CN100447536C - 液滴测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液滴测量方法及装置。其方法是采用两个垂直重叠的位置传感器和一个电容传感器，测量液滴下落经过的时间，并由频率记数器对频率记数，而由微处理器计算出液滴体积。用于该方法的装置由两个光电传感器、一个电容传感器、电容/频率转换器、频率脉冲记数器和微处理器构成。本发明能够直接对每个下落液滴体积进行测量，测量精度高，测量动态速度快。

Description

液滴测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种液滴测量方法及装置。

背景技术

现有的液滴测量方法主要有三种，一是机械反斗雨量计，它采用对液滴量斗机械反转次数的计量，因此存在机构复杂、仪器庞大等缺点；二是虹吸式雨量计，它采用对液滴累积液面浮子变化的测量方式并通过虹吸释放液面来恢复测量零点，因此存在着零点重复性差、测量精度低的缺点；三是光电式液滴计，它是用光电开关对液滴个数记数的方法，因此存在液滴大小变化将影响测量精度的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液滴测量的方法及装置，能够直接对每个下落液滴体积进行测量，测量精度高，测量动态速度快。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种液滴测量方法，其特征在于使液滴垂直下落而经过两个垂直重叠的位置传感器和一个电容传感器，由两个位置传感器检测液滴经过各位置传感器的时间，得出液滴经过各传感器的下落速度；液滴经过与没有经过电容传感器的电容变化由电容/频率转换器转换为频率变化，并由频率记数器对频率脉冲记数；由微处理器将液滴经过两个位置传感器和经过电容传感器的两时间段内的频率记数值进行差值运算，由两个时间段的时间、液滴速度和对应频率记数差值，计算出对应液滴的体积。

在上述方法中测量所述的下落速度的步骤如下：

a.液滴垂直下落，经过第一个位置传感器时，该位置传感器发信号s1给微处理器，微处理器内部开始计时并控制频率脉冲记数器开始对频率f记数；

b.当液滴下落经过第二个位置传感器时，该位置传感器发信号s2给微处理器，微处理器内部计时停止，并得到计时时间值T1，同时微处理器控制频率脉冲记数器停止对频率f记数，并得到对应的记数值N1；

所述的液滴的体积按如下步骤计算：

a.微处理器根据物理学落体公式、数据T1、两个位置传感器的距离L1、第二个位置传感器与电容传感器的距离L2、电容传感器的有效敏感度L3，计算出液滴到达电容传感器进口的时刻t以及液滴经过L3距离所需的时间T2；

b.微处理器在t时刻控制频率脉冲记数器又开始对频率记数，经过时间值T2，微处理器控制频率脉冲记数器停止对频率f记数，并得到对应记数值N2；

c.微处理器根据液滴没经过电容传感器的记数值N1和经过电容传感器的记数值N2的差值，来消除电容传感器和电容/频率转换器的本底漂移干扰，该差值ΔN取为：

$\mathrm{\ΔN}=\frac{T2}{T1}N1-N2$

进而计算出液滴体积q，按下式计算：

$q=\frac{k}{T2}f\left(\mathrm{\ΔN}\right)$

式中f(ΔN)是一个通过实验数据拟合的单调函数，k是通过实验确定的常数。

一种用于上述液滴测量方法的装置，包括一个微处理器和一个频率脉冲记数器，其特征在于有适于液滴下落通过的两个位置传感器和一个电容传感器，依次垂直叠置；两个位置传感器的输出接入微处理器；电容传感器的输出，经一个电容/频率转换器接入频率脉冲记数器；频率脉冲记数器连接微处理器。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出特点和显著优点：本发明采用两个位置传感器来检测液滴经过时间是为了消除液滴经过电容传感器速度不同而频率记数累积值不同的因素，采用对应两个时间段的频率记数值差值为消除电容传感器及其电容/频率转换器的本底漂移干扰，因而本发明保证了液滴测量的精确和可靠。本发明能够直接对每个下落液滴体积进行测量，测量精度高，测量动态速度快。

