CN102519553B - 一种磁致伸缩液位计 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开的一种磁致伸缩液位计，包括探测杆、水位浮子和油位浮子，以及包含密度浮子磁环的密度浮子、探棒电子舱和依据测量值、输入参数得到液体密度并显示的控制台。本发明实施例所公开的磁致伸缩液位计能够在测得当时液体高度的同时，检测出液体的密度，使测试过程更为简洁。另外，能够在液体密度不在允许范围内时，进行报警，提高了系统的可靠性、安全性。

Description

一种磁致伸缩液位计

技术领域

本发明涉及液体探测领域，特别是涉及一种磁致伸缩液位计。

背景技术

当前的磁致伸缩液位计具有一根探测杆，探测杆内部有一根具有磁致伸缩作用的波导丝，且在探测杆中嵌有包含磁环的浮子，在探测杆上部有探棒电子舱，同时，所述探棒电子舱通过探测杆上的接口与一个远程的控制台相连接，探棒电子舱包括电流脉冲发生器和应变脉冲检测电路。在进行测量时，所述电流脉冲发生器首先在波导丝上施加一个电流脉冲，电流脉冲同时伴随有一个环形磁场，所述环形磁场以光速沿波导丝向下传播。当该磁场遇到浮子中的磁环形成的磁场时，两个磁场进行叠加，波导丝会发生瞬间形变，因此产生一个应变脉冲，所述应变脉冲向波导丝的两端传播，当传播到探测杆上端时，被所述应变脉冲检测电路接收，电流脉冲发生时间和应变脉冲接收的时间乘以应变脉冲的传播速度即为探棒电子舱和浮子之间的距离，根据此磁致伸缩原理，就能够获取液位，进而将该液位通过控制台进行显示，从而实现许多场合下液位的测量。例如，在加油站，通过在磁致伸缩液位计中设置的包含水位浮子磁环的水位浮子和包含油位浮子磁环的油位浮子，就能够测量出油罐中的水位高度和油位高度。

但是，发明人经过研究发现，现有的磁致伸缩液位计只能测量出液位，而不能测量出液体的密度，例如只能测量出油罐中的水位高度和油位高度，当需要测量油罐中油的密度时，需要配置专门用于测量密度的密度计，并将油罐打开再进行测量，导致整个测量过程繁琐、复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磁致伸缩液位计，用于在测量液位时，同时测量出液体的密度，具体实施方案如下：

一种磁致伸缩液位计，包括探测杆、水位浮子和含有油位浮子磁环的油位浮子，所述磁致伸缩液位计还包括：

套接于所述探测杆上、内部设置密度浮子磁环的密度浮子，所述密度浮子包括：内部设置有油位浮子的空腔、便于液体进入所述空腔的孔洞；

采集液位值、所述密度浮子磁环高度值与所述油位浮子磁环高度值的探棒电子舱；

与所述探棒电子舱相连接的，依据测量值及接收到的输入参数得到液体密度并显示的控制台，所述输入参数至少包括：所述油位浮子和密度浮子的质量M_油和M_密、油位浮子下部分和密度浮子下部分不规则区域的体积V_油下和V_密下、油位浮子上部分和密度浮子上部分规则区域的截面积S_油和S_密、密度浮子的所述孔洞上端与所述空腔的内壁的下部水平面之间的距离h₁、油位浮子下部分不规则区域的高度H_油下、空气中所述密度浮子磁环与所述油位浮子磁环的距离H，所述测量值至少包括：液体中所述密度浮子磁环与所述油位浮子磁环的高度值h₂和h₃；

