一种能测量液体界面的仪表的制作方法

本发明涉及一种物位测量装置，特别是一种能测量液体界面的仪表。

背景技术

物位包括液体液位和固体料位两大类。而液体液位测量又包括液体液位位置的开关量输出测量和液体液位连续量输出测量两种方式。物位开关量测量是对某个或几个固定位置进行测量，用于液位或料位的上下限报警和自动化连锁控制等，物位连续量测量是对物位连续地进行测量，这两种测量方式广泛地应用于水泥、石油、化工、食品加工等诸多领域。

目前，物位连续测量方法主要有磁致伸缩法、核辐射法、光纤传感器法和雷达法等20余种液位测量方法。在《20余种液位测量方法分析》一文中对20余种连续液位测量方法、原理、特点等进行了详细的比较分析。比如文中提到的超声波法是利用换能器，将电功率脉冲转换为超声波，射向液面，经液面反射后再由换能器将该超声波转换为电信号。超声波是机械波，传播衰减小，界面反射信号强，且发射和接收电路简单，因而应用较为广泛；但超声波的传播速度受介质的密度、浓度、温度、压力等因素影响，其测量精度较低。又如微波法是微波通过天线(大多为口径天线，也有平面天线)辐射出去，经液面反射后被天线接收，然后由二次电路计算发射信号与接收信号的时间差计算出液位。微波速度受传播介质、温度、压力、液体介电常数的影响很小，但液体界面的波动、液体表面的泡沫、液体介质的介电常数对微波反射信号强弱有很大影响。近几年随着高频元器件的创新和微带加工工艺的发展，微波测量技术得到长足的发展，77ghz和128ghz的测量雷达相继推出，并在一些工业环境得以适当应用。虽然微波雷达，特别是高频雷达有着较小的波束角，测量范围仍然不能满足实际工况的需求。比如大型钢厂使用的高吨位煤气柜，具有直径大，高度高的实际情况，一个30万吨的威金斯干式煤气柜，其直径为60米，高度100多米，这样在实际应用中就很少有能满足这种工况的物位计，因此对大量程、高精度的物位测量仪表已经成为工业应用环境的刚性需求。

物位开关量测量仪表也叫物位开关仪表，主要用于容器、储罐的高、低料位、或者中间料位测量，通过螺纹或法兰，定点安装于料仓的顶部、侧面、底部，目前广泛应用的有阻旋物位开关、音叉物位开关、射频导纳物位开关等。这些仪表广泛应用于石化、冶金、轻工、建材、环保等行业，实现对料位的上下限报警和控制。随着工业自动化程度的提高，一些特种行业对开关量仪表又提出了更高的需求，比如啤酒罐的液位测量，在啤酒液进出罐体时，由于啤酒泡沫的影响，上述开关仪表就不能很精准测量啤酒液和啤酒泡沫的位置。同样的需求在色拉油生产，洗化用品生产都存在，石油开采过程同样由于类似音叉物位开关上粘附了介质而导致误报警，因此能否使用新型的测量传感器和测量方法，制造出一种新型仪表，来解决工业控制和自动化的实际难题。

随着传感器技术、微电子技术、计算机硬件技术、计算机软件技术和新材料技术的发展，本发明将使用一种全新的测量方法，综合应用各种传感器和新器件，从而提供性能可靠、制造简单、安装方便、能测量液体界面的仪表，可以安全的监控物位，并且自动而可靠的区分不同特性的介质：静电的，粘稠的，糊状的，或者是高低粘度的，从而为解决工业自动化中存在的难点和痛点，为工业现场测量提供有效的技术手段和测量方法，同时为安全生产和智能制造做出积极地贡献。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种性能可靠、制造简单、安装方便、能测量液体界面的仪表，从而解决工业自动化中存在的难点和痛点。

本发明总体思路是，为解决现有实际工况的需求，解决目前工业生产现场的难点和痛点，充分利用新型传感器、电子技术和器件新技术的发展成果，开发出一种新型检测方法和手段，并提供一种能测量液体界面的仪表。

