專利名稱：電磁式在線密度傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于檢測液體密度的裝置。
通常在化工、制糖、乳品、制藥、制酒以及食品行業對于液體密度的檢測均是采用人工離線方法測量，這樣，存在著測量不及時、人工視覺誤差大等缺點，不但浪費人力且保證不了產品質量，為了解決這一問題，人們采用了浮力法、重力法、靜壓法、折射法、振動法、同位素法及電導法等多種方法來測量液體密度，但均因各種因素影響，難以普及。如專利號為92220846.8名稱為溶液濃度變送器的裝置，它是由采樣裝置、測量裝置和轉換裝置組成。被測溶液從生產線進入測試容器中，容器內的浮子由于溶液濃度的變化，引起浮力的變化，導致浮子位移而帶動差動變壓器的磁芯位移，或者引起與浮子連接的彈性元件上的應變片產生應力，從而使濃度變化所引起的非電信號轉換成為電信號，此信號經整流放大，供顯示、記錄、自動控制用。這種方法存在以下幾個缺點結構復雜，若做成密封式，就更難，差動變壓器或應變片需沒在溶液中，為制做帶來困難。另外差動變壓器孔徑較小，測量粘度大或渾濁液體時，容易堵塞，增大摩擦力，影響測量精度，這種測量方法浮子位移較大，由位移大小產生相應信號，位移越大，摩擦力越大，對精度影響越大。測量中浮子是處于靜摩擦狀態。摩擦力較大，也影響測量精度。當液體粘度大，或渾濁物多時，會使差動變壓器無法工作，磁芯在差動變壓器中活動受阻，導致檢測失靈。
本實用新型的目的是提供一種結構簡單、精度高的電磁式在線密度傳感器。
本實用新型的技術解決方案是在設有通孔1的外襯套2的內側中部水平方向上一周設有線圈3，在外襯套2的頂部內側接有上電極4，在外襯套2的底部內側接有下電極5，外襯套2內設有浮子6，在浮子6的垂直方向一端設有可使浮子6鉛直運動的定位針7，浮子6內固定接有磁鐵8，上電極4、下電極5均與電橋放大電路9相接，電橋放大電路9與校正及功率放大電路10相接，校正及功率放大電路10的輸出端接線圈3。
所述的上電極4由大電極11、小電極12相套而成，下電極5由大電極13、小電極14相套而成。
所述的外襯套2的外側設有由上端蓋15、下端蓋16、殼體17組成的密封殼18，上端蓋15，下端蓋16及殼體18上分別設有孔19、20、21、22。
本實用新型同現有技術相比，具有如下優點1、浮子位置(位移)的檢測方法，不是采用差動變壓器法，而是采用電極法。這種方法對加工精度要求不高，實現容易。對于粘度大或渾濁液體都適用。
2、浮子浮力轉換成電信號的方法，不是采用彈簧變形或應變片進行電信號的轉換。而是采用電磁力的方法，即用電磁線圈電流產生的磁場作用于浮子中的永久磁鐵，使浮子向原零點平衡位置靠近。并引入了負反饋原理，使得浮子始終處在原零點平衡位置附近，浮子位移很小，大大減少了摩擦力。
3、為了克服浮子靜摩擦力，在電氣實現方法上始終保證浮子在平衡位置附近振動，始終處于動態。
4、可直接裝在生產管線上，有無壓力都可測量密度。
5、屬耐腐蝕結構，可測量任何液體的密度，適應面廣，液體只要有極微弱的導電性就可以。


圖1為本實用新型實施例的示意圖。
圖2為本實用新型實施例的剖面圖。
圖3為本實用新型實施例的電氣原理圖。
圖4為本實用新型實施例的電氣原理圖。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型做進一步的描述。
如圖1所示，一種電磁式在線密度傳感器，在設有通孔1的外襯套2的內側中部水平方向上設有線圈3，在外襯套2的頂部內側接有上電極4，在外襯套2的底部內側接有下電極5，外襯套2內設有浮子6，在浮子6的垂直方向一端設有可使浮子6鉛直運動的定位針7，浮子6內固定接有磁鐵8，上電極4、下電極5均與電橋放大電路9相接，電橋放大電路9與校正及功率放大電路10相接，校正及功率放大電路10的輸出端接線圈3。
為了效果更好，本實用新型可制成如圖2所示的形狀，在外襯套2內與線圈3相接一內襯套23，上電極板24，下電極板25置于內襯板23上，上電極4為大電極11與小電極12相套而成，下電極5由大電極13，小電極14相套而成，定位針7置于下電極板25上，使浮子6只可做鉛直運動，由上端蓋15下端蓋15、殼體17組成的密封殼18將外襯套2包容其內，上端蓋15、下端蓋16及殼體17上分別設有孔19、20、21、22。線圈骨架、密封殼8、內襯套、外襯套、電極板均采用不導磁耐酸堿的材料制成，浮子6用玻璃制成，上、下電極用不銹鋼制成。
