CN104122170A - 液体密度仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体密度仪，所述液体密度仪包括：一超声波发射模块以及一超声波接收模块，所述超声波发射模块与所述超声波接收模块用于放入到一待测液体当中；一计时模块，用于获取一超声波从所述超声波发射模块到所述超声波接收模块所用的时间；一处理模块，用于通过所述声波发射模块到所述声波接收模块的距离和所述时间得出所述待测液体的密度。本发明的液体密度仪在测量液体密度时不需要对待测液体进行取样，操作简单安全，测量精度较高。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及一液体密度仪，特别涉及一种超声波液体密度仪。
背景技术
[0002] 随着经济和科学技术的不断发展，工业自动化得到了飞快的发展，同时带动了电 子测量技术和传感器技术的发展。液体密度仪是工业生产的重要部分，密度测量向着高精 度、高速度的方向发展，目前现有的主流液体密度测试方法中，一种需要对待测液体进行取 样，此方法工作量大、操作复杂、测量速度慢以及取样过程中有可能因为危险液体操作不当 而发生事故，并且取样的准确程度影响测量结果；另一种方法为利用放射性射线进行测量， 放射性射线透过一定厚度的待测液体样品后被射线检测器所接受，样品对射线的吸收量与 待测液体的密度有关，由此得到待测液体的密度，此方法具有较高的精度，但是放射性物质 对环境影响较大。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有密度仪在测量液体密度时工作量大、操 作过程复杂、不安全，测量结果精度低的缺陷，提供一种液体密度仪，能够在测量液体密度 时不需要对待测液体进行取样，操作简单安全，测量精度较高。
[0004] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种液体密度仪，其特点在于， 所述液体密度仪包括：一超声波发射模块以及一超声波接收模块，所述超声波发射模块与 所述超声波接收模块用于放入到一待测液体当中；一计时模块，用于获取一超声波从所述 超声波发射模块到所述超声波接收模块所用的时间；一处理模块，用于通过所述声波发射 模块到所述声波接收模块的距离和所述时间得出所述待测液体的密度。
[0005] 采用上述的液体密度仪，所述超声波发射模块与所述超声波接收模块以固定的距 离放入到待测液体当中，这种方式相比现有部分密度仪测量待测液体来说不需要取样来测 量质量或体积，只需将超声波发射模块和超声波接收模块同时浸入待测液体当中，使超声 波发射模块发出的超声波只经过待测液体被超声波接收模块接收，记录超声波在待测液体 中的传输时间，利用时间与距离能够得到超声波在待测液体中的传播速度，根据声学原理， 声波在不同介质密度中的传播速度不同，介质密度越大，声波传输速度越快，利用本发明的 处理模块通过传播时间以及发射模块到接收模块间的距离便能计算得到待测液体的密度， 这种方法操作简便安全，操作步骤少且节约时间，测量精度较高。
[0006] 较佳地，所述液体密度仪包括一温度采集模块，用于在测量所述待测液体时采集 所述待测液体的温度，所述处理模块通过所述距离、所述时间和所述温度得出所述待测液 体的密度。
[0007] 因为液体密度会随着温度的变化而变化，本发明中，考虑到温度对液体密度测量 的影响，加入了一个温度采集模块，测量待测液体的温度并利用这一温度调整液体密度的 计算。
[0008] 较佳地，所述处理模块通过所述距离和所述时间得出所述超声波在所述待测液体 中传播的一速度后，所述处理模块通过所述速度和所述温度得出所述待测液体的密度，所 述速度与所述温度的关系为
，其中c为所述超声波在所述待测液 体中一温度时的传播速度，C(l为所述超声波在所述待测液体中又一温度时的传播速度，Λ T 为所述一温度减所述又一温度的温度差，α、β为预设量。
[0009] 根据声学原理，声波在不同质密的介度中传播速度不同，求出所述超声波在待测 液体中的速度后，再利用所述速度与密度的关系得到待测液体的密度，这一过程是本发明 的一种优选方式，对密度的计算不只是先计算速度，然后再通过所得速度得到密度，其他的 计算过程也是可以的。通过液体中超声波的传播速度与温度的关系，本发明的液体密度仪 还可以利用温度对待测液体的密度测量进行校对，提高了测量的准确性。
[0010] 较佳地，所述预设量α为〇. 1〜〇. 5,所述预设量β为-0. 1〜-0. 5,通过采用此 设置方式，本发明的液体密度仪能够更好的利用温度对密度测量进行调整。
[0011] 较佳地，所述液体密度仪包括一输出模块，用于输出所述待测液体的密度，这一模 块能够使用户直观的获取所述待测液体的密度。
