专利名称：重锤式智能料位探测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种料位测量仪，尤其涉及一种重锤式料位探测仪。目前测量料位的方法有很多种，按原理可分为；压力式料位计、电容式料位计、放射性料位计、重锤式料位计等等。
压力式料位计属于定点测量的料位计，在料仓的侧壁安装一个微动开关，当有物料高到一定程度压到微动开关时产生开关信号。这种方式要求物料均匀颗粒状且重度为常数，而且只能作定点限位测量。
电容式料位计是通过检测物料所处的两极间的电容(其中一个电极也可以是容器壁)来测量料位的仪表。这种仪表受物料的影响较大，性能不稳定，当物料的密度、湿度、温度发生变化时都会影响测量精度，甚至无法正常工作。
放射性料位计是利用放射性同位素的一些特性而制成的料位计。放射性同位素是指会放射出一些粒子而蜕变成另一种稳定状态的同位素。当放射性同位素的射线射入一定厚度的介质时，只有一部分粒子能穿透过去，甚至都被介质吸收。穿透的强度随着介质的厚度的增加而减弱。放射性料位计通常作为开关式的限位料位计。由于放射线对人体有害，所以对其使用剂量及安装、使用、维护等要严格按有关规定进行处理。该料位计设备复杂，造价昂贵。
现有的重锤式料位计主要由伺服电机部分、重锤部分、平衡杠杆、脉冲形成板、控制部分等组成。这种重锤式料位计是靠重锤带动平衡杠杆来控制一个换向开关，并以此来控制电机的正转或反转。进行测量时，重锤的初始位置处在料仓的最顶端，由于此时重锤悬空，平衡杠杆在重锤的作用下向下倾斜，并带动换向开关使电机正转。当重锤遇到料位时，由于料面的托力，使重锤失重减小了绳子的拉力，平衡杠杆在弹簧的作用下复原，换向开关合到反向运行位置，使电机反转。同时计数器记录这期间的脉冲数并显示。最后重锤回到初始位置。这种方式的测力机构复杂、动作不灵敏、容易失控，需要经常调整，而且只能测量单一性质的料位，测量精度也不够高。此外，每次测量完毕重锤总要回到初始位置，使得测量周期过长，不利于达到实时监测的要求。
本实用新型的目的是设计一种能够实时地连续测量料位的重锤式智能料位探测仪，该探测仪可以在任何恶劣、复杂的环境下稳定工作而不影响其测量性能，可以测量任何形状和密度的固体的料位。对固体和液体的混合物，固体比重大于液体沉于下层，液面高于固体料面，该探测仪能够一次同时测出固体的料位和液体的液位。另外，该探测仪使用了单片微机，可设置任意多个料位报警点，可实现远程的数字遥控、遥测，还可以与上位PC机联网。
本实用新型的完成是这样实现的在一个活装在支架内的支柱上部固定一个滑轮，支柱的下部作用于压力传感器上，连接测量重锤的绳子绕过上述滑轮和另一摩擦轮后盘绕在滚筒上，使压力传感器反映出绳子上的拉力大小。安装在摩擦轮上的轴脉冲编码器可测出重锤移动距离。重锤放在待测液位和料位的仓体内，由电机带动滚筒转动，并通过绳子使重锤作上提或下放的移动。压力传感器输出的电压信号经放大、滤波后送8098单片微机，轴脉冲编码器输出的脉冲信号经脉冲整形电路后也送8098单片微机，单片微机对接受到的信号进行处理、分析后，判断重锤是否接触到了液面或料位，同时也通过所记录的脉冲数可精确地计算出重锤所处的位置。
本实用新型所述的探测仪能直接显示被测液位和料位的高度，并由单片微机控制电机的转动，因而可以连续跟踪测量，实现了对被测物料高度的自动监测。此外，单片微机、压力传感器和轴脉冲编码器的使用，又大大提高测量精度和测量性能。
下面将结合附图对本实用新型进行详细描述，其中
图1表示本实用新型的重锤式智能料位探测仪结构原理图。
图2表示本实用新型的重锤式智能料位探测仪结构原理的俯视图。
图3表示本实用新型的重锤式智能料位探测仪电气原理框图。
图4表示本实用新型的重锤式智能料位探测仪电路图。
