专利名称：电容式物位传感器的辅助电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及对一测量装置的改进装置，具体是一些以电容或导纳为测量参 数的物(液)位测量传感器的辅助电极。尤其是柔性测量传感器的柔性辅助电 极。
背景技术：
在工业领域常用的物(液)位测量传感器中，有一种常用的测量方法是以 深入料仓(罐)中的一根导电体作为主测量极，简称主极；以导电或内部含有 导电体的仓(罐)壁作为另一极，位于两极之间不同高度的物(液)料会影响 两极形成的电容、电阻或导纳的大小，通过测量这个电容、电阻或导纳的变化
量，就可以检测出仓(罐)内物(液)位的高度，如中国专利00215270. 3所提 供的测量方案。但是，在有的情况下，由于料仓(罐)的横向跨度太大，使两 极间的距离过长，导致输出的电容、电阻或导纳的信号太弱，容易受到外界的 干扰，影响了测量的稳定度和准确性，在被测物料的介电系数与空仓(罐)比 较接近的情况下，这个后果更加严重。
中国专利01243602. X及专利02110211. 2分别公开了两种适应不同性质的 物料、具有分段电极结构的料位传感器，依靠分别检测各分段电极与仓(罐) 壁之间的电容(或导纳)参数，来提高物位测量的精度。由于每段电极较短， 其与仓壁之间的电容(或导纳)信号更小，更易受到环境波动的影响，因此对 主电极与仓(罐)壁之间的距离要求更高，距离较大时将导致料位传感器不能 正常工作。
在被测物料比较纯净，流动性较好如成品液，被测料罐较小如普通油箱的 情况下，美国专利US005103368A给出了一种带刚性辅助电极的分段电容传感器 的解决方案，可以提高物位测量的精度。但此方案对于流动性较差如原油、粉 料等及工业上需要物位测量的各种高、大料仓(罐)却不适用，没有应用价值。 一方面，流动性较差的物料可能堵塞在两极之间，另一方面，刚性的外部连续 电极，可能因过于笨重，难于安装运输，而失去其应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提供一种与 电容式物位传感器伴装，安装、运输方便，能够增强上述电容式传感器测量信 号的电容式物位传感器的辅助电极。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是
一种电容式物位传感器的辅助电极，其包括 (1)至少一条长度与伴装电容式物位传感器主极的长度相当的，具有柔性 的导电钢索；
.(2)若干个由非导电材料制成的绝缘支架，用于将传感器的主极与所述柔 性的导电钢索沿物位测量的方向均匀地隔离开来；绝缘支架的两端中至少有一 端通过连接端子与所述柔性的导电钢索或主极固定。
本发明这样的辅助电极与传感器主极配合，测量介质的物位时，获得的信 号明显提高，有利于提高物位测量的准确度和稳定性。
本发明在上述方案的基础上，当用于测量一些特定介质时，如油品等，为 保证测量的准确度和稳定性，增设了
(3)若干筒状或环状电极单元，.由至少一条所述的柔性导电钢索将若干带 绝缘支架或不带绝缘支架的筒状或环状电极单元连接在一起，整体上形成一个 柔性辅助电极。解决信号不强和钢索易于打结的问题。
本发明上述方案中所说的筒状电极单元环绕传感器主极，可以由刚性的网 孔状或栅状的导电材料构成，基本上没有伸縮量；也可以由弹簧状或者柔性的 筛网状的导电材料构成，是具有伸縮性和柔软性的结构。采用具有伸縮性和柔 软性的筒状辅助电极单元结构，可以获得进一步的好处即提供整个辅助电极 较大的伸縮性和柔软性，为安装和运输提供更大的方便。
本发明由于采用柔性辅助电极，其与电容式物位传感器伴装，通过主动地 拉近与传感器的主极的距离，形成电容传感器的两个电极，对照现有技术，本 发明结构合理，安装、运输方便，大幅提高了测量电容的信号，增加了其物位 测量的稳定度和准确性。特别适用于做对一些电容或导纳为测量参数的各种柔 性物(液)位测量传感器的柔性辅助电极，不论这些测量传感器采用的是连续 测量方式，还是分段式测量方式。
本发明在电容式物位传感器主极为刚性的条件下，还提供了一种另外的技 术方案，其主要由绝缘支架及环绕传感器主极的刚性筒状电极单元组成，筒状 电极单元电连接作为辅助电极，绝缘支架的数量可以根据筒状电极的数量确定， 尽可能减少，极限情况是，与主极伴装的刚性筒状电极单元只为一个，其长度 与主极大体相等，而将筒状电极与主极隔离开的绝缘支架至少需要有两个。
下面结合附图对本发明进行详细描述
图中的标号是l.导电钢索，2.绝缘支架，3.筒状电极单元，3'.环状电 极单元，4.传感器主极，5.连接端子。
