一种磁致伸缩液位计及其线圈传感器结构论文和设计-杨尊朝

全文摘要

本实用新型涉及一种磁致伸缩液位计及其线圈传感器结构，线圈传感器结构包括外管、一端插入外管中的传感器套筒、固定于传感器套筒中的绕线轮、缠绕于绕线轮上的线圈、沿绕线轮轴线设置的波导丝、平行于波导丝且固定于绕线轮上的软管、穿设于软管中的回流线、固定于传感器套筒一端的锁紧螺母、一端电连接线圈输出端且另一端伸出锁紧螺母的屏蔽线、套设于波导丝上且一端抵接绕线轮另一端抵接锁紧螺母的阻尼胶墩以及固定于锁紧螺母上且电连接线圈输入端的接线端子,波导丝的首端固定于锁紧螺母上且末端和回流线的一端电连接；磁致伸缩液位计，包括线圈传感器、探杆以及浮子。本实用新型使得磁致伸缩液位计输出的信号较为准确。

主设计要求

1.一种线圈传感器结构，其特征在于：包括外管(1)、与外管(1)同轴线设置且一端插入外管(1)中的传感器套筒(2)、与传感器套筒(2)同轴线设置且固定于传感器套筒(2)中的绕线轮(3)、缠绕于绕线轮(3)上的线圈(4)、沿绕线轮(3)轴线设置的波导丝(5)、平行于波导丝(5)且固定于绕线轮(3)上的软管(6)、穿设于软管(6)中的回流线(7)、固定于传感器套筒(2)一端的锁紧螺母(8)、一端电连接线圈(4)输出端且另一端伸出锁紧螺母(8)的屏蔽线(9)、套设于波导丝(5)上且一端抵接绕线轮(3)另一端抵接锁紧螺母(8)的阻尼胶墩(10)以及固定于锁紧螺母(8)上且电连接线圈(4)输入端的接线端子(12),波导丝(5)的首端固定于锁紧螺母(8)上且末端和回流线(7)的一端电连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的线圈传感器结构，其特征在于：绕线轮(3)包括筒状部和两个挡沿，筒状部上沿轴线设置有供波导丝(5)穿过的阶梯孔(300)，阶梯孔(300)的大端朝向波导丝(5)的末端，两个挡沿分别设置在筒状部两端的外侧，两个挡沿配合筒状部形成设置线圈(4)的环形槽结构。

3.根据权利要求2所述的线圈传感器结构，其特征在于：绕线轮(3)和线圈(4)与传感器套筒(2)形成的空间中填充有环氧胶(310)。

4.根据权利要求3所述的线圈传感器结构，其特征在于：在传感器套筒(2)内部对应绕线轮(3)上阶梯孔(300)小端的一侧向内凸出设置有内孔肩(200)，绕线轮(3)对应处的挡沿贴靠在内孔肩(200)上。

5.根据权利要求4所述线圈传感器结构，其特征在于：锁紧螺母(8)为扁平型结构，传感器套筒(2)端部留有嵌槽，锁紧螺母(8)嵌入嵌槽中。

6.根据权利要求5所述的线圈传感器结构，其特征在于：在绕线轮(3)上套设且固定设置有一个接线板(13)，线圈(4)输出端与接线板(13)电连接，屏蔽线(9)与接线板(13)电连接。

7.根据权利要求6所述的线圈传感器结构，其特征在于：锁紧螺母(8)对应阻尼胶墩(10)的一侧开设盲孔，阻尼胶墩(10)的端部嵌入盲孔中。

8.根据权利要求7所述的线圈传感器结构，其特征在于：在锁紧螺母(8)侧壁上开设有螺纹孔，在螺纹孔中配合有紧定螺钉(11)，紧定螺钉(11)拧紧时其端部挤压在波导丝(5)侧壁上。

9.根据权利要求1或8所述的线圈传感器结构，其特征在于：在波导丝(5)上套设有硅胶套(14)，在硅胶套(14)外壁上沿轴线方向开设有凹槽，回流线(7)嵌入凹槽中，在硅胶套(14)上套设有O型圈(15)，O型圈(15)将回流线(7)限制在凹槽中。

10.一种磁致伸缩液位计，包括线圈(4)传感器、探杆(16)以及浮子，线圈(4)传感器包括线圈(4)传感器结构部分以及线圈(4)传感器电路部分，其特征在于，所述线圈(4)传感器结构部分包括权利要求1-9任意一项所述的线圈(4)传感器结构。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器，特别涉及一种磁致伸缩液位计及其线圈传感器结构。

背景技术

磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。

目前, 检出机构检测扭转波的方式主要有压电陶瓷换能器、扭转片和线圈传感器三种。其中线圈传感器可检测到脉冲和扭转波两种感应电压，其检测方式具有非接触测量、结构简单、成本低的特点。

