专利名称:可测控微弱流体的磁敏电动仪表的制作方法
本发明是供微弱流体作连续测量、显示、自动调节以及报信的磁敏电动仪表。
目前测控流体的自动仪表有气动和电动两种。它由膜片改变气流或高频电感变送信号，由于膜片要求承受一定的压力，故不能将膜片制得太薄。所以量程也无法再小因而只限于大流体所用。对于微弱流体物质至今仍然无法准确连续测量、显示、调节，如水文站的蒸发器。
本发明的目的是，把凡能通过各种感敏手段。产生重力为0.01克、量程为5毫米的位移，变送成4-20毫安的标准信号和重力为0.01克，差异为0.05毫米的位移。变送±0.05毫安的驱动信号。来测量任何物质作连续显示、调节以及报信。在定值调节中(除温度外)取消调节器，使仪表性能更稳定、易掌握、并叠加保护调节，造价比已知仪表低十多倍。本发明由磁敏电位器和磁敏微分器组成。
发明磁敏电位器的目的是，把任何物质感敏所产生的重力为0.01克、位移为5毫米，变送成4-20毫安的电流信号作自动仪表的显示、调节。
本发明是用磁铁端面边角磁力密度最大处的磁力线，穿透被测密封体的管壁。来驱动一个运动无阻的Z型片、两端装有数块动极片、分别插入两端通有电压的静极片内，来改变氖气电流大小的电位器。
根据上述所提供的发明思想。磁敏电位器见图1。它包括一个玻璃密封体(1)。内装有一个高磁或永磁材料的Z型片(2)。Z型片(2)的两端装有数块具有锥度扇形动极片(3)，Z型片(2)的中间有一根直径微小的轴(4)，由两个机心占眼螺丝(5)支撑。使Z型片(2)在密封体内的支架上运动无阻。Z型片(2)两端的动极片(3)，分别插入固定在两个引线上具有锥度扇形的静极片(6)内。Z型片(2)中部设立定位片(7)作Z型片(2)定值限位用，Z型片(2)的一端增加0.05克重铁(8)。使Z型片(2)紧跟磁铁磁力密度最大处同步运动其偏差近似为零。玻璃密封体(1)内充入一定程度的惰性气(氖气)作为导电介质。(实践证明，只要氖气纯洁，密封好，它的性能是稳定的)当两端的静极片(6)通入一定电压时，电流经动极片(3)流通，氖气发生辉光。当Z型片(2)随磁力线(10)驱动时，电流也随极片(3)与(6)交合面积增加和间隙减小而平滑上升，为了提高输出电流。极片的片数又不至太多(约10片)，极片的锥度最好为5度，为了方便设计各种物质变送器，选择5毫米为最小量程为最佳，为了使外形尽可能合理地小，管壳直径为22毫米，长40毫米，为了防振，管壁尽可能为1毫米，为了避免温度对所有的另件产生不合理的影响，管壳的工作温度在50℃为宜，为避免极片在高温下挥发，最好采用不锈钢。由于磁力线的固有特性，磁铁(9)可安放在玻璃密封体(1)外。见图2，用磁力线(10)代替物体杠杆紧紧吸住Z型片(2)、使磁力线(10)位置变化引起Z型片(2)角度变化。如同物体杠杆一样，只要磁力线(10)位置微微改变，Z型片(2)也微微改变，使Z型片(2)紧跟磁力线(10)位置同步运动，其偏差近似为零。由于Z型片(2)运动无阻，使磁力线(10)成为驱动Z型片的硬性杠杆，并变送象电位器一样的平滑电流，故称它为磁敏电位器，用φR表示。
用同一构思，发明磁敏微分器的目的是，把重力为0.01克，差异为0.05毫米。变送成开关信号作自动仪表的预备性，保护性调节以及自控和报信，用磁铁接近开关已为人们熟知，如水银开关、干簧管。通常它们所测得的物质位移与开关通断差异很大。其原因是开关不能随同物质运动，因而无法测量，更无法连续调节微弱物质。
本发明用同一构思的磁力线(10)穿透密封体管壁，来驱动一个运动无阻，由重力作返回的触点开关。
