[其他]垂線傳感器

無效

• 申請號: 87202030
• 申請日: 1987-02-13
• 公開（公告）號: CN87202030U
• 公開（公告）日: 1988-01-20
• 發明（設計）人: 鄭大鈞
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所技術開發公司
• 主分類號: G01F23/30
• 分類號: G01F23/30;G01P5/08
• 代理公司: 青島市專利服務中心
• 代理人: 宮乃斌

本實用新型涉及垂線傳感器，更詳細地講是用于波浪的波高、水氣交換及水位的精確測量的電容傳感器。

過去，用于波高和水位測量的垂線傳感器都是由兩根金屬線同時垂到水中構成的。大多為漆包線或鉭絲構成。在波浪或流的沖擊下，漆包線或鉭絲表面的絕緣性能不穩定，溫漂較大。因此，這種傳感器的轉換精度較低，一般只能達到2％左右。為了使測量較為準確，測量時需要多次校正和標定，使用很不方便。另外，金屬線也不能太長，一般在50cm之內，只能作短量程的測量。

本實用新型的目的，在于提供一種能消除上述缺點，具有較高的轉換精度，只需校正、標定一次就能長時間穩定工作，而且可以用較長的垂線實現大量程測量的電容式垂線傳感器。

為了達到上述目的，本實用新型垂線傳感器的特征在于，它由兩根金屬線制作成一根同軸電纜。電纜的軸心為銅或鋼絲制成，做為傳感器的一極。鋼絲或銅絲有較高的強度，以承受波浪或流的沖擊力。軸心的端部焊以金屬導電重物，一方面可以拉緊電纜使其沉入水中，或固定在海底或水槽底，另一方面可以使軸心這一極直接與水接觸。傳感器的另一極為環狀屏蔽線制成，與軸心一極同軸。軸心和環狀屏蔽線的兩極間填充著絕緣物，整個電纜的外側包復著絕緣物，電纜的端部以絕緣膠密封。絕緣物以聚四氟乙烯為好，因為這種介質有較均勻的絕緣性能、較高的絕緣強度和抗拉強度，絕緣膠為A膠或C膠較好。這種膠有較好的密封性能，不易漏水。

上述結構的同軸電纜垂線傳感器，實際上可視為可變長度的園柱形電容器。設R為環狀屏蔽線外園柱之半徑，r為電纜軸心金屬絲之半徑，∈為絕緣物的介電系數，該同軸電纜園柱形電容器的單位長度電容C則為

C＝ (∈)/(2lnR／r)

可以推得 △H＝ (2lnR／r)/(∈) ·△C

當電纜選定后， (2lnR／r)/(∈) 為一常數，以K示之，則

△H＝K·△C

因此，只要測出△C，就能測出波高或水位的變化。本實用新型的任務就是這樣完成的。本實用新型垂線傳感器有較高的轉換精度，和足夠精度的放大、測量、分析、記錄裝置配合，測量精度可以達到0.5～0.05％。本實用新型垂線傳感器使用方便，工作穩定，只需校正、標定一次便可長期穩定地在水中工作。它有較大的測量范圍，測量動態范圍達10⁴（80分貝）。它可在較高溫度的熱水中工作，耐腐蝕，可以有效地防止附著物的依附、生長，在海水中也可長期工作。它可以廣泛應用于波浪的波高、水位以及其他液面的精確測量中。

以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。圖1為本實用新型的示意圖。圖中金屬導電重物1焊接在銅或鋼絲制成的軸心2上，形成傳感器的一極。金屬導電重物1也可被固定在海底或水槽底。環狀屏蔽線3與軸心2同軸，成為傳感器的另一極。環狀屏蔽線3和軸心2之間以聚四氟乙烯4絕緣，其外面也以聚四氟乙烯4絕緣，共同組成同軸電纜。除軸心2外，同軸電纜端部其余部分被剝離，而后將同軸電纜插入絕緣襯套6中，襯套6則擰入金屬導電重物1中，最后以A膠或C膠5將同軸電纜端部、襯套6和金屬導電重物1一起膠粘密封。使用時，隨著波高或水位7的上下浮動，垂線傳感器的電容值也線性變化，于是波高或水位即可被測量。

本實用新型的實施例如下。一種由垂線傳感器和測量裝置組成的垂線測波儀。其測量精度為0.1％。只需校正、標定1次便可長期穩定地工作，垂線傳感器浸泡在水中用以測波高。半年后未見明顯腐蝕及其他附著生物。