液位传感器装置

本适应新型属测量液位的传感器类现行投入使用的液位传感器，应用在锅炉测量水位的大多是浮子式，光电式，及平板玻璃式较为长用。浮子式由于受浮力的影响，浮子必须做的壁薄，要么体积大。由于锅炉压力大，壁薄不能承压，壁厚又要增大体积，而体积越大，承压能力也越低，所以现行浮子式的压力上限很难突破2.5mPa，加工难度大自不必说。光电式由于水的透光性较好，加上锅炉玻璃极厚，有水无水光差小，加上锅炉结垢，光信号极难取出，再加上背景光。反射光，衍射光等影响，尤其高温状态下，光电管工作极不稳定。光电式水位计现各用户以不采用。玻璃式只能观测，不能远传，且温度上限较低。

本适应新型的目的是，研制一种在锅炉状态下(高温高压)能可靠的工作，且安装方便的水位与电信号的转换装置。

本实用新型的技术方案，是依据物体在水中受到浮力作用，使物体重量发生变化。这个重量作用在弹簧上，引起弹簧的位移。(在弹性度内)弹簧的位移带动导磁性物质。在线圈中移动引起线圈中电感量或电压的变化，测量这变化值的大小，即可测量出水的位置。

传感器的结构示意图为图一所示：(1)为电感线圈(2)为称重弹簧(3)为导磁性媒体(4)为非导磁不锈钢管(5)为液位探测体(6)为液位容器。

当容器(6)中无水时弹簧(2)的长度由胡克定律知：l=P1k=Vdk]]>即弹簧的长度决定于探测极的重量。k弹簧的弹性系数，d为比重，v为体积，当容器中的水增多后，由阿基米德定律知，此时探测极的重量将变为：P2＝vd-v1l2=vd-v1k,]]>于是弹簧长度的变化量：Δl=l1-l2=vdk-vd-v1k=v1k]]>当k一定时Δ1正比于V1、V1为浸入水中探测极的体积。可见弹簧长度的减小量只决定于探测极浸入水中的位置。(弹簧的减小量与探测体的长度比忽略不计)。

由于导磁媒体(3)是固定在簧弹上，所以簧的伸缩将使铁芯随着变动，当铁芯的位置在线圈中上下移动时，将引起(1)中电感量的变化。因为：l=μSN21]]>当线圈的截面S，长度l及匝数N一定时，电感量的大小只决定于媒体的导磁系数μ。测量出电感量l的值，即可测出水的深度。

优点和积极效果；因测的只是探测极重量的改变量，所以探测可以作的体积小。且承压高，探测极可以做实芯的它的密度只决定于灵敏度。耐高温，因为簧采用不锈钢，铁芯采用坡莫和金或烧结磁芯或导磁不锈钢，探测极可以根据温度选用，所以承受300℃高温没有问题，外边的线圈采用沙包线，导管用胶木棒加工骨架，线圈耐温一般不超过100℃。同时探测极的长度也可加长或缩短，所测液位的深度可以调整，这些都是浮子式水位计，所不能比拟的。

实施：虽然本适用新型原理简单，但实施时若想得到好的线性及高的灵敏度，以及承温耐压，在选择弹簧、铁芯及探测极和线圈时，应根据实际情况，予以保证。用于锅炉时，首先弹簧根据探测极重量，选用细不锈钢丝绕成的弹簧，可选用不锈钢小提琴E弦绕制。使加上探测极时浸入水中，簧有较大变动以增加灵敏度，铁芯部分选用市场上装璜用的一种带磁性的不锈钢管(称不锈铁)即耐腐蚀又有铁磁性质，探测极选用是比重比较轻的物质以增加灵敏度，选用医疗器械加工用的不锈钢细管即可。但两头焊接一定要密封好。可采用氩弧焊，外边线圈采用纱包线，用纸管或胶木棒车骨架，也可以绕成两个绕组，图2所示，当初级加入交变电压时，随着铁芯在线圈的位置不同，次极感应电压也随着变化。可以直接测出这电压的大小，即测出水位。为了减小温度的影响，线圈的初极可以放在外边，次极放在里边。由于次极的输入阻抗很高，电组的变化影响也较小，导管采用非导磁不锈钢加工而成。实践中只要线圈长度为25mm，l1、l2圈数够6层0.2的沙包线，线性一般都很好，次极绕组为善线性可以加一1μ电解，如图2所示。

安装的结构分两种。一种在锅炉的水位计上，不管是双色的还是板式水位计，均在上下两边有一锣栓，下边为排污用，上边的为洗刷污垢用，把上边锣栓拧下，换上图3所示的液位计装置，把探测极扦入水位计即可，探测极直径为Ф5，并不影响原观测效果。上下移动线圈使之与水高度相适应即可，遇有高压加工成如图4所示，拧入法兰即可。

水位传感器也可用作水箱油及酸碱环境中液位的测量。