CN104750128A - 一种能自动控制液位的液气转换型压力传递装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，包括：带电极的液气转化筒，所述的液气转化筒上设有进水口，所述的液气转化筒的顶部设有气嘴；通过导管与所述气嘴连接的阀门；与所述气嘴连通的压力传感器；以及，与所述电极连接的继电器，该继电器与所述阀门电连接。本发明的特点在于在筒内设置了电极，可由电极的设置位置来自动控制相应筒内水位的高度。本发明能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，结构与电路简单，制作方便，自动控制可靠。本发明特别适用于压力或流量自动采集，自动控制，自动操作的系统中。本发明填补了已有压力传递介质的液气转换装置在自动控制领域中应用的空白。
Description
技术领域
本发明涉及实验量测领域，具体涉及一种能自动控制液位的液气转换型压力传递装置。
背景技术
水力学及流体力学是工科院校许多专业的一门主要专业基础课。现代水力学是建立在实验、理论、计算三大支柱上的，因此，实验是教学环节中不可或缺的内容。
实验室管道水流经常需要测量管道水流压力，而所测水压值往往为低压或微压，比如常为0.1-80厘米水柱(低于10KPa)。这种像水这样液体的低压或微压测量，传递给传感器的压力传送介质，传统上全程都采用工作液体，它的传递误差很大，测量精度很低，甚至达到10％以上。
以实验水管流动为例，因传感器测压端与水体测压点是用细水管直接相连通，则传感器所接收到的压力是通过水体传送的，由于传感器的测压芯片与测压嘴之间尚有一小段密闭通道，连通管中的有压水柱只能流到传感器测压嘴的嘴口附近，显然水与压力芯片之间有空气阻隔，压力水不能直接作用在传感器的压力芯片上，又由于传感器内的压力传递通道很细小，这样，在液气交界面上就会产生很大的表面张力，其值可达到1-5厘米水柱，甚至更大，使压力测量误差达10％以上。同时，在连通管上常有气泡或气柱直流，会造成压力传递误差，要求连通管进行排水排气，而这种操作往往需要将传感器一端的连通管拔下，让连通管中的气泡随水流流走，这种过程叫排气。传统的排气操作很麻烦。如何方便排气操作，克服排气中的误差，克服液体管流这一低压或微压的测量误差，是实验室测量技术需要解决的问题。
随着现代量测技术的发展，其他各行业领域的实验仪器在现代量测技术的创新和应用上已远远领先于流体力学类实验教学仪器。而对于流体力学的教学实验仪器想要实现全面的数字化量测和控制，甚至将来实现面向MOOC的网络远程实验，第一步要解决的就是如何实现压力检测装置的自动控制与精确测量。本发明就是针对这一难题而开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，结合电极控制液气转化筒中的液位，在筒内设置了电极，可由电极的设置位置来自动控制相应筒内水位的高度。
一种能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，包括：
带电极的液气转化筒，所述的液气转化筒上设有进水口，所述的液气转化筒的顶部设有气嘴；
通过导管与所述气嘴连接的阀门；
与所述气嘴连通的压力传感器；
以及，与所述电极连接的继电器，该继电器与所述阀门电连接。
本发明中，液气转化筒下部为压力水，上部为压力空气，测压端的压力经水体传递到液气转化筒的下部水体，并作用于筒上部的压力空气，实现测点压力在传送到压力传感器过程中的水气介质转换。筒内的水位需要调节与控制。使用时，将测压端与液气转化筒的进水口连接，从液气转化筒的进水口进水，阀门处于打开状态，液气转化筒的液位会慢慢上升，液气转化筒带电极，到水位没过电极，电极以水为导体，处于通路，从而启动继电器，继电器控制阀门关闭，从而使得气嘴内不再有气体排出，使得压力升高，当液气转化筒内的气体压力与水压相等时，水位维持恒定。因此，可由电极的设置位置来自动控制相应筒内水位的高度。
作为优选，所述的电极为一对，设置在所述液气转化筒上，高于所述液气转化筒的进水口，该对电极根据需要设置在不同的高度。
进一步优选，所述的电极设置在所述液气转化筒的侧壁中部。
作为优选，所述的进水口设在所述液气转化筒的侧壁上，该进水口用于与测压点的水体相连通，用于进水。
进一步优选，所述的进水口设在所述液气转化筒的侧壁底部上。
作为优选，所述的阀门为电控气阀，该电控气阀通过所述导管与所述气嘴连接。如具体可采用电控二通气阀或电控三通气阀，电控二通气阀或电控三通气阀通过所述导管与所述气嘴连接。电控二通气阀或电控三通气阀由继电器电控，继电器由水位没过电极后触发，触发后，继电器控制电控二通气阀关闭。
作为优选，所述的导管上设有三通，该三通中一路与所述气嘴连接，一路与所述阀门连接，还有一路与所述压力传感器连接。
进一步优选，所述的三通中的一路通过压力传递气管与所述压力传感器连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的特点在于在筒内设置了电极，可由电极的设置位置来自动控制相应筒内水位的高度。本发明能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，结构与电路简单，制作方便，自动控制可靠。