根据上述所提供的发明思想。磁敏微分器包括一个玻璃密封体(1)内装有一个高磁或永磁材料的Z型片(2)，Z型片(2)的中部见图3。有一个套入铆钉(11)的活动触点(12)，动触点(12)由弹片(13)支持固定在Z型片的一端，Z型片(2)的中间有一根直径微小的轴。由两个机心占眼螺丝支撑。使Z型片在密封体内的支架上运动无阻。静触点(14)固定在两根引线上，Z型片(2)的一端增加0.15克重铁(15)，其作用一、使Z型片紧跟磁力线(10)同步运动其偏差近似为零。二、使动触点为常开或常闭，电流返回系数达到0.96，使触点常闭的另一种方法是将动触点(12)与静触点(14)上下交换位置。并将静触点(14)弯成弧形，见图3B。Z型片(2)中部设立定位针(16)，其作用是使动触点与静触点保持0.3毫米的间隙和保证弹片(13)不因冲击而过载。静触点(14)前低后高、使动触点(12)接触静触点(14)时促进轻微磨擦，动触点(12)与静触点(14)接触面镀金。玻璃密封体(1)内充入氮气。用于提高触点寿命，微分器的外形尺寸与φR一样。由于Z型片(2)运动无阻，使磁力线(10)成为驱动Z型片(2)的硬性杠杆，并能输出具有微分特性的±0.05毫安的驱动信号，故称它为磁敏微分器，用φW表示。
由于磁力线的固有特性，磁铁(9)可安装在与容器联通的非磁材管(17)内见图4。φR或φW(18、19)安放在(17)外，这样磁铁(9)在非磁材管(17)体内随被测流体经感敏产生位移。φR或φW在非磁材管(17)体外随磁力线(10)的位移变送电流。磁铁(9)的磁原是，插入交流或直流线圈(20)内，磁铁(9)两端(10)超出线圈端面来克服电感吸力。磁铁(9)以强大的磁力线(10)紧紧吸住两个φR或φW中的Z型片(2)同步运动，由于磁铁(9)与Z型片(2)无机械联接，故与外界无任何影响。
为了使信号尽可能成为线性关系和获得更大的电流输出，并避免因Z型片(2)与磁铁(9)互相吸引，造成磁铁(9)与非磁材管(17)内壁磨擦产生阻力，采用两个φR(18、19)来达到吸力相互平衡。检流电路由两个φR分别作两个相同的小变压器初级的桥臂，当流体位移时，或φR(18)升高，或φR(19)降低，偏移电流经变压器次级降压升流、整流、调整输出4-20毫安标准信号。
为了使φW输出成为±0.05毫安的控制信号，采用两个φW(18、19)和直流平衡电桥组成。当物质在低位时，φW(18)闭合，输出-0.05毫安，当物质在高位时φW(19)闭合。输出+0.05毫安，当物质在中位时，两个φW同时断开，电桥输出为零，当两个φW同时闭合时，输出也为零。
实施例一氮肥厂煤气流量，原来是用浮力电感测量，信号莫糊不清，目前还没有更好的办法测量，用节流法把流量节流成差压为5毫米汞柱，由φR测量。一、精确。二、减少管道阻力。
实施例二水文站的蒸发器，水位总程只有十多毫米，目前不能连续测量，用φR与天平机构配合，能精确连续测量。
实施例三液体售货机，因不耐腐蚀和精度低而停止使用。由φW作液位控制，误差在1钱以下，与腐蚀无关。
最佳实施例一由于φR偏差近似为零，由5毫米水位变送4-20毫安。由此几丝的水位都真实反应出来驱动调节阀，水位根本无法集增到使阀门大涨的地步。虽然它不能完全消除偏差，但水位在5毫米范围内变化是完全可以满足液位变差精度要求的。在实践应用中，由于阀门开动后，平静的平面本能地产生肉眼看不出的水波即微分，使阀门动得多一些来制止偏差发展，并输出脉动电流随角位变送器一道，使前置放大器立即回零，阀门停止，进耗完全平衡见图5，当负荷加大时，水位必然下降而大于0.016毫米的波动ⅠA段、使阀门大开ⅡA段，由于进水压力大于容器压力，水面出现大波弧IBC段，但由于受浮筒和管道的限制，波弧多次撞壁降低而产生更高的周波，将以开得过大的阀门又立即关小来制止偏大ⅡB段关，经角位变送器比较，再微微地开一点ⅡB段开，使进耗基本平衡ⅠD段，动作一次完毕后，水位仍然停在原来的位置上不动，阀门却在新的点上平衡。由此具有比例微分动作规律。经过这种动作后，还可能有偏差，偏差会使水位变化到ⅠE段，由于φR能精确测出0.016毫米的水位来，使阀门立即微微开动ⅡF段，使进耗完全平衡ⅠF段，由此具有积分动作规律。