其中，所述控制台依据测量值及接收到的输入参数得到液体密度的过程包括：

设定p为油的密度，H₃是密度浮子除了下部分不规则区域外浸没在油中的高度，H₂是油位浮子除了下部分不规则区域外浸没在油中的高度；

依据H₁=h₃-h₂，计算所述密度浮子磁环与油位浮子磁环之间的距离值H₁；

依据h=H₁-H和H₃-H₂=H_油下+h-h₁，得到H₃-H₂=H_油下+（H₁-H）-h₁；

依据阿基米德原理公式分别对油位浮子、密度浮子进行计算：M_油g=pg（V_油下+S_油H₂），M_密g=pg（V_密下+S_密H₃）；

根据H₃-H₂=H_油下+（H₁-H）-h₁、M_油g=pg（V_油下+S_油H₂）和M_密g=pg（V_密下+S_密H₃），计算得到所述油的密度p。

优选的，所述密度浮子还包括：

设置在空腔上部的密度浮子盖，所述密度浮子盖与所述探测杆的连接位置为花瓣形部件；

设置在密度浮子底部，调节配重以使密度浮子具有不同质量的配重部件。

优选的，所述控制台包括：

接收所述输入参数的输入单元；

处理所述输入参数及测量值，以获取液体密度的处理单元；

显示获取的所述液体密度的显示单元。

优选的，所述输入参数还包括：

液体密度允许范围。

优选的，所述控制台还包括：

在获取到的所述液体密度不在液体密度允许范围内时，产生报警指令的指令产生单元。

优选的，所述磁致伸缩液位计还包括：

接收到报警指令后，执行报警操作的报警模块。其中，所述报警模块包括：音频报警部件和/或视频报警部件。所述音频报警部件具体为蜂鸣器，所述视频报警部件包括显示屏和/或发光二极管LED闪光灯。

通过本发明实施例所公开的磁致伸缩液位计，根据输入到控制台的输入参数和测量值，即可计算出液体的密度，使密度测量的过程更为简便。同时，当所述液体密度超过其允许范围时，即进行报警，便于工作人员进行检查处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种磁致伸缩液位计的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种磁致伸缩液位计中的油位浮子和密度浮子的剖面图；

图3为本发明实施例公开的一种磁致伸缩液位计中的油位浮子的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的一种磁致伸缩液位计中的密度浮子的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种磁致伸缩液位计中置于空气中时的状态示意图；

图6为本发明实施例公开的一种磁致伸缩液位计中置于油罐中时的状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种磁致伸缩液位计，用于在测量液位时，同时测量出液体的密度，具体实施方案如下：

一种磁致伸缩液位计，其结构示意图如图1所示，包括探测杆1、水位浮子2、含有油位浮子磁环31的油位浮子3，并且，所述磁致伸缩液位计还包括：密度浮子4、探棒电子舱5和控制台6，其中，

所述密度浮子4套接于所述探测杆上，内部设置密度浮子磁环41，同时，所述密度浮子4包括：内部设置有油位浮子的空腔42、便于液体进入所述空腔的孔洞43；实际应用时，所述密度浮子的直径为4寸，所述油位浮子的直径为3寸，但并没有具体要求，所述密度浮子和所述油位浮子的直径也可以选取其他值。

所述探棒电子舱5用于采集液位值、所述密度浮子磁环高度值与所述油位浮子磁环高度值。

所述控制台6通过位于所述探测杆1上的接口与所述探棒电子舱4相连接，用于依据测量值及接收到的输入参数得到液体密度并显示，所述输入参数至少包括：所述油位浮子和密度浮子的质量M_油和M_密、油位浮子3下部分和密度浮子4下部分不规则区域的体积V_油下和V_密下，油位浮子3上部分和密度浮子4上部分规则区域的截面积S_油和S_密、密度浮子的所述孔洞上端距离内壁水平面的距离h₁、油位浮子3下部分不规则区域的高度H_油下、空气中所述密度浮子磁环与所述油位浮子磁环的距离H，所述测量值至少包括：液体中所述密度浮子磁环与所述油位浮子磁环的高度值。通过所述高度值，可以得到液体中所述密度浮子磁环与所述油位浮子磁环的距离H₁。

所述密度浮子4和所述油位浮子3的剖面图如图2所示，所述密度浮子4还包括所述空腔42上部的密度浮子盖44，保证了密度浮子4在所述探测杆1上的竖直性，提高了测量的精度，所述密度浮子盖44通过花瓣形部件套接在所述探测杆上，所述花瓣形部件的存在，极大的减小了浮子和杆之间的摩擦力。同时，所述密度浮子4还包括设置在密度浮子底部，调节配重，以使密度浮子4具有不同质量的配重部件45。

所述控制台6包括：输入单元、处理单元以及显示单元。其中，所述输入单元用于接收所述输入参数，便于使用者进行参数的输入；所述处理单元用于处理所述输入参数及测量值，以获取液体密度；所述显示单元用于显示获取的所述液体密度，以便工作人员观看。