本发明的目的是这样实现的：本发明主要由接线端子排、压敏电阻、dc\dc隔离模块、主控电路板、介电常数设定接口、双刀双掷继电器、扫频液位传感器、仪表外壳几部分组成，其中，所述接线端子排上分配有第一路常开接线端口、第二路常开接线端口、第二路公共端接线端口、第一路公共端接线端口、第二路常闭接线端口、第一路常闭接线端口、电源负极接线端口和电源正极接线端口。

进一步，所述仪表外壳是整个产品的载体，为保证在腐蚀性强、湿度大的工业环境下使用，选用一种新型短碳纤维复合材料，做到较高耐腐蚀性、较高的结构强度和较高的ip防护等级。

进一步，所述接线端子排是为工业现场线路连接提供的多种接口，其中，所述接线端子排上的电源负极接线端口和电源正极接线端口是为控制系统或控制终端设备为仪表供电提供的接口端子，所述接线端子排上的第一路常开接线端口、第二路常开接线端口、第二路公共端接线端口、第一路公共端接线端口、第二路常闭接线端口和第一路常闭接线端口是为现场控制系统的控制需要提供的干触点接口，可实现两路控制输出，因选用大容量触电继电器，输出接口可直接带负载，也可以接入控制系统的输入检测回路。

进一步，所述扫频液位传感器采用国外一家公司生产传感器，该传感器是基于新型的扫频技术，非常适合测量高粘度的液体，以及固态或者液态介质。因为它们不受紊流、沉淀、气泡、泡沫、悬浮或者漂浮颗粒的影响，因此能够满足最苛刻应用场合的要求。与音叉，电感，超声波以及视觉传感器相比，扫频技术有非常关键的优势，具体讲它不含振动件，不受电导率，温度或者压力的影响。此物位开关可以现场调试，并且非常适合介质分离。因此，该传感器是理想用于食品行业和饮料行业内的灌装监控，是化学和制药行业、炼油厂、能源生产和钢厂的理想选择。

进一步，所述压敏电阻与外部供电端子的连接线路连接，其中一个引脚接正极线路，另一个引脚接负极线路，使用压敏电阻主要作用是吸收来自于供电线路的如浪涌等外部干扰，因为仪表的供电线路大多从中控室输送，传输距离很远，这种电路结构为保护内部电路免受损害，对提高仪表的可靠性起到关键作用。

进一步，所述dc\dc隔离模块根据工况选择使用，一般工业现场多是采用24v直流供电，仪表上使用24v输入24v输出的隔离模块，目的是将输入电源和仪表工作电源隔离开来，从而实现仪表与其它连接到系统的仪表在电源上有物理隔离，避免了因某个仪表损坏对其它仪表乃至整个系统的影响，进一步提高了仪表的可靠性。

进一步，所述双刀双掷继电器是为现场使用时提供两路控制接口的器件，根据现场控制的需要，能提供两路常开和两路常闭控制端口，这样可以方便工业现场设计时选择使用。

进一步，所述主控电路板上设计有接口和控制电路，所述接线端子排、压敏电阻、dc\dc隔离模块、双刀双掷继电器分别焊接到所述主控电路板上。

进一步，所述介电常数设定接口焊接到所述主控电路板上，所述扫频液位传感器的四根连接线和所述介电常数设定接口并联，焊接到所述主控电路板上。

进一步，所述双刀双掷继电器上的六个输出引脚通过所述主控电路板上的覆铜线路分别与所述接线端子排连接。

本发明的优点是：通过优化系统结构，采用模块化设计，同时选用合适的器件和关键传感器部件，如扫频液位传感器是本发明的关键部件，选用国外性价比高的产品，dc\dc隔离模块选用国内大公司品牌的工业级产品，总之，本发明具有设计合理、制造简单、工作可靠、检测特点独特、应用范围广，可以安全的监控特种工况的物位，并且自动而可靠的区分不同特性的介质如静电的，粘稠的，糊状的，或者是高低粘度的，可以实现液位界面测量等优点。