附图说明

附图是本发明一个实施例的结构原理框图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例如下述：参见图1，本液滴测量方法的测量工作步骤如下：

a.液滴1垂直下落，经过第一个光电位置传感器2时，该光电位置传感器2发信号s1给微处理器7，微处理器7内部开始计时并控制频率脉冲记数器6开始对频率f记数；

b.当液滴1下落经过第二个光电位置传感器3时，该光电位置传感器3发信号s2给微处理器7，微处理器7内部计时停止，并得到计时时间值T1，同时微处理器7控制频率脉冲记数器6停止对频率f记数，并得到对应的记数值N1；

c.微处理器7根据物理学落体公式、数据T1、两个光电位置传感器2与3间的距离L1、第二个光电位置传感器3与电容传感器4的距离L2、电容传感器4的有效敏感度L3，计算出液滴1到达电容传感器4进口的时刻t以及液滴经过L3距离所需的时间T2；

d.微处理器7在t时刻控制频率脉冲记数器6又开始对频率记数，经过时间值T2，微处理器7控制频率脉冲记数器6停止对频率f记数，并得到对应记数值N2；

e.微处理器7根据液滴没经过电容传感器4的记数值N1和经过电容传感器4的记数值N2的差值，来消除电容传感器4和电容/频率转换器5的本底漂移干扰，该差值ΔN取为：

$\mathrm{\ΔN}=\frac{T2}{T1}N1-N2$

进而计算出液滴体积q，按下式计算：

$q=\frac{k}{T2}f\left(\mathrm{\ΔN}\right)$

式中f(ΔN)是一个通过实验数据拟合的单调函数，k是通过实验确定的常数。

用于本液滴测量方法的装置，包括一个微处理器7和一个频脉冲记数器6，其特征在于有适于液滴1下落通过的两个光电位置传感器2、3和一个电容传感器4，依次垂直叠置；两个光电位置传感器2、3的输出接入微处理器7；电容传感器4的输出，经一个电容/频率转换器5接入频率脉冲记数器6；频率脉冲记数器6连接微处理器7。

Claims (3)

1.一种液滴测量方法，其特征在于使液滴(1)垂直下落而经过两个垂直重叠的位置传感器(2、3)和一个电容传感器(4)，由两个位置传感器(2、3)检测液滴经过各位置传感器的时间，得出液滴经过各传感器的下落速度；液滴经过与没有经过电容传感器(4)的电容变化由电容/频率转换器(5)转换为频率变化，并由频率记数器(6)对频率脉冲记数；由微处理器(7)将液滴(1)经过两个位置传感器(2、3)和经过电容传感器(4)的两时间段内的频率记数值进行差值运算，由两个时间段的时间、液滴速度和对应频率记数差值，计算出对应液滴的体积。

2.根据权利要求1所述的液滴测量方法，其特征在于，测量所述的下落速度包括如下步骤：

a.液滴(1)垂直下落，经过第一个位置传感器(2)时，该位置传感器(2)发信号s1给微处理器(7)，微处理器(7)内部开始计时并控制频率脉冲记数器(6)开始对频率f记数；

b.当液滴(1)下落经过第二个位置传感器(3)时，该位置传感器(3)发信号s2给微处理器(7)，微处理器(7)内部计时停止，并得到计时时间值T1，同时微处理器(7)控制频率脉冲记数器(6)停止对频率f记数，并得到对应的记数值N1；

所述的液滴的体积按如下步骤计算：

a.微处理器(7)根据物理学落体公式、数据T1、两个位置传感器(2、3)的距离L1、第二个位置传感器(3)与电容传感器(4)的距离L2、电容传感器(4)的有效敏感度L3，计算出液滴(1)到达电容传感器(4)进口的时刻t以及液滴经过L3距离所需的时间T2；

b.微处理器(7)在t时刻控制频率脉冲记数器(6)又开始对频率记数，经过时间值T2，微处理器(7)控制频率脉冲记数器(6)停止对频率f记数，并得到对应记数值N2；

c.微处理器(7)根据液滴没经过电容传感器(4)的记数值N1和经过电容传感器(4)的记数值N2的差值，来消除电容传感器(4)和电容/频率转换器(5)的本底漂移干扰，该差值ΔN取为：

$\mathrm{\ΔN}=\frac{T2}{T1}N1-N2,$ 进而计算出液滴体积q，按下式计算：

$q=\frac{k}{T2}f\left(\mathrm{\ΔN}\right)$

式中f(ΔN)是一个通过实验数据拟合的单调函数，k是通过实验确定的常数。

3.一种用于权利要求1所述液滴测量方法的装置，包括一个微处理器(7)和一个频脉冲记数器(6)，其特征在于有适于液滴(1)下落通过的两个位置传感器(2、3)和一个电容传感器(4)，依次垂直叠置；两个位置传感器(2、3)的输出接入微处理器(7)；电容传感器(4)的输出，经一个电容/频率转换器(5)接入频率脉冲记数器(6)；频率脉冲记数器(6)连接微处理器(7)。