另外，为了便于查错，本发明实施例所公开的磁致伸缩液位计还包括报警功能。在这种情况下，输入参数还包括：液体密度允许范围，所述控制台6还包括在获取到的所述液体密度，不在液体密度允许范围内时，产生报警指令的指令产生单元，同时，所述磁致伸缩液位计还包括：接收到报警指令后，执行报警操作的报警模块。所述报警模块包括：音频报警部件和/或视频报警部件。其中，所述音频报警部件具体为蜂鸣器，所述视频报警部件包括显示屏和/或发光二极管LED闪光灯。

参见图3，油面浮子在水平线A和水平线B之间的部分横截面积是规则的，参见图4，密度浮子在水平线C和水平线D之间的部分横截面积是规则的。当将所述磁致伸缩液位计放在油罐中时，油位会在水平线A和水平线B之间、水平线C和水平线D之间规则区域进行变化。同时，在规则的区域内，内部盛装的液体的高度和密度之间呈线性关系。另外，当放在空气中时，所述密度浮子4和所述油位浮子3的状态如图5所示，两个磁环之间的距离为H，其中H的具体数值可以通过所述液位计测得的液体中油位浮子磁环与密度浮子磁环的高度值相减即可得到。同时，设定油位浮子3水平线以下的体积为V_油下，对应高度为H_油下，密度浮子4水平线以下的体积为V_密下，对应高度为H_密下，假设油位浮子AB之间截面积为S_油，密度浮子处于CD之间的截面积是S_密,油位浮子的重量为M_油，密度浮子的重量为M_密。

参见图6所示，表示所述磁致伸缩液位计置于油罐中时，所述密度浮子4和所述油位浮子3的状态。在该图中，所述密度浮子磁环41和所述油位浮子磁环31之间的距离为H₁，可以通过液位仪测得。图中h₁可以表示所述密度浮子4中的孔洞43的开孔最上端距离内壁水平面的距离，h₁的值是提前设计好的，为选取的一个具体的固定值，如果所述孔洞43是不规则的图形，则所述h₁的尺寸大小一定不小于开孔处不规则截面。另外，H₃是密度浮子4除了下部分不规则区域外浸没在油中的高度。H₂是油位浮子3除了下部分不规则区域外浸没在油中的高度。图6中可以看出，h=H₁-H，所述h为所述油位浮子3与所述密度浮子4之间的最小距离。

对油位浮子3和密度浮子4分别运用阿基米德原理：mg=pgv排，利用液位仪测得高度，并利用上述高度关系得到以下公式：

对油位浮子：M_油g=pg（V_油下+S_油H₂）....…①

对密度浮子：M_密g=pg（V_密下+S_密H₃）……②

对于高度一：h=H₁-H……③（图5和图6可见）

对于高度二：H₃-H₂=H_油下+h-h₁………④（图6可见）

由③④合并可知H₃-H₂=H_油下+（H₁-H）-h₁……⑤

①②⑤中：

油位浮子和密度浮子的质量M_油、M_密可以事先经过称重获得，H_油下部分对应的体积V_油下、H_密下部分对应的体积V_密下、油位浮子H₂段的横截面积S_油、密度浮子H₃段的横截面积S_密、H_油下、h₁都是可以在图纸上测得计算的已知量，H是指的在空气中两个磁环间的间距，这几个具体的数值在将所述磁致伸缩液位计放入油罐前，即可获得，并将其具体数值通过所述控制台6输入；H₁可以通过所述磁致伸缩液位计放入油罐中后在油中测得，为当时的油位浮子高度减去密度浮子高度。

剩下p，H₃，H₂三个未知量，三个方程可以求得，而p即为油罐中液体的密度。所述控制台6将所述密度值计算出后，会进行显示，方便工作人员读取。

通过本发明公开的磁致伸缩液位计，在放入油罐之前，发明人还可以通过控制台6中的输入单元61输入液体密度允许范围，如汽油的密度浮子检测范围在0.71-0.79，柴油的密度浮子检测范围在0.81-0.89之间。通过配重部件45，能够调节所述密度浮子4的重量，从而能够检测多种液体的密度。当检测汽油时，可输入液体密度允许范围为0.71-0.79，当测得当前实际的密度不在这个范围中时，所述控制台6可以产生报警指令，通知工作人员注意，及时采取措施。其中，所述报警模块可以包括音频报警部件和/或视频报警部件，所述音频报警部件可以选择蜂鸣器，通过蜂鸣声提醒工作人员注意，所述视频报警部件可选择显示屏和/或发光二极管LED闪光灯，显示密度高于或低于液体密度允许范围的信息，发光二极管LED闪光灯能够进行闪烁，以提醒工作人员注意。

