CN101251462B - 在动、静态下测量液体浓度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在动、静态下测量液体浓度的装置及方法，包括传感器，其特征在于传感器通过吊绳或者吊绳及连接件与置于液体中的重力浮子相连。使用一简单的由重力浮子、吊绳和传感器组成的测量装置，将重力浮子在不同浓度液体中的浮力变化量，经传感器转换为电量变化信号，即可测得流动或静止状态下的液体浓度。本发明不仅结构简单，适用范围广，而且测量准确，可靠性高，能为液体产品提供高可靠的浓度控制参数，以保障产品质量，降低成本，提高工作效率。

Description

在动、静态下测量液体浓度的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置，尤其是一种对液体浓度进行测量的装置。

背景技术

现有的液体浓度测量仪大多只能测量静止状态下的液体浓度，对流动过程中的液体浓度则难于进行准确测量，这对于以液体浓度为重要控制参数的浆料产品来说，如果浓度测量不准确，不仅会降低产品质量，还会影响浆料产品后序工艺的顺利进行，甚至造成生产成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能在动、静态下准确测量液体浓度的装置，以保证产品质量，降低生产成本，提高工作效率。

本发明的另一个目的在于提供一种能在动、静态下准确测量液体浓度的方法。

本发明通过下列技术方案完成：一种在动、静态下测量液体浓度的装置，包括传感器，其特征在于传感器通过吊绳或者吊绳及连接件与置于液体中的重力浮子相连。以便将重力浮子在液体中的浮力变化，通过传感器转换成电量变化信号输出，从而检测出液体浓度。

所述传感器采用现有技术中的天平式传感器，或者拉力式传感器，或者单一的传感器，或者由多个传感器组成的传感器组，以便将重力变化量转换成电信号输送。

所述传感器通过支撑架安装固定在其上设有进、出料口的液体容器上，以测量流经液体容器的液体浓度。

所述液体容器的上部设为圆柱体，或者多棱柱体，或者方柱体，而下部设为锥底或斜面底，其进料口设置在上部一侧，或者直接设为敝口式进料口，出料口设置在锥底或斜面底的端部，以保持液体流动的顺畅。

本发明的浓度测量原理是：根据浮力变化和阿基米德定律，以及电阻应变传感器电桥信号的变化关系，可将矿浆中重力浮子所受的浮力变化经传感器变成重量信号，再转换为电信号输出，则可依据浮力和浓度的关系测出矿浆浓度。

本发明的另一个目的通过下列技术方案完成：一种在动、静态下测量液体浓度的方法，其特征在于通过下列步骤：

A、重力浮子浸入矿浆中后，重力浮子作用在称重传感器上的力，是重力与浮子所受到浮力的合力，即：

F_称＝G-F_浮

式中：F_称为称重传感器测得的重量值，G为重力浮子自身的质量，G＝mg，F_浮＝ρ_矿浆gv，ρ_矿浆为矿浆密度，g为重力加速度，v为重力浮子排开的矿浆体积，它等于重力浮子的体积，则矿浆密度为：

ρ_矿浆＝(mg-F_称)/gv；

B、根据上述矿浆密度，当混合介质是二元介质时，有：

V_矿石+V_液体＝V_矿浆     (1)

m_矿石+m_液体＝m_矿浆     (2)

ρ_矿石＝m_矿石/V_矿石    (3)

ρ_液体＝m_液体/V_液体    (4)

ρ_矿浆＝m_矿浆/V_矿浆    (5)

联立求解式(1)～(5)，则得矿浆浓度：

λ＝(ρ_矿石/ρ_矿浆)×{(ρ_矿浆-ρ_液体)/(ρ_矿石-ρ_液体)}。

本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：采用上述方案，也就是使用一简单的由重力浮子、吊绳和传感器组成的测量装置，将重力浮子在不同浓度液体中的浮力变化量，经传感器转换为电量变化信号，即可测得流动或静止状态下的液体浓度。本发明不仅结构简单，适用范围广，而且测量准确，可靠性高，能为液体产品提供高可靠的浓度控制参数，以保障产品质量，降低成本，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明之结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明之另一结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为本发明之再一结构示意图；

图6为本发明之又一结构示意图；

图7为本发明之再一结构示意图；

图8为图7的左视图。

具体实施方式

容器1的上部为方柱体，下部为锥体，其中上部的方柱体上设有敝口式进料口，液体进料管9与该敝口式进料口相接，下部的锥体底端设有出料管11，液体自进料管9流入容器1内，再经出料管11流出，液体中的重力浮子2通过吊绳3、连接块4连接在天平5上，天平5通过调节螺栓6置于带传感器的底座7上，底座7通过支架8固定在容器1上，通过重力浮子2在矿浆中的浮力变化，测得矿浆浓度，当不需要测量时，通过调节螺栓6使天平5及其重力浮子2升高而离开带传感器的底座7，从而使传感器不受力，以确保测量精度，延长其使用寿命，10为溢流管，如图1、图2。