参见图1、图2和图3，在底板10上固定着支承座4和压力传感器11，支架5安装在支承座4上，支柱6上部固定一个滑轮7，支柱6下部作用于压力传感器11，并且支柱6与支架5为活动配合安装，使支柱6随着力的作用可在支架5内上下移动且不左右晃动。上述的支承座、支架、支柱的形状可以是圆柱体、长方体或多棱体，是采用耐腐蚀材料如塑料或尼龙制成。重锤2放在待测物料高度的料仓1内，连接重锤2的绳子3绕过滑轮7和另一摩擦轮9后盘绕在滚筒8上，重锤2采用防潮、防腐的材料如尼龙棒制成，绳子3采用防潮、防腐的材料如尼龙制成。在摩擦轮9上安装轴脉冲编码器14，且由摩擦轮带动其转动，滑轮7的切线与摩擦轮9的切线在一条垂直线上。滚筒8由电机15带动转动，并通过绳子使重锤在料仓内作上提或下放移动。重锤作上、下运动时，绳子3带动摩擦轮9转动，绳子上的拉力通过滑轮7和支柱6作用于压力传感器11上。压力传感器11的受力点在支柱6的中心线上，其输出大小能正确地反映出绳子3上拉力的大小，可区分出重锤2在料仓空间、液位12和料位13上所承受的不同压力。压力传感器11输出的电压信号经放大电路17、滤波电路18后送8098单片微机21的模拟信号输入端如ACH4端，轴脉冲编码器14输出的脉冲数与重锤2在料仓内移动的距离成比例，并经整形电路22后送8098单片微机21的信号输入端如HSI.0和HSI.1端。由8098单片微机21等组成的微机控制系统，完成数据检测、处理，通过换向控制器16控制电机15的正转、反转或停转，并将测量结果(液位或料位)送显示电路19显示，以及和上位PC机20进行数据通讯。在单片微机21中有脉冲计数器，累计轴脉冲编码器14产生的脉冲数量，每一个脉冲代表一定的深度，这样重锤2下放的深度可由下式算出h＝K·T，其中K是每个脉冲代表的深度，T是累计的脉冲数，与此同时，单片微机21还对来自压力传感器11的电压信号进行分析，判定出重锤到了什么位置，并决定电机正转、反转还是停转，从而实现对被测料位深度的自动监测。
权利要求1.一种重锤式智能料位探测仪，它包括一个放于被测料位仓体(1)内的重锤(2)，与重锤(2)连接的绳子(3)，由电机(15)带动的滚筒(8)，固定在支柱(6)上部的滑轮(7)，安装支架(5)的支承座(4)，带有轴脉冲编码器(14)的摩擦轮(9)，以及压力传感器(11)和单片微机(21)，其特征在于支承座(4)和压力传感器(11)固定在底板(10)上，支柱(6)活装在支架(5)内，且下部作用于压力传感器(11)，绳子(3)绕过滑轮(7)和摩擦轮(9)后盘绕在滚筒(8)上，压力传感器(11)输出的电压信号经放大电路(17)、滤波电路(18)后送单片微机(8098)(21)的模拟信号输入端(ACH4端)，轴脉冲编码器(14)输出的脉冲信号经整形电路(22)后送单片微机(21)的信号输入端(HSI.0和HSI.1端)，单片微机(21)的输出经换向控制器(16)控制电机(15)进行正转、反转或停转，并将测量结果(液位或料位)送显示电路(19)显示，以及和上位PC机(20)进行数据通讯。
2.根据权利要求1所述的重锤式智能料位探测仪，其特征在于重锤(2)由耐腐、防潮材料如尼龙棒制成，绳子(3)由耐腐、防潮材料如尼龙制成。
3.根据权利要求1或2所述的重锤式智能料位探测仪，其特征在于支承座(4)、支架(5)、支柱(6)的形状为圆柱体或长方体或多棱体，是由耐腐材料如塑料或尼龙制成。
4.根据权利要求1或2所述的重锤式智能料位探测仪，其特征在于滑轮(7)的切线与摩擦轮(9)的切线在一条垂直线上。
5.根据权利要求3所述的重锤式智能料位探测仪，其特征在于滑轮(7)的切线与摩擦轮(9)的切线在一条垂直线上。
6.根据权利要求1或2所述的重锤式智能料位探测仪，其特征在于压力传感器(11)的受力点在支柱(6)的中心线上。
7.根据权利要求3所述的重锤式智能料位探测仪，其特征在于压力传感器(11)的受力点在支柱(6)的中心线上。
8.根据权利要求4所述的重锤式智能料位探测仪，其特征在于压力传感器(11)的受力点在支柱(6)的中心线上。
9.根据权利要求5所述的重锤式智能料位探测仪，其特征在于压力传感器(11)的受力点在支柱(6)的中心线上。
专利摘要本实用新型公开了一种能够实时连续地同时测量液位和料位的高精度的重锤式智能料位探测仪,它是在一个活装在支架内的支柱上部固定一个滑轮,支柱下部作用于压力传感器,连接测量重锤的绳子绕过上述滑轮和另一个带有轴脉冲编码器的摩擦轮后,盘绕在由电机带动的滚筒上。反映绳子上拉力大小的压力传感器输出和可测出重锤移动距离的轴脉冲编码器输出脉冲送单片微机处理、分析,得出测量结果显示,并自动控制电机进行正转、反转或停转。
文档编号G01F23/22GK2293054SQ96231280
公开日1998年9月30日 申请日期1996年2月8日 优先权日1996年2月8日
发明者马鹏祥, 能昌信, 赵春记, 周秀华, 王树林, 苗永先 申请人:中国煤炭经济学院