一种低温液氮液位检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液位检测装置领域，特别是涉及一种低温液氮液位检测装置及其检测 方法。
【背景技术】
[0002] 在工业应用或实验测试中常常需要检测液体液位，常用的液位检测方法是通过液 氮液位计主体外的翻板箱受主体内浮子的作用使得翻板翻动并显示红白色，并随浮子的移 动指示不同的液面高度；在指示器左侧配有醒目的刻度标尺，根据显示的红白色对照刻度 标尺可得到液体的液位高度。还有一种方法，在液量筒盛放的液体内设置至少两个压力传 感器，并根据传感器测得的值计算出液体压强差和气体压强差；再根据计算出的液体压强 差、气体压强差以及传感器之间的垂直距离计算液体液位的高度值。但这些方法都无法精 确测量低温液氮（-196° C)的液位，在有限的安装空间里更难应用。
【发明内容】
[0003] 本发明主要解决的技术问题是提供一种低温液氮液位检测装置及其检测方法，能 够探测出电容器中电容的大小，根据电容的大小计算得出低温液氮液位的信息；低温液氮 液位检测装置结构简单，使用方便，成本低，体积小，可以检测低温液体的液位。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种低温液氮液位检 测装置及其检测方法，包括：圆柱罐、电容传感器、屏蔽电缆和电容处理电路；所述电容传 感器呈圆柱形，电容传感器垂直设置在所述圆柱罐内；所述电容处理电路与所述屏蔽电缆 连接；所述屏蔽电缆连接在所述电容传感器的上端，电容传感器的下端开有圆孔。
[0005] 优选的是，所述电容传感器包括电容传感器内电极和电容传感器外电极；所述电 容传感器外电极为不锈钢圆柱形中空结构；所述电容传感器内电极为实心不锈钢棒。
[0006] 优选的是，所述电容传感器的高度远远大于电容传感器的直径。
[0007] -种低温液氮液位检测方法：电容传感器垂直放置在装有液氮的圆柱罐内，液氮 从电容传感器下端的圆孔流进电容传感器内部，直到流进电容传感器内的液氮和圆柱罐内 的液氮平齐；电容处理电路处理电容与液位的非线性问题；计算出电容传感器内部液氮的 高度便可得到圆柱罐内液氮的液位高度；通过下列公式可计算出圆柱罐内液氮的液位：
式中，R为电容传感器的外电极的直径；r为电容传感器的内电极的直径；％,为真空 介电常数；G为被测液体介电常数；L为电容传感器的高度；h为电容传感器内部液氮的高 度。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明能够探测出电容器中电容的大小，根据电容的大小 计算得出低温液氮液位的信息。
【附图说明】
[0009]图1是本发明一种低温液氮液位检测装置一较佳实施例的立体结构示意图； 附图中各部件的标记如下：1、电容传感器内电极；2、电容传感器外电极；3、圆孔；4、导 线；5、圆柱罐；6、电容处理电路。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0011] 请参阅图1，本发明实施例包括： 一种低温液氮液位检测装置，包括：圆柱罐5、电容传感器、屏蔽电缆4和电容处理电路 6 ;所述电容传感器呈圆柱形，能够避免电容受外界影响。所述电容传感器垂直设置在所述 圆柱罐5内，圆柱罐5内盛有液氮。所述电容处理电路6与所述屏蔽电缆4连接，屏蔽电 缆4连接在所述电容传感器的上端，能够对在检测过程中出现的电容与液位非线性的问题 完成线性化处理，为液位的检测信息提供方便的接口。所述电容传感器的下端开有圆孔3， 圆孔3可以使电容传感器内部的液氮液面与外部的保持相同高度，便于精确的算出液氮液 位。所述电容传感器包括电容传感器内电极1和电容传感器外电极2 ;所述电容传感器外 电极2为不锈钢圆柱形中空结构，不锈钢圆柱形中空结构解决了电磁场的屏蔽问题，避免 所测量的电容受外界影响，且耐低温，便于在低温液体中使用；所述电容传感器内电极1为 实心不锈钢棒，实心不锈钢棒具有很好的耐低温特性，能够在低温液体中使用。电容传感器 的高度远远大于电容传感器的直径，能够便于在有限的空间里安装电容传感器，且在一定 程度上保证液位计算的准确性。
[0012] 一种低温液氮液位检测方法：电容传感器垂直放置在装有液氮的圆柱罐内，液氮 从电容传感器下端的圆孔流进电容传感器内部，直到流进电容传感器内的液氮和圆柱罐内 的液氮平齐；电容处理电路处理电容与液位的非线性问题；计算出电容传感器内部液氮的 高度便可得到圆柱罐内液氮的液位高度；通过下列公式可计算出圆柱罐内液氮的液位：
式中，R为电容传感器的外电极的直径；r为电容传感器的内电极的直径；为真空 介电常数；G为被测液体介电常数；L为电容传感器的高度；h为电容传感器内部液氮的高 度。
[0013] 本发明能够探测出电容器中电容的大小，根据电容的大小计算得出低温液氮液位 的信息；低温液氮液位检测装置结构简单，使用方便，成本低，体积小，可以检测低温液体的 液位。
[0014] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种低温液氮液位检测装置，其特征在于，包括：圆柱罐、电容传感器、屏蔽电缆和 电容处理电路；所述电容传感器呈圆柱形，电容传感器垂直设置在所述圆柱罐内；所述电 容处理电路与所述屏蔽电缆连接；所述屏蔽电缆连接在所述电容传感器的上端，电容传感 器的下端开有圆孔。2. 根据权利要求1所述的一种低温液氮液位检测装置，其特征在于：所述电容传感器 包括电容传感器内电极和电容传感器外电极；所述电容传感器外电极为不锈钢圆柱形中空 结构；所述电容传感器内电极为实心不锈钢棒。3. 根据权利要求1所述的一种低温液氮液位检测装置，其特征在于：所述电容传感器 的高度远大于电容传感器的直径。4. 一种采用以上一种低温液氮液位检测装置的低温液氮液位检测方法，其特征在于： 电容传感器垂直放置在装有液氮的圆柱罐内，液氮从电容传感器下端的圆孔流进电容传感 器内部，直到流进电容传感器内的液氮和圆柱罐内的液氮平齐；电容处理电路处理电容与 液位的非线性问题；计算出电容传感器内部液氮的高度便可得到圆柱罐内液氮的液位高 度；通过下列公式可计算出圆柱罐内液氮的液位：式中，R为电容传感器的外电极的直径；r为电容传感器的内电极的直径；为真空 介电常数为被测液体介电常数；L为电容传感器的高度；h为电容传感器内部液氮的高 度。
【专利摘要】本发明公开了一种低温液氮液位检测装置及其检测方法，包括：圆柱罐、电容传感器、屏蔽电缆和电容处理电路；所述电容传感器呈圆柱形，电容传感器垂直设置在所述圆柱罐内；所述电容处理电路与所述屏蔽电缆连接；所述屏蔽电缆连接在所述电容传感器的上端，电容传感器的下端开有圆孔。通过上述方式，本发明能够探测出电容器中电容的大小，根据电容的大小计算得出低温液氮液位的信息；低温液氮液位检测装置结构简单，使用方便，成本低，体积小，可以检测低温液体的液位。
【IPC分类】G01F23/26
【公开号】CN105043501
【申请号】CN201510223382
【发明人】张进峰, 高小荣, 李晓霞
【申请人】苏州市职业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年5月5日