本发明能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，克服了液体直接作用于压力传感器所产生的表面张力误差，使低压测量精度可由10％提高到1％以上，提高了所测压差的稳定度，以及避免了压力传感器受液体腐蚀而提高了使用寿命。
本发明能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，特别适用于压力或流量自动采集，自动控制，自动操作的系统中。本发明填补了已有压力传递介质的液气转换装置在自动控制领域中应用的空白。
附图说明
图1为本发明能自动控制液位的液气转换型压力传递装置的结构示意图；
图2为本发明中电极、继电器和阀门控制电路原理图；
其中，1为气嘴，2为液气转化筒，3为电极，4为水嘴，5为三通，7为压力传递气管，8为继电器，9为压力传感器。
具体实施方式
如图1、图2所示，为本发明能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，包括：带电极3的液气转化筒2，液气转化筒2上设有进水口4，液气转化筒2的顶部设有气嘴1；通过导管与气嘴1连接的阀门6；与气嘴1连通的压力传感器9；以及，与电极3连接的继电器8，该继电器8与阀门6电连接。
电极3为一对，设置在液气转化筒2的侧壁中部，高于液气转化筒2的进水口4，该对电极3根据需要设置在不同的高度，图中设置在液气转化筒2的中部。
进水口4设在液气转化筒2的底部侧壁上，该进水口2用于与测压点的水体相连通，用于进水。
阀门6为电控二通气阀或电控三通气阀，具体采用常闭型电控二通气阀，电控二通气阀通过导管与气嘴1连接。电控二通气阀由继电器8电控，继电器8由水位没过电极3后触发，触发后，继电器8控制电控二通气阀关闭。
导管上设有三通5，该三通5中一路与气嘴1连接，一路与阀门6连接，还有一路通过压力传递气管7与压力传感器9连接。
本发明能自动控制液位的液气转换型压力传递装置具有带电极3的液气转化筒2，筒上部设有气嘴1，与电控二通气阀常闭端相连通，并行通过三通5接压力传递气管7再连接到压力传感器9的测压端；下部设有进水口4，与测压点的水体相连通。当筒内液位低于电极3以下时，电极开路不触发图2中的继电器8，常闭电控二通气阀(即阀门中的具体一种)处于通电开启状态，液气转化筒2内的空气与大气相通，此时，测压点的有压水经进水口4流入筒内，使筒内液位自动提高。这个过程是压力测量中连通水管的一个排气过程，是必须要有的。一旦水位提高到电极3浸水，电极导通，触发继电器8，切断电控二通气阀电源，常闭电控二通气阀断电，其气路关闭，筒内空气处于与大气不通的密封状态，于是经进水口4流入筒内的水流受阻，水位即稳定于电极位置的高度上。由于该转换装置所测的水压通常为低于10kPa低压或微压。所以在压力变化过程中，因筒内空气受水压的大小作用所引起的液位变化是微弱的(小于1％)，而且是随压力大小线性相关的，可以在水压与电压转换的后处理时，予以精确补偿。因而本发明的一种能自动控制水位的液气转换型压力传递装置完全替代了手动放气螺丝的液位控制操作，实现了转换筒内的水位自动调节与控制。
Claims (8)
1.一种能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，其特征在于，包括：
带电极的液气转化筒，所述的液气转化筒上设有进水口，所述的液气转化筒的顶部设有气嘴；
通过导管与所述气嘴连接的阀门；
与所述气嘴连通的压力传感器；
以及，与所述电极连接的继电器，该继电器与所述阀门电连接。
2.根据权利要求1所述的能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，其特征在于，所述的电极为一对，设置在所述液气转化筒上，高于所述液气转化筒的进水口。
3.根据权利要求2所述的能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，其特征在于，所述的电极设置在所述液气转化筒的侧壁中部。
4.根据权利要求1所述的能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，其特征在于，所述的进水口设在所述液气转化筒的侧壁上。
5.根据权利要求4所述的能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，其特征在于，所述的进水口设在所述液气转化筒的侧壁底部上。
6.根据权利要求1所述的能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，其特征在于，所述的阀门为电控气阀，该电控气阀通过所述导管与所述气嘴连接。
7.根据权利要求1所述的能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，其特征在于，所述的导管上设有三通，该三通中一路与所述气嘴连接，一路与所述阀门连接，还有一路与所述压力传感器连接。
8.根据权利要求7所述的能自动控制液位的液气转换型压力传递装置，其特征在于，所述的三通中的一路通过压力传递气管与所述压力传感器连接。
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