間接液導式液面信號傳感器及其導電液的製作方法

2023-05-11 16:08:01 2

專利名稱：間接液導式液面信號傳感器及其導電液的製作方法
技術領域：
本發明涉及電化學及自動控制領域。
現有的液面信號傳感器大多是用於傳感工業或民用液體容器中液體液面位置變化並實現報警或控制目的。一般有三種類型第一種是機械類型的，通過液面變化使浮球位置變化帶動搖臂實現傳感;第二種是壓力傳感器類型的，通過液面變化導致液底壓力的變化實現傳感;第三種是液導類型的，即液導式液面信號傳感器，這種傳感器通過液面變化浸沒兩個電極使兩電極導通而實現傳感。第一、二種類型的傳感器造價較高、結構複雜、使用不方便。第三種類型的傳感器傳感方式比較簡單，但由於待測液面的液體直流導電性能差，使得大多數液體的液面不能用這種方式實現傳感。
隨著集成電路的廣泛使用，現代的儀器包括液面信號傳感器趨向於體積微型化，對於上述第三種液導式液面信號傳感器，不但要求電路的工作電源使用電壓較低的小型電池或鈕扣電池，而且要求傳感器中的報警系統所用的電流即直接通過待測液面的液體的電流較大，這就要求待測液體的阻抗相當小，這樣，只有極少數液體能通過這種方式實現傳感，從而限制了上述第三種液導式液面信號傳感器的使用範圍。
本發明的目的在於針對現有技術的不足之處，設計出一種利用阻抗很小的導電液作為傳導介質間接實現液面信號傳感的間接液導式液面信號傳感器;本發明的目的還在於提供一種阻抗很小的導電液，在本發明的間接液導式液面信號傳感器中以該導電液為傳導介質代替待測液面的液體，實現液面信號的傳感。
本發明設計的間接液導式液面信號傳感器不但可以傳感液面高低的變化，而且可以傳感由於液體容器傾斜而導致液體相對傾斜的變化。


