一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器，由外至内依次包括作为地极的传感器外壳、作为主动式屏蔽极的中间层电极、作为传感极的内部中心电极、用来电气隔离的绝缘氧化锆陶瓷环及其配套密封垫圈；传感器外壳下端连接有地极下密封基座，中间层电极包括屏蔽电极接线端、屏蔽电极连接件和屏蔽连接管，屏蔽连接管与传感器外壳之间套有屏蔽地极隔离管，中心电极包括由上至下依次相连的传感器电极接线端、传感电极连接件和传感极部件，中心电极与屏蔽连接管间设有传感屏蔽隔离管；本实用新型专利技术的有益效果是：氧化锆陶瓷的使用大幅度提高了传感器温度和压力使用范围，具有良好的免维护性和加工要求较低等特点，便于规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器
本技术涉及传感设备
，尤其是涉及一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器。
技术介绍
目前，工业自动化领域内物位测量技术有多种多样，其中电容式物位测量技术包括在其基础上衍生出来的射频导纳技术，其传感器投入到物料当中，可以适应较宽的温度压力应用范围，以其可靠性高，测量稳定准确见长。电容式物位计在实际应用中，传感器本身就是电容的一个电极，而电容的另一极则是物料容器壁或传感器外侧的与物料容器壁接触的导电物料本身，两个电极之间必须绝缘，这样形成的电容与物位成正比，电容式物位计使用射频信号测量这个电容，进而测量物位。随着国家工业自动化水平的提高及环境保护要求和意识的提高，在仪表传感器设计时，特别是高温高压应用的传感器安全要求必须是第一位的。传感器一般是使用以PTFE(Polytetrafluoroethylene)聚四氟乙烯为代表的软性工程绝缘材料，施加比较大的预应力来达到密封和电极间绝缘的作用，其明显的缺点就是不能耐受强大的容器压力以及工作温度不能大于或接近工程绝缘材料连续耐热点温度。于是技术人员转而使用氧化铝高频瓷作为电极间绝缘材料，传感器的使用温度可以达到约800℃，但是氧化铝高频瓷烧结件尺寸精度低，质地脆、易碎，不能承受较大的密封预应力和苛刻的运输和使用环境，因此不能用于耐受较大压力的传感器。因此设计人员一直在寻找一种的绝缘材料，来设计出能的传感器。由此可见，如何研究出一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器，其隔离层的绝缘材料具有既耐高温又质地坚韧的特点，进而赋予传感器耐受较大压力和较高温度的优势，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器。本技术一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器，由外至内依次包括作为地极的传感器外壳、作为主动式屏蔽极的中间层电极以及与所述中间层电极同相位同电位的作为传感极的内部中心电极，所述传感器外壳下端密封连接有地极下密封基座，所述中间层电极包括屏蔽电极接线端、与所述屏蔽电极接线端固定连接的屏蔽电极连接件以及与所述屏蔽电极连接件固定连接的屏蔽连接管，所述屏蔽连接管与所述传感器外壳之间设有屏蔽地极隔离管，所述中心电极包括由上至下依次相连的传感器电极接线端、传感电极连接件和传感极部件，所述中心电极与所述屏蔽连接管之间设有传感屏蔽隔离管。所述传感电极连接件外侧设有传感器锁紧固定组件和传感上密封基座，所述传感器锁紧组件和所述传感器密封基座之间设置有防松鞍型垫片组件，所述传感上密封基座下端位于所述中间电极外侧由上至下依次设有屏蔽上密封基座、地极上密封基座、屏蔽下密封基座以及地极下密封基座。