[0012] 较佳地，所述超声波发射模块和所述超声波接收模块均包括一压电陶瓷换能器， 压电陶瓷转换器具有准确性高、敏感度好的优点，能够更准确的得到待测液体的密度。
[0013] 较佳地，所述处理模块包括一单片机，单片机为本发明的一种优选方式，可以利用 其它微处理器代替。
[0014] 本发明的积极进步效果在于：本发明的液体密度仪在测量液体密度时不需要对待 测液体进行取样，操作简单安全，测量精度较高。
附图说明
[0015] 图1为本发明液体密度仪的一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0017] 在本发明的实施例中，参见图1，所述液体密度仪1包括：一超声波发射模块11、一 超声波接收模块12、一计时模块13、一处理模块14以及一温度米集模块15。
[0018] 所述液体密度仪1测量一待测液体的密度时，所述超声波发射模块11与所述超 声波接收模块12之间只有所述待测液体。当所述超声波发射模块11发射一超声波时，所 述计时模块13开始计时，当所述超声波接收模块12接收到所述超声波时，及时获取这一 超声波传播时间。同时所述温度采集模块15采集所述待测液体的温度。所述处理模块14 通过所述距离和所述时间得出所述超声波在所述待测液体中传播的一速度后，所述处理模 块14通过所述速度和所述温度得出所述待测液体的密度，所述速度与所述温度的关系为
t其中c为所述超声波在所述待测液体中一温度时的传播 速度，(¾为所述超声波在所述待测液体中又一温度时的传播速度，△ T为所述一温度减所述 又一温度的温度差，〇. 25、-0. 25为预设量，预设量可以进行适当的调节，优选的取值范围是 公式中一次项系数预设量为0. 1〜0. 5,二次项系数预设量为-0. 1〜-0. 5。因为温度会影 响超声波的传播速度，相比于不考虑温度的测量，利用所述速度与所述温度的关系对所述 密度进行调整，获得较为准确的待测液体密度。
[0019] 本发明的所述液体密度仪还包括一用于输出所述待测液体密度的输出模块，这一 模块能够使用户直观的获取所述待测液体的密度。
[0020] 并且，本发明的所述超声波发射模块和所述超声波接收模块均包括一压电陶瓷换 能器，压电陶瓷转换器具有准确、敏感的特性，能够更准确的测量待测液体的密度，所述处 理模块包括一单片机，单片机为本发明的一种优选方式，可以利用其它微处理器代替。
[0021] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些 仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背 离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更 和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1. 一种液体密度仪，其特征在于，所述液体密度仪包括： 一超声波发射模块以及一超声波接收模块，所述超声波发射模块与所述超声波接收模 块用于放入到一待测液体当中； 一计时模块，用于获取一超声波从所述超声波发射模块到所述超声波接收模块所用的 时间； 一处理模块，用于通过所述声波发射模块到所述声波接收模块的距离和所述时间得出 所述待测液体的密度。
2. 如权利要求1所述的液体密度仪，其特征在于，所述液体密度仪包括一温度采集模 块，用于在测量所述待测液体时采集所述待测液体的温度，所述处理模块通过所述距离、所 述时间和所述温度得出所述待测液体的密度。
3. 如权利要求2所述的液体密度仪，其特征在于，所述处理模块通过所述距离和所述 时间得出所述超声波在所述待测液体中传播的一速度后，所述处理模块通过所述速度和所 述温度得出所述待测液体的密度，所述速度与所述温度的关系为
其中c为所述超声波在所述待测液体中一温度时的传播速 度，C(l为所述超声波在所述待测液体中又一温度时的传播速度，△ T为所述一温度减所述又 一温度的温度差，α、β为预设量。
4. 如权利要求3所述的液体密度仪，其特征在于，所述预设量α为〇. 1〜〇. 5,所述预 设量β为-〇. 1〜-〇. 5。
5. 如权利要求1至4中任意一项所述的液体密度仪，其特征在于，所述液体密度仪包括 一输出模块，用于输出所述待测液体的密度。
6. 如权利要求5所述的液体密度仪，其特征在于，所述超声波发射模块和所述超声波 接收模块均包括一压电陶瓷换能器。
7. 如权利要求6所述的液体密度仪，其特征在于，所述处理模块包括一单片机。
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