容器1的上部为方柱体，下部为锥体，上部的方柱体一侧设进料管9，另一侧设溢流管11，下部的锥体底端设出料管11，液体自进料管9流入容器1内，再经出料管11流出，液体中的重力浮子2通过吊绳3、连接块4连接在拉力传感器12上，拉力传感器12通过支架8固定在容器1上，通过重力浮子2在矿浆中的浮力变化，测得矿浆浓度，如图3、图4。

容器1的上部为圆柱体，下部为锥体，上部的圆柱体上端设为敝口，其端部设有遮挡罩的液体进料管9位于容器1上方，下部锥体的锥底设出料管11，液体自进料管9经布料器流入容器1内，再经出料管11流出，液体中的重力浮子2通过吊绳3、连接块4连接在单个传感器13上，单个传感器13通过支架8固定在容器1上，通过重力浮子2在料浆中的浮力变化，测得料浆浓度，如图5、图6。

容器1的上部为方柱体，下部为梯形体，上部的方柱体上端设为敝口，其端部设有遮挡罩的液体进料管9位于容器1上方，下部梯形体的底部设出料管11，液体自进料管9经布料器流入容器1内，再经出料管11流出，液体中的重力浮子2通过吊绳3、连接块4连接在单个传感器14上，单个传感器14通过支架8固定在容器1上，通过重力浮子2在料浆中的浮力变化，测得料浆浓度，如图5、图6。

测量液体浓度时，经过：

A、重力浮子浸入矿浆中后，重力浮子作用在称重传感器上的力，是重力与浮子所受到浮力的合力，即：

F_称＝G-F_浮

式中：F_称为称重传感器测得的重量值，G为重力浮子自身的质量，G＝mg，F_浮＝ρ_矿浆gv，ρ_矿浆为矿浆密度，g为重力加速度，v为重力浮子排开的矿浆体积，它等于重力浮子的体积，则矿浆密度为：

ρ_矿浆＝(mg-F_称)/gv；

B、根据上述矿浆密度，当混合介质是二元介质时，有：

V_矿石+V_液体＝V_矿浆     (1)

m_矿石+m_液体＝m_矿浆     (2)

ρ_矿石＝m_矿石/V_矿石    (3)

ρ_液体＝m_液体/V_液体    (4)

ρ_矿浆＝m_矿浆/V_矿浆    (5)

联立求解式(1)～(5)，则得矿浆浓度：

λ＝(ρ_矿石/ρ_矿浆)×{(ρ_矿浆-ρ_液体)/(ρ_矿石-ρ_液体)}。

Claims (3)

1.一种在动、静态下测量液体浓度的装置，包括传感器，其特征在于传感器通过吊绳或者吊绳及连接件与置于液体中的重力浮子相连，并通过支撑架安装固定在其上设有进、出料口的液体容器上，液体容器的上部设为圆柱体，或者多棱柱体，或者方柱体，下部设为锥底或斜面底，其进料口设置在上部一侧，或者直接设为敝口式进料口，出料口设置在锥底或斜面底的端部，以保持液体流动的顺畅。

2.根据权利要求1所述的在动、静态下测量液体浓度的装置，其特征在于所述传感器采用现有技术中的天平式传感器，或者拉力式传感器，或者单一的传感器，或者由多个传感器组成的传感器组。

3.一种在动、静态下测量液体浓度的方法，其特征在于通过下列步骤：

A、将称重传感器通过支撑架安装固定在其上设有进、出料口的液体容器上，并通过吊绳或者吊绳及连接件与置于液体中的重力浮子相连；

B、重力浮子浸入矿浆中后，通过称重传感器测得重量值F称，因重力浮子作用在称重传感器上的力，是重力与浮子所受到浮力的合力，即：

F_称＝G-F_浮

式中：F称为称重传感器测得的重量值，G为重力浮子自身的质量，G＝mg，F_浮＝ρ_矿浆gv，ρ_矿浆为矿浆密度，g为重力加速度，v为重力浮子排开的矿浆体积，它等于重力浮子的体积，则矿浆密度为：

ρ_矿浆＝(mg-F_称)/gv；

C、根据上述矿浆密度，当混合介质是二元介质时，有：

V_矿石+V_液体＝V_矿浆     (1)

m_矿石+m_液体＝m_矿浆     (2)

ρ_矿石＝m_矿石/V_矿石    (3)

ρ_液体＝m_液体/V_液体    (4)

ρ_矿浆＝m_矿浆/V_矿浆    (5)

联立求解式(1)～(5)，则得矿浆浓度：

λ＝(ρ_矿石/ρ_矿浆)×{(ρ_矿浆-ρ_液体)/(ρ_矿石-ρ_液体)}。

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