所述传感上密封基座下端和所述屏蔽上密封基座上端、所述屏蔽上密封基座下端和所述地极上密封基座上端、所述屏蔽下密封基座下端面和所述地极下密封基座上端面以及所述地极下密封基座上端面和所述传感极部件下端面之间均开设有密封环槽，所述密封环槽内安装有密封垫圈，位于两个所述密封垫圈之间通过插接方式紧紧固定有用于隔离所述传感器外壳、所述中间层电极和所述中心电极的氧化锆陶瓷环。进一步地，当传感器的工作温度高于300℃时，所述密封垫圈的材质为铜、石墨、玻璃纤维或钢材料中的一种或几种。进一步地，当传感器的工作温度低于300℃时，所述密封垫圈的材质为工程塑料。进一步地，所述传感器外壳外圆周侧面开设有用于与待测容器相连接的螺纹，所述地极上密封基座外圆周侧面开设有用于与仪表壳相连接的螺纹。进一步地，所述屏蔽电极接线端和所述屏蔽电极连接件为所述中间层电极的电气连接端，所述传感电极接线端和所述传感电极连接件为所述中心电极的电气连接端。本技术一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器，与现有技术相比具有以下优点：第一，该适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器中因使用氧化锆陶瓷作为三个电极的隔离层，使三个电极间不相互影响，最终完成测量。以氧化锆陶瓷环为核心，结合配套密封垫圈，施加较大的预应力，压紧在一起，形成传感器本身的加固和密封，使传感器在高温高压下物理形态和电气关系不受影响，保证传感器完成参量的测量。第二，该隔离层还有以下优点：首先，因氧化锆陶瓷具有耐高温、耐高压的特点，所以大大提高了传感器的使用温度和压力的上限；其次，该设计使用的氧化锆陶瓷，由于其硬度高，可以施加很大的预应力，可以大大提高传感器密封能力，大大降低传感器泄露的风险，所以提高了传感器可靠性和免维护性；再次，由于氧化锆陶瓷韧性高，不易破碎，大大放松了对现场震动的要求，放松了对产品运输和安装的要求，拓展了产品应用范围，也保障产品和环境的安全性；最后，由于氧化锆陶瓷金属加工级别的尺寸精度和与不锈钢相近的温度系数，因此可以选择0.1mm级别的公差配合，大大传感器的装配精度，便于实施较高精度的密封配合和压力支撑配合，大大提高了传感器的耐压能力，保障产品的安全性。第三，该适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器中的传感器外壳、中间层电极以及中间电极之间为管式连接，因此提高了电信号传导效率，可有效避免过多热量传导至传感器上端的电子模块端。而所述传感器锁紧固定组件是整个传感器的固定密封预应力的提供者，所述防松鞍型垫片组则将这个预应力柔化，并且持续化，从而避免温度变化对零部件轴向尺寸的影响导致密封预应力的减少。附图说明图1为本技术的剖视图。图中：1、屏蔽电极接线端，2、屏蔽电极连接件，3、传感电极接线端，4、传感电极连接件，5、传感器锁紧固定组件，6、防松鞍型垫片组件，7、传感上密封基座，8、密封垫圈，9、氧化锆陶瓷环，10、屏蔽上密封基座，11、传感屏蔽隔离管，12、地极上密封基座，13、屏蔽连接管，14、屏蔽极地隔离管；15、屏蔽下密封基座，16、地极下密封基座，17、传感极部件。具体实施方式为了更好的理解本技术，下面结合具体实施例和附图对本技术进行进一步的描述。如图1所示，一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器，包括用来与现场罐体连接的地极，一个用来保证微小电容信号测量的主动式屏蔽电极即所述中间层电极，传感器中心用来测量的传感电极即所述中心电极，用来电气隔离的绝缘氧化锆陶瓷环9及其配套密封垫圈8。所述地极是指传感器外壳，一般设计有安装螺纹或安装法兰，用于将传感器安装到用户待测物料的容器例如罐上，该容器是坐落于地面上的，在电气上是接地的，因此所述地极将成为待测电容变量的一个电极。所述主动式屏蔽电极是在电气上与所述传感电极是同相位同电位的，这样与所述传感电极就没有电位差，因此也就形成不了电荷集聚和电容，从而保证微小电容信号的测量。