图1是本发明的一种绝缘支架示意图。
图2是本发明一种导电钢索和传感器主极通过绝缘支架隔离开来的一个实
施例的示意图。
图3是本发明的一种刚性筒状电极单元通过导电钢索、绝缘支架与传感器 主极连接的一个实施例示意图。
图4是图3中的刚性筒状电极单元示意图。
图5是本发明的一种弹簧状的筒状电极单元通过导电钢索、绝缘支架与传 感器主极连接的一个实施例示意图。
图6是图5中的弹簧状筒状电极单元示意图。
图7是本发明的一种环状电极单元通过导电钢索、绝缘支架与传感器主极
连接的一个实施例示意图。
图8是本发明的一种刚性筒状电极单元在高度方向上相互隔离的实施例的
示意图。
图9是本发明的一种简化的弹簧状的筒状电极单元通过导电钢索、绝缘支
架与传感器主极连接的一个实施例示意图。
图10是本发明的一个简化的刚性筒状电极单元通过绝缘支架与传感器主
极连接的一个实施例示意图。
具体实施例方式
一种电容式物位传感器的辅助电极，包括
(1)至少一条长度与伴装的电容式物位传感器主极4的长度相当的，具有
柔性的导电钢索l。导电钢索l一般为两条或者三条。
(2)若干个由非导电材料制成的绝缘支架2，如图l所示的结构，用于将 传感器主极4与所述柔性的导电钢索1沿物位测量的方向均匀地隔离开来。绝 缘支架2将导电钢索1或者筒状电极与物位传感器主极隔离开。绝缘支架2的 两端中至少有一端通过连接端子5与所述柔性的导电钢索1或传感器主极4固 定。如图2所示的结构。
这样传感器主极4在与导电钢索1辅助电极配合测量介质的物位时，获得 的信号将明显提高，有利于提高物位测量的准确度和稳定性。
本发明将上述由传感器主极4与导电钢索1辅助电极构成的物位传感器用 于测量一些特定信号较少的介质时，如油品等，由于辅助电极仅仅是若干条简 单的导电钢索，其与传感器主极之间的信号太小，不足以保证测量的准确度和 稳定性，而且，若干孤立的导电钢索，没有有效的限定、支撑，在液流的作用 下很容易打结、变形，不利于测量的均匀性和稳定性。为此，本发明在前述方 案的基础上，增设了若干环绕传感器主极的筒状电极单元3或环状电极单元3 '，由至少一条所述的柔性导电钢索1将若干带绝缘支架2或不带绝缘支架的 筒状电极单元3或环状电极单元3'连接在一起，整体上形成一个柔性辅助电 极。这样，可解决信号不强和导电钢索易于打结的问题。如图3、图5、图7、 图8、图9所示。
本发明筒状电极单元3可以由刚性的网孔状或栅状的导电材料构成，基本 上没有伸縮量；也可以由弹簧状或者柔性的筛网状的导电材料构成，是具有伸 缩性和柔软性的结构。
从图3、图4中可以看出，在本发明方案中，由至少一条上述的导电钢索1 将若干带绝缘支架2或不带绝缘支架的刚性筒状电极单元301连接在一起，整 体上形成一个柔性辅助'电极，每个刚性筒状辅助电极单元301可以由网孔状或 栅状的导电材料构成，如图4所示，是基本没有伸縮量的。在筒状电极单元为 刚性的情况下，其与导电钢索的连接方式，既可以采用相邻的筒状电极单元相 互接触，彼此支撑的连接方式，所有筒状电极单元通过连接端子5至少跟一条 共同的导电钢索电连接，起到强化电连接的作用，如图3所示；导电钢索的一 端与上部的法兰固定连接，另一端与最底部的筒状电极单元固定连接，与中间
的其它筒状电极单元可以是固定连接，这里所说的固定连接是指连接端子5与
导电钢索上的某一点固定连接在一起，不能在导电钢索方向上滑动；也可以是 活动连接，这里所说的活动连接指连接端子5可在导电钢索方向滑动，如导电
钢索1通过连接端子5上的小孔滑动，整体上形成一柔性的筒状辅助电极，可
以在筒状电极两端采用臼头、臼碗的配合方式，以减少彼此间的转动阻力。如
图3、图4所示的方案。
本发明在筒状电极单元3为刚性的情况下，其与导电钢索的连接方式，还 可以采用相邻的筒状电极单元彼此不相互接触，每个筒状电极单元301，通过 连接端子5与至少两条共同导电钢索牢固连接，依靠导电钢索彼此定位，依靠 相邻筒状电极单元之间的空隙提供柔性，共同导电钢索的顶端与上部的法兰盘 连接，对整个柔性辅助电极起到支撑作用，如图8所示。