线圈传感器检测中，其上线圈与波导丝的同心度对磁致伸缩液位计信号质量的影响较大。传统的线圈传感器结构与电路模块集成在一起，其整体体积较大，很难保证线圈和波导丝的同心度，造成输出信号质量较长差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种线圈传感器结构，其上线圈与波导丝的结构安排合理，同心度较好，使得磁致伸缩液位计输出的信号更为准确。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种线圈传感器结构，包括外管、与外管同轴线设置且一端插入外管中的传感器套筒、与传感器套筒同轴线设置且固定于传感器套筒中的绕线轮、缠绕于绕线轮上的线圈、沿绕线轮轴线设置的波导丝、平行于波导丝且固定于绕线轮上的软管、穿设于软管中的回流线、固定于传感器套筒一端的锁紧螺母、一端电连接线圈输出端且另一端伸出锁紧螺母的屏蔽线、套设于波导丝上且一端抵接绕线轮另一端抵接锁紧螺母的阻尼胶墩以及固定于锁紧螺母上且电连接线圈输入端的接线端子,波导丝的首端固定于锁紧螺母上且末端和回流线的一端电连接。

通过采用上述技术方案，磁致伸缩液位计使用时，将其探杆放入被测液体中，电源连接接线端子为线圈通电，线圈传感器电路部分在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播并在波导丝周围产生脉冲电流磁场。在浮子内部有一组永久磁环，当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由线圈检测到，线圈将检测到的信号由屏蔽线传递出去。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。

相比现有技术，外管、传感器套筒以及绕线轮同轴线设置，线圈以绕线轮为基准绕在绕线轮上，波导丝沿绕线轮轴线从绕线轮中心穿过，这样保证了波导丝和线圈具有较好的同心度，使得磁致伸缩液位计有较好的输出信号。同时线圈传感器结构和其电路模块单独设置，在某一部分损坏后可以单独更换，维修成本较低。

本实用新型进一步设置为：绕线轮包括筒状部和两个挡沿，筒状部上沿轴线设置有供波导丝穿过的阶梯孔，阶梯孔的大端朝向波导丝的末端，两个挡沿分别设置在筒状部两端的外侧，两个挡沿配合筒状部形成设置线圈的环形槽结构。

通过采用上述技术方案，阶梯孔的结构以及设置方向，使得波导丝不易与绕线轮发生接触，进而不易造成扭转波的损失，保证了磁致伸缩液位计的测量精度。

本实用新型进一步设置为：绕线轮和线圈与传感器套筒形成的空间中填充有环氧胶。

通过采用上述技术方案，实现了绕线轮、线圈以及传感器套筒的粘接固定。

本实用新型进一步设置为：在传感器套筒内部对应绕线轮上阶梯孔小端的一侧向内凸出设置有内孔肩，绕线轮对应处的挡沿贴靠在内孔肩上。

通过采用上述技术方案，内孔肩配合环氧胶可以对绕线轮起到较好的限位作用，使得线圈和波导丝的配合更为稳定。

本实用新型进一步设置为：锁紧螺母为扁平型结构，传感器套筒端部留有嵌槽，锁紧螺母嵌入嵌槽中。

通过采用上述技术方案，锁紧螺母的两侧和传感器套筒之间留有两个间隔，便于回流线和屏蔽线出线。

本实用新型进一步设置为：在绕线轮上套设且固定设置有一个接线板，线圈输出端与接线板电连接，屏蔽线与接线板电连接。

通过采用上述技术方案，实际操作中，线圈漆包线和屏蔽线直接焊接难度较大。设置一个接线板后，线圈输出端与接线板电连接，屏蔽线与接线板电连接，这样使得线圈和屏蔽线的连接更为方便。

本实用新型进一步设置为：锁紧螺母对应阻尼胶墩的一侧开设盲孔，阻尼胶墩的端部嵌入盲孔中。

通过采用上述技术方案，阻尼胶墩的端部嵌入盲孔中，这样可以使得传感器结构更为紧凑，减少了磁致伸缩液位计上端的盲区，提高了测量精度。

本实用新型进一步设置为：在锁紧螺母侧壁上开设有螺纹孔，在螺纹孔中配合有紧定螺钉，紧定螺钉拧紧时其端部挤压在波导丝侧壁上。

通过采用上述技术方案，这样使得波导丝的固定较为方便。

本实用新型进一步设置为：在波导丝上套设有硅胶套，在硅胶套外壁上沿轴线方向开设有凹槽，回流线嵌入凹槽中，在硅胶套上套设有O型圈，O型圈将回流线限制在凹槽中。

通过采用上述技术方案，使得磁致伸缩液位计在使用时，回流线和波导丝之间能保持可靠的距离，提高了测量数据的准确性。

本实用新型的另一个目的在于提供一种磁致伸缩液位计，其具有输出的信号较为准确的特点。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种磁致伸缩液位计，包括线圈传感器、探杆以及浮子，线圈传感器包括线圈传感器结构部分以及线圈传感器电路部分，所述线圈传感器结构部分包括上述线圈传感器结构。