所述传感电极是连接电子激励和信号放大电路和容器内部电容另一电极，通过测量传感电极和地极之间的电容，可以推导出容器内部物位信息。所述电气隔离的绝缘氧化锆陶瓷环9是本技术的关键，它是用来在电气上隔离三个电极，使三个电极间不相互影响，最终完成测量，并且以所述氧化锆陶瓷环9为核心，结合配套密封垫圈8，施加较大的预应力，压紧在一起，形成传感器的本身的加固和密封，使传感器在高温高压下物理形态和电气关系不受影响，保证传感器完成参量的测量。所述密封垫圈8一般由铜、石墨、玻璃纤维或钢材料一种或几本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器，其特征在于：由外至内依次包括作为地极的传感器外壳、作为主动式屏蔽极的中间层电极以及与所述中间层电极同相位同电位的作为传感极的内部中心电极，所述传感器外壳下端密封连接有地极下密封基座(16)，所述中间层电极包括屏蔽电极接线端(1)、与所述屏蔽电极接线端固定连接的屏蔽电极连接件(2)以及与所述屏蔽电极连接件(2)固定连接的屏蔽连接管(13)，所述屏蔽连接管(13)与所述传感器外壳之间设有屏蔽地极隔离管(14)，所述中心电极包括由上至下依次相连的传感器电极接线端(3)、传感电极连接件(4)和传感极部件(17)，所述中心电极与所述屏蔽连接管(13)之间设有传感屏蔽隔离管(11)；所述传感电极连接件(4)外侧设有传感器锁紧固定组件(5)和传感上密封基座(7)，所述传感器锁紧组件(5)和所述传感器密封基座(7)之间设置有防松鞍型垫片组件(6)，所述传感上密封基座(7)下端位于所述中间电极外侧由上至下依次设有屏蔽上密封基座(10)、地极上密封基座(12)、屏蔽下密封基座(15)以及地极下密封基座(16)；所述传感上密封基座(7)下端和所述屏蔽上密封基座(10)上端、所述屏蔽上密封基座(10)下端和所述地极上密封基座(12)上端、所述屏蔽下密封基座(15)下端面和所述地极下密封基座(16)上端面以及所述地极下密封基座(16)上端面和所述传感极部件(17)下端面之间均开设有密封环槽，所述密封环槽内安装有密封垫圈(8)，位于两个所述密封垫圈(8)之间通过插接方式紧紧固定有用于隔离所述传感器外壳、所述中间层电极和所述中心电极的氧化锆陶瓷环(9)。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于高温高压的射频导纳式物位计传感器，其特征在于：由外至内依次包括作为地极的传感器外壳、作为主动式屏蔽极的中间层电极以及与所述中间层电极同相位同电位的作为传感极的内部中心电极，所述传感器外壳下端密封连接有地极下密封基座(16)，所述中间层电极包括屏蔽电极接线端(1)、与所述屏蔽电极接线端固定连接的屏蔽电极连接件(2)以及与所述屏蔽电极连接件(2)固定连接的屏蔽连接管(13)，所述屏蔽连接管(13)与所述传感器外壳之间设有屏蔽地极隔离管(14)，所述中心电极包括由上至下依次相连的传感器电极接线端(3)、传感电极连接件(4)和传感极部件(17)，所述中心电极与所述屏蔽连接管(13)之间设有传感屏蔽隔离管(11)；所述传感电极连接件(4)外侧设有传感器锁紧固定组件(5)和传感上密封基座(7)，所述传感器锁紧组件(5)和所述传感器密封基座(7)之间设置有防松鞍型垫片组件(6)，所述传感上密封基座(7)下端位于所述中间电极外侧由上至下依次设有屏蔽上密封基座(10)、地极上密封基座(12)、屏蔽下密封基座(15)以及地极下密封基座(16)；所述传感上密封基座(7)下端和所述屏蔽上密封基座(10)上端、所述屏蔽上密封基座(10)下端和所述地极上密封基座(12)上端、所述屏...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦旭东，
申请(专利权)人：天津菲特测控仪器有限公司，赛鼎工程有限公司，张晋红，梁俊鹏，
类型：新型
国别省市：天津,12