浮子6，在浮子6的垂直方向一端设有可使浮子6铅直运动的定位针7，浮子6内固定接有磁铁8，上电极4、下电极5均与电桥放大电路9相接，电桥放大电路9与校正及功率放大电路10相接，校正及功率放大电路10的输出端接线圈3。
所述的上电极4由大电极11、小电极12相套而成，下电极5由大电极13、小电极14相套而成。
所述的外衬套2的外侧设有由上端盖15、下端盖16、壳体17组成的密封壳18，上端盖15，下端盖16及壳体18上分别设有孔19、20、21、22。
本实用新型同现有技术相比，具有如下优点1、浮子位置(位移)的检测方法，不是采用差动变压器法，而是采用电极法。这种方法对加工精度要求不高，实现容易。对于粘度大或浑浊液体都适用。
2、浮子浮力转换成电信号的方法，不是采用弹簧变形或应变片进行电信号的转换。而是采用电磁力的方法，即用电磁线圈电流产生的磁场作用于浮子中的永久磁铁，使浮子向原零点平衡位置靠近。并引入了负反馈原理，使得浮子始终处在原零点平衡位置附近，浮子位移很小，大大减少了摩擦力。
3、为了克服浮子静摩擦力，在电气实现方法上始终保证浮子在平衡位置附近振动，始终处于动态。
4、可直接装在生产管线上，有无压力都可测量密度。
5、属耐腐蚀结构，可测量任何液体的密度，适应面广，液体只要有极微弱的导电性就可以。
图1为本实用新型实施例的示意图。
图2为本实用新型实施例的剖面图。
图3为本实用新型实施例的电气原理图。
图4为本实用新型实施例的电气原理图。
下面将结合附图及实施例对本实用新型做进一步的描述。
如图1所示，一种电磁式在线密度传感器，在设有通孔1的外衬套2的内侧中部水平方向上设有线圈3，在外衬套2的顶部内侧接有上电极4，在外衬套2的底部内侧接有下电极5，外衬套2内设有浮子6，在浮子6的垂直方向一端设有可使浮子6铅直运动的定位针7，浮子6内固定接有磁铁8，上电极4、下电极5均与电桥放大电路9相接，电桥放大电路9与校正及功率放大电路10相接，校正及功率放大电路10的输出端接线圈3。
为了效果更好，本实用新型可制成如图2所示的形状，在外衬套2内与线圈3相接一内衬套23，上电极板24，下电极板25置于内衬板23上，上电极4为大电极11与小电极12相套而成，下电极5由大电极13，小电极14相套而成，定位针7置于下电极板25上，使浮子6只可做铅直运动，由上端盖15下端盖15、壳体17组成的密封壳18将外衬套2包容其内，上端盖15、下端盖16及壳体17上分别设有孔19、20、21、22。线圈骨架、密封壳8、内衬套、外衬套、电极板均采用不导磁耐酸碱的材料制成，浮子6用玻璃制成，上、下电极用不锈钢制成。
电桥放大电路9如图3所示电桥部分由浮子6与上电极4之间的导电通道电阻R上、浮子6与下电极5之间的导电通道电阻R下及电阻R2、R3、电位器P2、电容C7、C8所组成，当浮子6处于平衡位置时，电桥输出为零。
放大部分由运算放大器U2A、U2B、U2C、U2D、U4A、U4D、U3D(LM324)；电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R60、R61、R29、R30、R31、R32；电容C1、C2、C5、C6；三极管T5、T6、T7；场效应管J1、J2、电位器P1相接而成。
校正及功率放大电路10由电阻R15、R16、R17、R35、R20、R21、R18、R19、电位器P3、P4、电容C3、C4、二极管D1、D2、D3、三极管T1、T2、T3、T4、运算放大器U3A、U3B相接而成。