通过采用上述技术方案，使得磁致伸缩液位计能够输出较为准确的测量数据。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1. 相比现有技术，波导丝和线圈具有较好的同心度，使得磁致伸缩液位计有较好的输出信号，同时线圈传感器结构和其电路模块单独设置，在某一部分损坏后可以单独更换，维修成本较低；

2. 绕线轮上设置阶梯孔且阶梯孔的大端朝向波导丝的末端，阶梯孔的结构以及设置方向，使得波导丝不易与绕线轮发生接触，进而不易造成扭转波的损失，保证了磁致伸缩液位计的测量精度。

附图说明

图1是磁致伸缩液位计省去浮球的结构示意图；

图2是线圈传感器结构的结构示意图；

图3是线圈传感器结构省去传感器套筒的结构示意图；

图4是线圈传感器结构的剖视图；

图5是磁致伸缩液位计末端的剖视图。

图中，1、外管；2、传感器套筒；200、内孔肩；3、绕线轮；300、阶梯孔；310、环氧胶；4、线圈；5、波导丝；6、软管；7、回流线；8、锁紧螺母；9、屏蔽线；10、阻尼胶墩；11、紧定螺钉；12、接线端子；13、接线板；14、硅胶套；15、O型圈；16、探杆；17、薄壁管；18、挡圈；19、连接座；190、第二内孔肩；20、铜片；21、压簧；22、堵头；23、缓冲簧。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

参照图1，一种磁致伸缩液位计，包括线圈传感器、探杆16以及浮子。线圈传感器包括线圈传感器结构部分以及线圈传感器电路部分。

参照图3、图4，线圈传感器结构部分包括外管1、与外管1同轴线设置且一端插入外管1中的传感器套筒2、与传感器套筒2同轴线设置且固定于传感器套筒2中的绕线轮3、缠绕于绕线轮3上的线圈4、沿绕线轮3轴线设置的波导丝5、平行于波导丝5且固定于绕线轮3上的软管6、穿设于软管6中的回流线7、固定于传感器套筒2一端的锁紧螺母8、一端电连接线圈4输出端且另一端伸出锁紧螺母8的屏蔽线9、套设于波导丝5上且一端抵接绕线轮3另一端抵接锁紧螺母8的阻尼胶墩10以及固定于锁紧螺母8上且电连接线圈输入端的接线端子12,波导丝5的首端固定于锁紧螺母8上且末端和回流线7的一端电连接。

磁致伸缩液位计使用时，将其探杆16放入被测液体中，电源连接接线端子12为线圈4通电，线圈传感器电路部分在波导丝5上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝5传播并在波导丝5周围产生脉冲电流磁场。在浮子内部有一组永久磁环，当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝5在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝5传回并由线圈4检测到，线圈4将检测到的信号由屏蔽线9传递出去。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。

相比现有技术，外管1、传感器套筒2以及绕线轮3同轴线设置，线圈4以绕线轮3为基准绕在绕线轮3上，波导丝5沿绕线轮3轴线从绕线轮3中心穿过，这样保证了波导丝5和线圈4具有较好的同心度，使得磁致伸缩液位计有较好的输出信号。同时线圈传感器结构和其电路模块单独设置，在某一部分损坏后可以单独更换，维修成本较低。

绕线轮3包括筒状部和两个挡沿，筒状部上沿轴线设置有供波导丝5穿过的阶梯孔300，阶梯孔300的大端朝向波导丝5的末端，两个挡沿分别设置在筒状部两端的外侧，两个挡沿配合筒状部形成设置线圈4的环形槽结构。

阶梯孔300的结构以及设置方向，使得波导丝5不易与绕线轮3发生接触，进而不易造成扭转波的损失，保证了磁致伸缩液位计的测量精度。

绕线轮3和线圈4与传感器套筒2形成的空间中填充有环氧胶310，以实现粘接固定。

在传感器套筒2内部对应绕线轮3上阶梯孔300小端的一侧向内凸出设置有内孔肩200，绕线轮3对应处的挡沿贴靠在内孔肩200上。内孔肩200配合环氧胶310可以对绕线轮3起到较好的限位作用，使得线圈4和波导丝5的配合更为稳定。