本发明公开的磁致伸缩液位计具体工作流程如下：在将所述磁致伸缩液位计放入油罐之前，先取得各项输入参数，并通过控制台中的输入单元进行输入。放入油罐后，根据测得的油位浮子、密度浮子的高度，所述控制台即可计算出油罐中液体的密度。在测得的实际密度不在提前输入的液体密度允许范围内时，报警器进行报警，提醒工作人员注意，及时采取措施。

由此，本发明实施例所公开的磁致伸缩液位计能够在测得当时液体高度的同时，检测出液体的密度，使测试过程更为简洁。另外，能够在液体密度不在允许范围内时，进行报警，提高了系统的可靠性、安全性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种磁致伸缩液位计，包括探测杆、水位浮子和含有油位浮子磁环的油位浮子，其特征在于，所述磁致伸缩液位计还包括：

套接于所述探测杆上、内部设置密度浮子磁环的密度浮子，所述密度浮子包括：内部设置有油位浮子的空腔、便于液体进入所述空腔的孔洞；

采集液位值、所述密度浮子磁环高度值与所述油位浮子磁环高度值的探棒电子舱；

与所述探棒电子舱相连接的，依据测量值及接收到的输入参数得到液体密度并显示的控制台，所述输入参数至少包括：所述油位浮子和密度浮子的质量M_油和M_密、油位浮子下部分和密度浮子下部分不规则区域的体积V_油下和V_密下、油位浮子上部分和密度浮子上部分规则区域的截面积S_油和S_密、密度浮子的所述孔洞上端与所述空腔的内壁的下部水平面之间的距离h₁、油位浮子下部分不规则区域的高度H_油下、空气中所述密度浮子磁环与所述油位浮子磁环的距离H，所述测量值至少包括：液体中所述密度浮子磁环的高度值h₂与所述油位浮子磁环的高度值h₃；

其中，所述控制台依据测量值及接收到的输入参数得到液体密度的过程包括：

设定p为油的密度，H₃是密度浮子除了下部分不规则区域外浸没在油中的高度，H₂是油位浮子除了下部分不规则区域外浸没在油中的高度；

依据H₁=h₃-h₂，计算所述密度浮子磁环与油位浮子磁环之间的距离值H₁；

依据h=H₁-H和H₃-H₂=H_油下+h-h₁，得到H₃-H₂=H_油下+（H₁-H）-h₁；

依据阿基米德原理公式分别对油位浮子、密度浮子进行计算：M_油g=pg（V_油下+S_油H₂），M_密g=pg（V_密下+S_密H₃）；

根据H₃-H₂=H_油下+（H₁-H）-h₁、M_油g=pg（V_油下+S_油H₂）和M_密g=pg（V_密下+S_密H₃），计算得到所述油的密度p。

2.根据权利要求1所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述密度浮子还包括：

设置在空腔上部的密度浮子盖，所述密度浮子盖与所述探测杆的连接位置为花瓣形部件；

设置在密度浮子底部，调节配重以使密度浮子具有不同质量的配重部件。

3.根据权利要求1所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述控制台包括：

接收所述输入参数的输入单元；

处理所述输入参数及测量值，以获取液体密度的处理单元；

显示获取的所述液体密度的显示单元。

4.根据权利要求3所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述输入参数还包括：

液体密度允许范围。

5.根据权利要求4所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述控制台还包括：

在获取到的所述液体密度不在液体密度允许范围内时，产生报警指令的指令产生单元。

6.根据权利要求5所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述磁致伸缩液位计还包括：

接收到报警指令后，执行报警操作的报警模块。

7.根据权利要求6所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述报警模块包括：

音频报警部件和/或视频报警部件。

8.根据权利要求7所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述音频报警部件具体为蜂鸣器。

9.根据权利要求7所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述视频报警部件包括显示屏和/或发光二极管LED闪光灯。

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