校正及功率放大电路10的输出接线圈3，与校正及功率放大电路的输出端可相接终端处理电路，如显示、记录、自动控制电路等。
工作原理液体的密度p与浮子的体积V、重量m及浮子所受的浮力F可成以下关系式p＝(F＋mg)／V因为浮子的体积V、重量m是常数，因此，只需测得浮F的大小，即可知道液体的密度。
由于上、下电极都完全浸在液体中，而浮子上下面都是绝缘体，这样，上、下电极与浮子之间各有一个导电通道。上电极与浮子间的距离为d。当距离d变大，导电通道变宽，电极间的导电能力增加，电阻R上变小；当距离d变小，则导电能力下降，电阻R上增加。这样，当浮子上升与上电极接近与下电极较远时，导电通道d变窄，导电能力下降，电阻值变大。这时，下电极与浮子之间导电通道变宽，导电能力增大，电阻R下阻值变小。只有当浮子处于中间位置时，上下电极的导电能力相同。这时，上下电极都可看作一个电阻R上与R下。与电桥放大电路中的电阻R2、R3、电位器P2、电容C7、C8构成电桥。
当浮子在中间位置时R上＝R下，电桥处于中间平衡状态，U＝0。当浮子偏上时，R上变大，R下变小，U为正值；当浮子偏下时，R下增大，R上变小，U为负值。这样，由U的大小和正负即可反映出浮子在容器中的相对位置。
当测量纯水时，浮子处于不沉不浮状态(已配好比重)，浮子处于上下电极板正中位置，上下电极构成电桥输出电压U＝0。当测量密度大于或小于1的液体时，浮子偏上或偏下，电桥输出电压U小于零或大于零。电桥电压经过放大处理。校正及功率放大后在电磁线圈3中产生电流，该电流的方向使浮子向纯水时平衡位置靠近，直到电流产生的电磁力与浮子受的浮力平衡为止，浮子处于新的平衡点，这时的电流大小反映浮子所受浮力的大小，进而知道液体密度的大小。电磁电流的方向反映液体密度大于1还是小于1。
权利要求1.一种电磁式在线密度传感器，其特征在于在设有通孔[1]的外衬套[2]的内侧中部水平方向上一周设有线圈[3]，在外衬套[2]的顶部内侧接有上电极[4]，在外衬套[2]的底部内侧接有下电极[5]，外衬套[2]内设有浮子[6]，在浮子[6]的垂直方向一端设有可使浮子[6]铅直运动的定位针[7]，浮子[6]内固定接有磁铁[8]，上电极[4]、下电极[5]均与电桥放大电路[9]相接，电桥放大电路[9]与校正及功率放大电路[10]相接，校正及功率放大电路[10]的输出端接线圈[3]。
2.根据权利要求1所述的电磁式在线密度传感器，其特征在于所述的上电极［4］由大电极［11］、小电极［12］相套而成，下电极［5］由大电极［13］、小电极［14］相套而成。
3.根据权利要求1所述的电磁式在线密度传感器，其特征在于所述的外衬套［2］的外侧设有由上端盖［15］、下端盖［16］、壳体［17］组成的密封壳［18］，上端盖［15］，下端盖［16］及壳体［18］上分别设有孔［19］、［20］、［21］、［22］。
专利摘要本实用新型提供一种电磁式在线密度传感器，是在设有透孔的外衬套内水平方向上一周接有线圈，外衬套的顶部及底部内侧分别设有上、下电极，外衬套内设有内装有永久磁铁的浮子，浮子下端设有可使浮子做铅直运动的定位针，与上、下电极相接有电桥放大电路，与电桥放大电路相接有校正及功率放大电路，校正及功率放电路的输出与线圈相接，可在工作现场直接测得液体的密度，精度高，可广泛用于化工、制糖、乳品、制药、制酒及食品等行业。
文档编号G01N9/00GK2185891SQ94201278
公开日1994年12月21日 申请日期1994年1月11日 优先权日1994年1月11日
发明者吴志坚, 姜东辉, 陈立伟, 阎国升, 佟泽林 申请人:大连经济技术开发区广裕自动化研究中心