附图说明

图1是本发明整个系统结构示意图

参照图1，1.接线端子排，11.第一路常开接线端口，12.第二路常开接线端口，13.第二路公共端接线端口，14.第一路公共端接线端口，15.第二路常闭接线端口，16.第一路常闭接线端口，1n.电源负极接线端口，1p.电源正极接线端口，2.压敏电阻，3.dc\dc隔离模块，4.主控电路板，41.介电常数设定接口，5.双刀双掷继电器，6.扫频液位传感器，7.仪表外壳。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1，设计制造或选用接线端子排(1)、压敏电阻(2)、dc\dc隔离模块(3)、主控电路板(4)、介电常数设定接口(41)、双刀双掷继电器(5)、扫频液位传感器(6)、仪表外壳(7)，其中，所述接线端子排(1)上有第一路常开接线端口(11)、第二路常开接线端口(12)、第二路公共端接线端口(13)、第一路公共端接线端口(14)、第二路常闭接线端口(15)、第一路常闭接线端口(16)、电源负极接线端口(1n)、电源正极接线端口(1p)八个外部引线接口，具体实施时根据所述仪表外壳(7)的安装结构设计所述主控电路板(4)的尺寸。

所述接线端子排(1)焊接到所述主控电路板(4)上。

所述压敏电阻(2)焊接到所述主控电路板(4)上。

所述压敏电阻(2)通过所述主控电路板(4)上的覆铜线路与所述电源负极接线端口(1n)、电源正极接线端口(1p)连接，是并联连接，这样做的目的是在具体实施时为提供仪表的可靠性设计，主要作用是吸收来自于供电线路的如浪涌等外部干扰，因为仪表的供电线路大多从中控室输送，传输距离很远，这种电路结构为保护内部电路免受损害，对提高仪表的可靠性起到关键作用。

所述dc\dc隔离模块(3)经检测合格后焊接到所述主控电路板(4)上。

所述dc\dc隔离模块(3)的电源输入引脚与所述电源负极接线端口(1n)、电源正极接线端口(1p)通过所述主控电路板(4)上的覆铜线路连接，从而实现了中控系统或控制箱通过电缆为仪表提供电能。

所述介电常数设定接口(41)焊接到所述主控电路板(4)上。

所述扫频液位传感器(6)的四根连接线和所述介电常数设定接口(41)并联，分别焊接到所述主控电路板(4)上，从而形成了所述介电常数设定接口(41)和扫频液位传感器(6)的一对一并联连接，为现场设定所检测液体液位的介电常数提供物理接口，为实现本发明的发明内容提供保障，具体实施时，是利用传感器厂家提供的手持机进行现场设定所测液体界位。

所述双刀双掷继电器(5)焊接到所述主控电路板(4)上，具体实施时，选用hf115f/242zs4x，所述接线端子排(1)上的第一路常开接线端口(11)、第二路常开接线端口(12)、第二路公共端接线端口(13)、第一路公共端接线端口(14)、第二路常闭接线端口(15)和第一路常闭接线端口(16)通过所述主控电路板(4)上的覆铜板线路和所述双刀双掷继电器(5)的相应引脚连接。

所述仪表外壳(7)是整个产品的载体，在具体实施时，为保证在腐蚀性强、湿度大的工业环境下使用，可选用新型短碳纤维复合材料，做到较高耐腐蚀性、较高的结构强度和较高的ip防护等级，也可选用符合防爆要求的其它外壳，以适合在防爆要求环境下使用。

综上所述，本发明实施例所述一种能测量液体界面的仪表，是理想用于食品行业和饮料行业内的灌装监控，是化学和制药行业、食品行业、洗化行业、炼油厂、能源生产和钢厂的理想选择，主要是解决了泡沫量大的行业灌装过程自动控制的痛点，特别是，可以安全的监控物位，并且自动而可靠的区分不同特性的介质如静电的，粘稠的，糊状的，或者是高低粘度的，可以实现液位界面测量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。