圖1是本發明的間接液導式液面信號傳感器的結構示意圖。如圖所示，傳感器主要由電源1、信號處理電路2、報警器3和液體液面檢測系統組成，其中的電源1、信號處理電路2和報警器3在現有的傳感器中是通用的，本發明的間接液導式液面信號傳感器檢測系統由盛有高沸點水不溶性油10、導電液11的浮筒7、電極8和電極9以及外筒6組成。根據對液面高度的要求，用螺釘5把電極8和9固定在適當的位置。浮性物12附著在浮筒7底部外壁。固定板4直接焊接在外筒6的外壁上。固定板4可以橫向或垂直方向與外筒固定在一起。其中電極8和9的材料可以是銀、銅、鎳、鉻、鎘、鋅、鉛、錫等;高沸點水不溶性油可以是縫紉機油、鄰苯二甲酸二丁酯、柴油等，其作用是當液面位置下降時，這類油能把導電液從電極8和9之間帶走，避免導電液附著在電極8和9之間而使傳感器失效;浮性物12是比待測液體比重小的材料，如聚苯乙烯泡沫等;外筒6、浮筒7和固定板4均由塑料製成。
檢測時，將本發明的間接液導式液面信號傳感器的檢測系統置於待測液體容器內，通過固定板4固定在液體容器的內壁上，也可以通過其它方式將檢測系統固定於液體容器內，這時待測液體則通過外筒6底部的小孔13進入外筒6內。當待測液體液面14上升，則通過溶性物12使整個浮筒7上升，當浮筒上升到一定位置，浮筒7內的導電液11浸沒電極8和電極9，從而使電流從電極8流向電極9構成通路，再通過信號處理電路2處理使報警器3實現報警;當待測液體的容器發生傾斜時，檢測系統的外筒6及浮筒7、電極8和9隨之傾斜，而導電液11液面保持水平，當傾斜到一定程度，導電液將導通電極8和9，實現報警。
本發明提供的作為傳導介質代替待測液面的液體用於間接液導式液面信號傳感器實現液面信號傳感的導電液的組成與電極材料密切相關，假設電極材料是金屬A，則導電液的組成如下金屬A的鹽0.05～2.0摩爾/升去極化劑0～0.5摩爾/升緩蝕劑0～0.1摩爾/升溶劑水其中金屬A的鹽指的是該金屬的可溶性絡合物，該金屬氧化物溶於酸或鹼的產物，例如當電極材料是金屬銀時，則金屬銀的鹽包括硝酸銀、硫代硫酸銀絡合物、硫氰酸銀絡合物等;當電極材料是金屬銅時，則金屬銅的鹽包括硫酸銅、氯化銅、銅乙二胺絡合物等;當電極材料是金屬鋅時，則金屬鋅的鹽包括氧化鋅(可溶於鹼中)、氯化鋅、硫酸鋅、鋅乙二胺四乙酸絡合物等;當電極材料是金屬鎘，則金屬鎘的鹽包括氧化鎘(可溶於酸或絡合劑中)、硫酸鎘、氯化鎘、鎘乙二胺四乙酸絡合物等;當電極材料是金屬錫，則金屬錫的鹽包括硫酸亞錫、氟硼酸亞錫、氯化亞錫、錫酸鈉等;當電極材料是金屬鎳，則金屬鎳的鹽包括硫酸鎳、氯化鎳、鎳乙二胺絡合物等;當電極材料是金屬鉻，則金屬鉻的鹽包括鉻酐、重鉻酸鉀、硫酸鉻、三氯化鉻等;當電極材料是金屬銅，則金屬鉛的鹽包括氧化鉛、高氯酸鉛、醋酸鉛等。其中的去極化劑可以是無機酸、無機鹼或鹽，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸鈉、氯化銨、硝酸鈉、磺酸鈉、氯化鉀、氟化鈉、醋酸、硝酸、硫酸、鹽酸、氟硼酸、硼酸等，這類去極化劑的作用是降低當電極導電時電極的過電位，以及防止不溶性物質沉積於電極表面，從而保證電極的阻抗較小。其中的緩蝕劑可以是抗氧化劑或常用的緩蝕劑，例如六次甲基四胺、平平加、吐溫80、2.6-萘二磺酸鈉、葡萄糖、檸檬酸、抗壞血酸、苯酚、十二烷基苯、磺酸鈉、烏洛託品、苯二胺磺酸鈉、硫脲、苯扎溴銨、羥基乙叉二磷酸、氨基磺酸等，緩蝕劑的作用是保證電極在導電液中浸泡時電極表面不會被迅速腐蝕。
配製導電液時，將金屬A的鹽、去極化劑和緩蝕劑按規定的用量混合溶於溶劑水中即得所需的導電液。
實施例在工廠貯水箱中使用結構如圖1所示的間接液導式液面信號傳感器，工作電源1採用兩節1.5伏鈕扣電池，信號處理電路2採用一塊音樂聲集成電路，報警器3採用壓電陶瓷發音元件。外筒6、浮筒7、固定板4由塑料製造，浮筒內盛有導電液11和縫紉機油10，浮性物是聚苯乙烯泡沫，當電極8和9分別是銀鎘、鉻、鋅、錫、鎳、鉛、銅時，導電液的組成及其電阻值如表1所示。
檢測時，該間接液導式液面信號傳感器對水面變化超過警戒線的響應時間均小於0.2秒，工作時(即報警時)加於兩電極的電壓是0.35毫伏左右，經過的電流約2.5微安培，每天按報警累積1小時計算，兩節1.5伏電池可以工作一年半以上。
由此可見，本發明與現有技術相比，具有如下突出的優點1、本發明既繼承了現有技術中的液導式液面信號傳感器結構簡單的優點，又克服了液導式液面信號傳感器不能直接用於多種液體的缺點，體現了本發明在技術上的重大突破。
2、本發明採用了間接液體(導電液)，使得液面信號傳感器結構簡單易行，適應面廣。
3、本發明採用了成本低、導電性能好的導電液。
4、本發明的間接液導式液面信號傳感器不但可以對液體液面上升達到警戒線報警，還可以對由於容器傾斜超過一定程度實現報警。
權利要求
1.一種由電源、信號處理電路、警報器和液面檢測系統組成的間接液導式液面信號傳感器，其特徵在於，該液面檢測系統由盛有導電液、高沸點水不溶性油的浮筒、外筒、電極組成。
2.按照權利要求1的間接液導式液面信號傳感器，其特徵在於其中的電極材料是銀、銅、鎳、鉻、鎘、鋅、鉛、錫。
3.按照權利要求1的間接液導式液面信號傳感器，其特徵在於其中的浮筒和外筒由塑料製成。
4.一種間接液導式液面信號傳感器的導電液，其特徵在於當間接液導式液面信號傳感器的電極材料是金屬A，則導電液由0.05～2.0摩爾/升的金屬A的鹽、0～0.5摩爾/升的去極化劑、0～0.1摩爾/升的緩蝕劑和溶劑水組成。
5.按照權利要求4的間接液導式液面信號傳感器的導電液，其特徵在於其中的金屬A的鹽是金屬A的可溶性絡合物，該金屬的氧化物溶於酸或鹼的產物。
6.按照權利要求4的間接液導式液面信號傳感器的導電液，其特徵在於其中的去極化劑是能降低當電極導電時電極的過電位的無機酸、無機鹼或鹽。
7.按照權利要求4的間接液導式液面信號傳感器的導電液，其特徵在於其中的緩蝕劑是防止電極在導電液中迅速腐蝕的抗氧化劑或常用的緩蝕劑。
全文摘要
一種由電源、信號處理電路、警報器和液面檢測系統組成的間接液導式液面信號傳感器，其中的液面檢測系統由盛有導電液、高沸點水不溶性油的浮筒、外筒和電極組成。電極材料是金屬銀、銅、鎳、鉻、鎘、鋅、鉛、錫。導電液由用作電極材料的金屬的鹽、去極化劑、緩蝕劑和溶劑水組成，其中用作電極材料的金屬的鹽是該金屬的可溶性絡合物，該金屬的氧化物溶於酸或鹼的產物。
文檔編號G01F23/24GK1075546SQ92114580
公開日1993年8月25日 申請日期1992年12月12日 優先權日1992年12月12日
發明者廖永忠, 李翠榮, 袁高清, 鄭忠 申請人:華南理工大學