实际操作中，线圈4漆包线和屏蔽线9直接焊接难度较大。因此，在绕线轮3上套设且固定设置有一个接线板13，线圈4输出端与接线板13电连接，屏蔽线9与接线板13电连接。这样使得线圈4和屏蔽线9的连接更为方便。

锁紧螺母8为扁平型结构，传感器套筒2端部留有嵌槽，锁紧螺母8嵌入嵌槽中。这样设置的好处在于，锁紧螺母8的两侧和传感器套筒2之间留有两个间隔，便于回流线7和屏蔽线9出线。

阻尼胶墩10用于吸收反射回波，其材质优选为硅胶，其长度在满足吸波性能的要求下尽量缩短长度，同时在锁紧螺母8对应阻尼胶墩10的一侧开设盲孔，阻尼胶墩10的端部嵌入盲孔中，这样可以使得传感器结构更为紧凑，减少了磁致伸缩液位计上端的盲区，提高了测量精度。

在锁紧螺母8侧壁上开设有螺纹孔，在螺纹孔中配合有紧定螺钉11，紧定螺钉11拧紧时其端部挤压在波导丝5侧壁上。这样使得波导丝5的固定较为方便。

参照图2，在波导丝5上套设有硅胶套14，在硅胶套14外壁上沿轴线方向开设有凹槽，回流线嵌入凹槽中，在硅胶套14上套设有O型圈15，O型圈15将回流线7限制在凹槽中。这样可以使得磁致伸缩液位计在使用时，回流线7和波导丝5之间能保持可靠的距离，提高了测量数据的准确性。

探杆16为中空结构，探杆16的一端插入外管1中背离锁紧螺母8的一端，探杆16和外管1的轴线重合，波导丝5和回流线7伸入探杆16中，浮子套设于探杆16上。

实际使用中，磁致伸缩液位计的末端都存在一定的测量无效区。这里的测量无效区是指波导丝5末端到探杆16末端的距离。如果浮子的参考磁场超出了波导丝5末端，磁致伸缩液位计不能正确捕捉浮子位置，也就是该液位计此时的输出并不是真实的液位或界位。

目前采用在探杆16内部末端设置拉簧，利用拉簧来拉紧波导丝5。这种用弹簧拉紧波导丝的结构虽然简单，但盲区很大；而现有的压簧结构，需要在探杆16压槽卡住弹簧，这种方式在探杆16较长时不便操作，而且压出的沟槽会造成浮球滑动时的卡顿。

为此设置波导丝末端拉紧装置，用于改进磁致伸缩液位计中波导丝5的末端固定结构。

参照图5，波导丝末端拉紧装置包括用于装入探杆16末端中的薄壁管17、封堵于薄壁管17首端的挡圈18、滑移连接于薄壁管17中的连接座19、固定于连接座19上的铜片20、设置于挡圈18和连接座19之间的压簧21以及封堵于探杆16末端的堵头22，薄壁管17的末端固定于堵头22上，波导丝5末端依次穿过挡圈18、压簧21、连接座19且固定于铜片20上，压簧21具有向接近堵头22方向推动连接座19的趋势。

现有技术中，由于拉簧长度和连接件限制，盲区较大，改进后，相比现有技术，波导丝5从压簧21中心穿过，相当于减去了压簧21长度的盲区，减小了盲区；而且结构改进主要集中在探杆16内部，不会影响浮子的移动。

堵头22在对应连接座19的一端设置有盲孔，连接座19的端部能伸入盲孔中。

在压簧21作用下，连接座19始终有接近堵头22的趋势，可以减少测量盲区；同时两者的作用可以使得波导丝5保持在相对平直的状态，利于保证测量的精度。

在连接座19中心开设有过孔，在过孔中设置有向内凸出的第二内孔肩190，铜片20贴靠在第二内孔肩190对应堵头22的一侧。这样设置便于铜片20的安装，第二内孔肩190尽量接近堵头22，减少测量盲区。

在铜片20上开设有孔，波导丝5和回流线7的端部穿过孔并与铜片20焊接，焊接强度较好。

薄壁管17和堵头22焊接，连接强度较好。

参照图4，波导丝末端拉紧装置还包括缓冲簧23，缓冲簧23设置在探杆16首端，波导丝5从缓冲簧23中穿过。缓冲簧23配合压簧21可以拉紧波导丝5，使得波导丝5两端尽可能接近探杆16两端，减小测量盲区。

缓冲簧23位于传感器套筒2和探杆16首端之间，外管1和传感器套筒2可以采用螺钉连接。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种磁致伸缩液位计及其线圈传感器结构论文和设计

一种磁致伸缩液位计及其线圈传感器结构论文和设计-杨尊朝

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