電橋放大電路9如圖3所示電橋部分由浮子6與上電極4之間的導電通道電阻R上、浮子6與下電極5之間的導電通道電阻R下及電阻R2、R3、電位器P2、電容C7、C8所組成，當浮子6處于平衡位置時，電橋輸出為零。
放大部分由運算放大器U2A、U2B、U2C、U2D、U4A、U4D、U3D(LM324)；電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R60、R61、R29、R30、R31、R32；電容C1、C2、C5、C6；三極管T5、T6、T7；場效應管J1、J2、電位器P1相接而成。
校正及功率放大電路10由電阻R15、R16、R17、R35、R20、R21、R18、R19、電位器P3、P4、電容C3、C4、二極管D1、D2、D3、三極管T1、T2、T3、T4、運算放大器U3A、U3B相接而成。
校正及功率放大電路10的輸出接線圈3，與校正及功率放大電路的輸出端可相接終端處理電路，如顯示、記錄、自動控制電路等。
工作原理液體的密度p與浮子的體積V、重量m及浮子所受的浮力F可成以下關系式p＝(F＋mg)／V因為浮子的體積V、重量m是常數，因此，只需測得浮F的大小，即可知道液體的密度。
由于上、下電極都完全浸在液體中，而浮子上下面都是絕緣體，這樣，上、下電極與浮子之間各有一個導電通道。上電極與浮子間的距離為d。當距離d變大，導電通道變寬，電極間的導電能力增加，電阻R上變小；當距離d變小，則導電能力下降，電阻R上增加。這樣，當浮子上升與上電極接近與下電極較遠時，導電通道d變窄，導電能力下降，電阻值變大。這時，下電極與浮子之間導電通道變寬，導電能力增大，電阻R下阻值變小。只有當浮子處于中間位置時，上下電極的導電能力相同。這時，上下電極都可看作一個電阻R上與R下。與電橋放大電路中的電阻R2、R3、電位器P2、電容C7、C8構成電橋。
當浮子在中間位置時R上＝R下，電橋處于中間平衡狀態，U＝0。當浮子偏上時，R上變大，R下變小，U為正值；當浮子偏下時，R下增大，R上變小，U為負值。這樣，由U的大小和正負即可反映出浮子在容器中的相對位置。
當測量純水時，浮子處于不沉不浮狀態(已配好比重)，浮子處于上下電極板正中位置，上下電極構成電橋輸出電壓U＝0。當測量密度大于或小于1的液體時，浮子偏上或偏下，電橋輸出電壓U小于零或大于零。電橋電壓經過放大處理。校正及功率放大后在電磁線圈3中產生電流，該電流的方向使浮子向純水時平衡位置靠近，直到電流產生的電磁力與浮子受的浮力平衡為止，浮子處于新的平衡點，這時的電流大小反映浮子所受浮力的大小，進而知道液體密度的大小。電磁電流的方向反映液體密度大于1還是小于1。
權利要求1.一種電磁式在線密度傳感器，其特征在于在設有通孔[1]的外襯套[2]的內側中部水平方向上一周設有線圈[3]，在外襯套[2]的頂部內側接有上電極[4]，在外襯套[2]的底部內側接有下電極[5]，外襯套[2]內設有浮子[6]，在浮子[6]的垂直方向一端設有可使浮子[6]鉛直運動的定位針[7]，浮子[6]內固定接有磁鐵[8]，上電極[4]、下電極[5]均與電橋放大電路[9]相接，電橋放大電路[9]與校正及功率放大電路[10]相接，校正及功率放大電路[10]的輸出端接線圈[3]。
2.根據權利要求1所述的電磁式在線密度傳感器，其特征在于所述的上電極［4］由大電極［11］、小電極［12］相套而成，下電極［5］由大電極［13］、小電極［14］相套而成。
3.根據權利要求1所述的電磁式在線密度傳感器，其特征在于所述的外襯套［2］的外側設有由上端蓋［15］、下端蓋［16］、殼體［17］組成的密封殼［18］，上端蓋［15］，下端蓋［16］及殼體［18］上分別設有孔［19］、［20］、［21］、［22］。
專利摘要本實用新型提供一種電磁式在線密度傳感器，是在設有透孔的外襯套內水平方向上一周接有線圈，外襯套的頂部及底部內側分別設有上、下電極，外襯套內設有內裝有永久磁鐵的浮子，浮子下端設有可使浮子做鉛直運動的定位針，與上、下電極相接有電橋放大電路，與電橋放大電路相接有校正及功率放大電路，校正及功率放電路的輸出與線圈相接，可在工作現場直接測得液體的密度，精度高，可廣泛用于化工、制糖、乳品、制藥、制酒及食品等行業。
文檔編號G01N9/00GK2185891SQ94201278
公開日1994年12月21日 申請日期1994年1月11日 優先權日1994年1月11日
發明者吳志堅, 姜東輝, 陳立偉, 閻國升, 佟澤林 申請人:大連經濟技術開發區廣裕自動化研究中心