从图5、图6中可以看出，本发明筒状电极单元还可以由由弹簧状或者柔 性的筛网状的导电材料构成，是具有伸縮性和柔软性的结构。采用具有伸縮性 和柔软性的筒状电极单元结构，可以获得进一步的好处即提供整个辅助电极 较大的伸縮性和柔软性，为安装和运输提供更大的方便。在筒状电极单元为具 有伸縮性及柔韧性的情况下，如图6所示的弹簧状的筒状电极单元302，其与 连接导电钢索的连接方式，既可以釆用相邻的筒状电极单元302之间相互接触， 如图5所示；也可以釆用相邻的筒状电极单元302之间保持一定空隙的方式， 进一步地对于上述筒状电极单元为具有伸縮性及柔韧性结构的物位传感器的柔 性辅助电极的解决方案中，整体上还可以简化为一个筒壁由柔性或弹簧性材料 构成，如图9所示。电极的上端沿和下端沿分别通过至少两个连接端子5，与 至少一条钢索固定连接，在展开正式应用时整个电极的长度依靠连接的钢索长 度确定，为了保持整个电极的均匀性，在筒状电极的上端沿和下端沿之间，在 筒状电极的不同高度，分别通过连接端子弹簧5将与相应位置的钢索固定连接， 从而达到对弹簧状筒壁进行定位的作用。其共同的一个特征是，具有伸縮性的 筒状电极单元的上沿及下沿分别通过至少两个连接端子，与至少两条钢索 固定连接，在展开正式应用时，每个筒状电极单元通过连接端子5在钢索上的 位置，限定筒状电极单元的位置。柔性的筒状电极单元的长度在正常使用时靠 与其连接的导电钢索沿物位测量的方向进行定位。
本发明进一步地在上述的由相邻的筒状电极单元彼此不相互接触的方案
中，我们可以将每个筒状的电极单元化为一个简单的环，如图7所示的结构。 图7是本发明的一种环状电极单元3'，通过导电钢索、绝缘支架与传感器主 极连接的一个实施例示意图。
本发明对于刚性传感器主极，其所需要的辅助测量电极，不需要特别的柔 性设计，所以，起固定和支撑作用的导电钢索1不是必须的；只需要用绝缘支 架2将传感器主极4与一个或若干个环绕传感器主极的筒状电极单元303分开 即可， 一个或若干个筒状电极单元303总长与传感器主极基本相同。如图10 所示，实施例给出了由一个筒状电极303与两个支架组成的刚性辅助电极方案。
以上对本发明实施例的详细说明并非穷尽性的，本发明不应被限制为以上 所公开的精确形式。本领域的技术人员可以理解，在本发明的范围内，可以进 行各种等同的修改和替换，这样的修改和替换应视为被该发明所涵盖。此外， 在此所提供的本发明的原理也可应用于其它领域，而不必局限于电容式物(液) 为传感器。上述各个实施例的元素可任意组合在一起，以便提供进一步的实施 例。
此外，不应将所附权利要求中使用的术语阐释或将本发明限制到本说明中 公开的特定实施例，除非以上详细说明清楚地限定了此术语。因此，本发明的 实际范围应该涵盖所述实施例及根据权利要求实施的所有等同形式。
权利要求
1.一种电容式物位传感器的辅助电极，其特征是其包括(1)至少一条长度与伴装电容式物位传感器主极的长度相当的，具有柔性的导电钢索；(2)若干个由非导电材料制成的绝缘支架，用于将传感器的主极与所述柔性的导电钢索沿物位测量的方向隔离开来；绝缘支架的两端中至少有一端通过连接端子与所述柔性的导电钢索或主极固定。
2. 根据权利要求1所述的电容式物位传感器的辅助电极，其特征是其还设有 若干筒状或环状电极单元，由至少一条所说的柔性导电钢索将若干带绝缘支架 或不带绝缘支架的筒状或环状电极单元电连接在一起，整体上形成柔性辅助电 极。
3. 根据权利要求2所述的电容式物位传感器的辅助电极，其特征是筒状电极 单元由刚性的网孔状或栅状的导电材料构成，相邻筒状电极单元依靠与导电钢 索的活动连接或者依靠导电钢索为相邻筒状电极单元所提供的空隙产生辅助电 极整体所需要的柔性，所有筒状电极单元与导电钢索电连接，整体上构成一柔 性辅助电极。
4. 根据权利要求2所述的电容式物位传感器的辅助电极，其特征是筒状电极 单元由柔性的弹簧状或者筛网状的导电材料构成，具有伸縮性和柔软性结构， 所有筒状电极单元与导电钢索电连接，整体上构成一柔性辅助电极。
5. —种电容式物位传感器主极的辅助电极，其特征是有至少一个环绕传感器 主极的筒状电极，以及至少两个将刚性传感器主极与筒状电极定位且电隔离的 绝缘支架，筒状电极整体长度与传感器主极相同。
全文摘要
本发明涉及一种电容式物位传感器的辅助电极，其包括至少一条长度与传感器主极的长度相当的，具有柔性的导电钢索；若干个由非导电材料制成的绝缘支架，绝缘支架的两端中至少有一端通过连接端子与所述柔性的导电钢索或主极固定。其还设有若干筒状或环状电极单元，由至少一条所说的柔性导电钢索将若干带绝缘支架或不带绝缘支架的筒状或环状电极单元电连接在一起，整体上形成柔性辅助电极。本发明结构合理，安装、运输方便，大幅提高了测量电容的信号，增加了其物位测量的稳定度和准确性。特别适用于做对一些电容或导纳为测量参数的各种柔性物位测量传感器的柔性辅助电极。
文档编号G01F23/26GK101373149SQ200810138690
公开日2009年2月25日 申请日期2008年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者唐丽莉, 朱更君, 李安星, 李文琦, 王其明, 赵双科 申请人:威海海和科技有限责任公司