最佳实施例二已知技术最终目的是把各种参数前置成±0.05毫安的信号来触发可控硅，由此用φW同样可以调节，但φW的缺点是因没有反馈信号而不能自动关断可控硅，但在实际应用中，φW开关差异小，可用物质本能的波动来关断可控硅。例如锅炉水位自动连续调节，当负荷变动时，水位会发生大于0.05毫米的波动，如同φR的微分动作规律一样，而由于φW弹片(13)的作用。开关速度要比水波迟笨得多，故使两个φW同时闭合不开，检流器输出为零，使两套可控硅同时截止，φW所不同的是不能完全消除偏差，但在实际应用中，由其是小型锅炉负荷变动频繁。因此虽然φW调节器会定期出现图5ⅡB段调节，但与锅炉的负荷变动期相比，仍能接近技术要求，在实际应用中，由于阀门开动与水位变化近似同步，当阀门微微开动时，水位立即向零位波动，有时也会使φW同时断开。
最佳实施例三为了使仪表更为可靠，本发明将φR和φW所测信号叠入前置放大器，φW作预备性，保护性调节，一但φR感敏机构发生故障，φW立即叠加调节并报信，从而再不用当心一时的仪表故障导致失调，并称这种最佳组合为可测控微弱流体的磁敏电动仪表。
最佳实施例四由于φR和φWZ型片运动无阻，故任何大于0.01克或更轻浮流体都可测量，由于物质是由多种成份所组成，因而可用燃烧、爆炸、光、热、化学反应等方法使物质某种元素或成份变成不同的比重、压力、流量、物位、重量的流体，用天平机构转换成0-5毫米位移，由φR、φW连续测量。
φR变送器和φW变送器为可测控微弱流体的磁敏电动仪表中的变送调节器，它由φR或φW、感敏机构、输出电路组成。所测信号通入已知的显示仪表、执行仪表以及自控和报信。
φR和φW的生产、工艺、流程同电子管一样，玻璃管外部包防振物。
φR、φW变送调节器广泛适用于石油、化工、电力、电器、水文、商业、化验、医药、航空、国防、科研等各行各业。
权利要求
1.一种可测控微弱流体的磁敏电动仪表。其特征在于它有一个玻璃密封体(1)。内装有一个Z型片(2)、两端装有锥度动极片(3)。Z型片(2)的中间有一个直径微小的轴(4)、由两个占眼螺丝(5)支撑。使锥度动极片(3)分别插入通有电压的锥度静极片(6)内。Z型片(2)中部设立定位片(7)。Z型片(2)的一端增加重铁(8)。玻璃密封体(1)内充入氖气作导电介质的磁敏电位器、和Z型片(2)中部装有一个套入铆钉(11)的活动触点(12)、活动触点(12)由弹片(13)支持固定在Z型片(2)的一端。活动触点(12)与静触点(14)构成开关的磁敏微分器。
2.一种按照权力要求1所述的磁敏电位器和磁敏微分器，其特征在于它用磁铁(9)端面边角磁力密度最大处的磁力线(10)代替物体杠杆。
3.一种按照权利要求
1所述的磁敏电位器，变送4-20毫安标准信号，其特征在于被测物重力为0.01克，位移为5毫米以上。
4.一种按照权利要求
1所述的磁敏微分器，变送±0.05毫安微分驱动信号。其特征在于被测物重力为0.01克、差异为±0.05毫米以上。
专利摘要
一种可测控微弱流体的磁敏电动仪表。它用磁铁端面边角磁力密度最大处的磁力线，驱动两个由氖气做导电介质的磁敏电位器。它的被测重力为0.01克、量程为5毫米以上，用于连续测量、显示、调节，代替微弱流体的断续测量以及现有流体仪表。用同一构思驱动两个由弹片支持动触点的磁敏微分器，它的被测重力为0.01克、差异为±0.05毫米以上，用于连续调节或自控和报信，代替已知流体测量开关。
文档编号G01D5/12GK85100448SQ85100448
公开日1986年7月2日 申请日期1985年4月1日
发明者谢琼环 申请人:谢琼环导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan