數(shù)字檢索式水位傳感器的制備方法技術(shù)

一種數(shù)字檢索式水位傳感器的制備方法，其特征在于制備分為兩部分進(jìn)行，一部分是電路芯片的制備，另一部分是結(jié)構(gòu)外殼的制備，其電路芯片部份的制備，首先選用絕緣材料板制成其骨架并按各節(jié)功能組裝相應(yīng)電路，第一節(jié)內(nèi)組裝恒壓電路（１１）、休眠式供電電路（１２）、微處理器、時(shí)鐘電路（１０）及傳感器運(yùn)行軟件拷貝調(diào)試，第二節(jié)內(nèi)組裝檢索電路（１４）、檢測(cè)電路（１６）并安裝傳感元電極６，第三節(jié)內(nèi)安裝檢測(cè)信號(hào)發(fā)送電路（３），其固定于傳感器芯骨架背面上的傳感元間隔一般為１厘米或可根據(jù)使用要求設(shè)置，傳感元電極由耐腐蝕材料制成，最后將制成的傳感器芯放入模具，用可塑性絕緣材料澆鑄成固態(tài)方形或圓形的棒式傳感器。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)，屬于自動(dòng)化檢測(cè)
，具體而言是一種用于水位檢測(cè)的傳感器的制備方法。
技術(shù)介紹
目前國(guó)內(nèi)外在水位檢測(cè)方面采用的技術(shù)和產(chǎn)品不少，歸納起來(lái)為以下幾種1、超聲波傳感器。這類(lèi)產(chǎn)品主要適用寬闊水域的水位探測(cè)。儀器安裝在遠(yuǎn)離水面的上方，向水面發(fā)射和接收電磁波，并測(cè)量電磁波的反射波長(zhǎng)、周期，測(cè)出水面距儀器的距離，從而測(cè)定水位。目前國(guó)內(nèi)外都有此類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家。如中國(guó)專(zhuān)利“自適應(yīng)超聲波液位儀”專(zhuān)利號(hào)932031064。2、壓差式水位傳感器隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體表面擴(kuò)散工藝在傳感器平衡電橋的制作中，得到了廣泛應(yīng)用。擴(kuò)散硅壓差傳感器是利用水的壓強(qiáng)原理，在水底下檢測(cè)水底壓強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓差。它是通過(guò)水底壓強(qiáng)使半導(dǎo)體擴(kuò)散硅薄膜產(chǎn)生形變的壓電效應(yīng)，而獲取水位信號(hào)。目前國(guó)內(nèi)外都有此類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家。如中國(guó)專(zhuān)利“壓差計(jì)”公開(kāi)號(hào)CN 86 1 05681A。3、電容式水位傳感器是近些年出現(xiàn)的新產(chǎn)品、技術(shù)，它是依靠電容原理而制作的。電容是由兩極板和介質(zhì)構(gòu)成的，改變介質(zhì)將改變電容量。水作為電容的介質(zhì)，水淹沒(méi)傳感器越多，介質(zhì)填充也越多電容量越大。通過(guò)檢測(cè)電容量的大小，來(lái)檢測(cè)水位。主要由西德、日本、加拿大幾家生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)也有廠家生產(chǎn)。4、浮子式水位傳感器它是一種最簡(jiǎn)單的水位傳感器，它由一根不銹鋼管和一個(gè)不銹鋼空心球組成。不銹鋼管內(nèi)裝有四個(gè)干簧繼電器，空心球內(nèi)裝有一塊永久磁鐵，當(dāng)空心球隨著水位上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁鐵作用于繼電器。整個(gè)浮子式水位傳感器相當(dāng)于四個(gè)定點(diǎn)水位開(kāi)關(guān)，用這四個(gè)水位開(kāi)關(guān)對(duì)水動(dòng)力裝置進(jìn)行控制。它的優(yōu)點(diǎn)是安裝使用方便，強(qiáng)信號(hào)便于輸送，且造價(jià)低/所以適應(yīng)面廣。它的缺點(diǎn)是不能連續(xù)測(cè)量水位，而且它依靠穿在鋼管上的浮球作上下機(jī)械運(yùn)動(dòng)，容易出現(xiàn)雜物堵塞卡殼失誤、特別是在流動(dòng)的水中，上下游水壓差使浮球與鋼管間磨擦力增加，形成卡殼。在工程應(yīng)用中需要建井，使工程造價(jià)大幅提高。如中國(guó)專(zhuān)利“浮子式水位計(jì)”，公開(kāi)號(hào)CN 86 1 07944 A。5、直流電極式水位傳感器屬裝配型傳感器，這種形式的傳感器，其檢測(cè)原理是根據(jù)水的導(dǎo)電特性，當(dāng)電極通過(guò)與水接觸時(shí)形成直流電流或電壓，直接或經(jīng)一個(gè)電阻及一個(gè)三極管組成的簡(jiǎn)單電路。信號(hào)用導(dǎo)線(一點(diǎn)對(duì)一線多線輸出或簡(jiǎn)單并聯(lián)兩線輸出)傳給后續(xù)處理電路。電極用銅或不銹鋼或其它金屬材料制成，按縱向依次排列在空芯棒外或安裝在棒內(nèi)在棒上至少開(kāi)一個(gè)進(jìn)水口，使電極能夠接觸到水；由于電極縱向排列，受電極尺寸和電極之間必須留有一定間隙制約，使測(cè)量精度受到限制。如中國(guó)專(zhuān)利“水位變色顯示器”公告號(hào)CN2183556Y，它只適用于小容器或靜止的蓄水池、水塔、集水箱等場(chǎng)合使用(如專(zhuān)利CN2212775Y，CN2072677U，CN2045479U)。由該傳感器的構(gòu)成形式?jīng)Q定了其管內(nèi)和管表空隙處都易滯留泥沙、水垢和污物，容易造成極間連接，引起傳感器失效。該傳感器是以犧牲電極為代價(jià)進(jìn)行水位檢測(cè)的，需經(jīng)常檢修或更換電極，它也是一種簡(jiǎn)單的控制型水位傳感器，實(shí)用性差。(如專(zhuān)利公告號(hào)CN2183556Y，CN2212775Y，CN2072677U中均為一點(diǎn)對(duì)一線多點(diǎn)引出信號(hào))隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，水位監(jiān)測(cè)不只是大型水利工程和工業(yè)自動(dòng)控制中應(yīng)用，高樓大廈的高位水箱、水塔、城市地下水道管網(wǎng)、地下水池水井等等，都需要水位監(jiān)控。都需要新技術(shù)來(lái)解決當(dāng)前存在的問(wèn)題，引黃入晉工程的水位監(jiān)測(cè)問(wèn)題就是突出的一例。工業(yè)控制和民用事業(yè)中的水位控制，在現(xiàn)代化的今天仍然用的是浮球、浮子式水位控制方式。急需要有新的、既能滿足高性能又能適用面廣的通用水位監(jiān)控裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于1、解決現(xiàn)有技術(shù)不能解決的問(wèn)題，如傳感器穩(wěn)定性、可靠性和惡劣條件下使用的廣泛適應(yīng)性。2、擴(kuò)大適用范圍，解決安裝、使用、維護(hù)方便的問(wèn)題。使之能適應(yīng)滿足各種使用條件。如深井、隧道、下水道、地下管道等水位監(jiān)測(cè)。3、降低造價(jià)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)的，可直接采樣的普及通用型水位傳感器。本專(zhuān)利技術(shù)數(shù)字檢索式水位傳感器，是一種水位信號(hào)可直接數(shù)字取樣的傳感器，一種數(shù)字檢索式水位傳感器，其特征在于是一種由A、B、C三節(jié)組成的對(duì)水位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字檢索式取樣的傳感器，按功能A、B、C三節(jié)接插組成，接插部位為全防水接插，其電路芯片部份，用絕緣材料板制成其骨架并按各節(jié)功能組裝相應(yīng)電路，第一節(jié)內(nèi)組裝恒壓電路(11)、休眠式供電電路(12)、微處理器、時(shí)鐘電路(10)及傳感器運(yùn)行軟件拷貝調(diào)試部分，第二節(jié)內(nèi)組裝檢索電路(14)、檢測(cè)電路(16)并安裝傳感元電極(6)，第三節(jié)內(nèi)安裝檢測(cè)信號(hào)發(fā)送電路(3)，固定于支撐骨架背面上的傳感元電極(6)其間隔為1厘米或按使用要求制造，傳感元電極(6)由耐腐蝕材料制成，傳感器芯片電路板(8)與引線端子(9)、信號(hào)發(fā)送器(3)分別按A、B、C三節(jié)，用絕緣材料澆鑄后，成為一個(gè)固體圓型棒式傳感器。該傳感器特征主要在于兩個(gè)方面，一方面是傳感器電路，另一方面是它特殊的結(jié)構(gòu)。其傳感器電路是由若干個(gè)傳感元電路對(duì)水位逐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信號(hào)取樣，由微處理器和軟件檢測(cè)程序構(gòu)成的。數(shù)據(jù)逐點(diǎn)檢索、數(shù)字統(tǒng)計(jì)、數(shù)字變送、輸出數(shù)字信號(hào)等功能(詳見(jiàn)電路原理4)。其傳感器結(jié)構(gòu)在于它是由三節(jié)圓形棒體接插連接構(gòu)成(詳見(jiàn)傳感器結(jié)構(gòu)圖一、圖二、圖三)。第一節(jié)的功能為信號(hào)變送與檢索控制，第二節(jié)功能為檢索檢測(cè)電路，第三節(jié)功能為信號(hào)發(fā)送，每節(jié)內(nèi)的電路板都是置于一個(gè)有上下兩排的支撐骨架上，支撐骨架用絕緣材料制成。支撐骨架的下面固定有若干塊傳感器芯電路板，支撐骨架的上面固定有傳感元電極，傳感元電極之間間隔為1厘米(或按使用要求制造)，傳感器芯片電路板與引線端子、信號(hào)元、外殼用絕緣材料澆鑄后成為一個(gè)固體棒式傳感器。本專(zhuān)利技術(shù)，其特征在于制備分為兩部分進(jìn)行，一部分是電路芯片的制備，另一部分是結(jié)構(gòu)外殼的制備。數(shù)字檢索式水位傳感器按功能分A、B、C三節(jié)接插組成(具體見(jiàn)傳感器結(jié)構(gòu)圖一、圖二、圖三)，接插部位為全防水接插。其電路芯片部份的制備，首先選用絕緣材料板制成其骨架并按各節(jié)功能組裝相應(yīng)電路。第一節(jié)內(nèi)組裝恒壓電路(11)、休眠式供電電路(12)、微處理器、時(shí)鐘電路(10)及傳感器運(yùn)行軟件拷貝調(diào)試。第二節(jié)內(nèi)組裝檢索電路(14)、檢測(cè)電路(16)并安裝傳感元電極6。第三節(jié)內(nèi)安裝檢測(cè)信號(hào)發(fā)送電路(3)。其固定于傳感器芯骨架背面上的傳感元間隔一般為1厘米(也可根據(jù)使用要求設(shè)置)。傳感元電極由耐腐蝕材料制成，最后將制成的傳感器芯放入模具，用可塑性絕緣材料澆鑄成固態(tài)方形(或圓形)棒式傳感器。上述芯片骨架最好用與澆注材料一致的絕緣材料板制成，傳感元電極最好由非磁性、耐腐、導(dǎo)體材料制成。引線端子是用塑料和環(huán)氧樹(shù)脂或其它絕緣材料制成的，具有全封閉能力的防水三芯電器接插件。芯片與外殼經(jīng)澆鑄后成為一個(gè)固態(tài)實(shí)體，其截面一般為直徑40毫米，長(zhǎng)度根據(jù)具體情況一般可設(shè)計(jì)為每節(jié)50-80厘米。其傳感器成型、澆注工藝、壓鑄工藝和設(shè)備用自行設(shè)計(jì)并委托加工的專(zhuān)用設(shè)備。上述數(shù)字檢索式水位傳感器的使用，其特征在于第一、該傳感器信號(hào)輸出為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的RS-485接口，可與計(jì)算機(jī)及其數(shù)字化儀器儀表直接接軌。數(shù)字檢索式水位傳感器有三部分組成，第一部分的功能是信號(hào)變送與檢索控制。與以往的傳感器接口技術(shù)不同之處，該傳感器的檢索控制系統(tǒng)將采集到的數(shù)字信號(hào)傳遞給信號(hào)變送器，經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)變送器轉(zhuǎn)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬珺，馬福昌，賈秀美，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：太原理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：