CN105372152B - 一种酒精比重测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酒精比重测量仪，其包括玻璃比重计、用于测量该玻璃比重计在待测液体中上下浮动距离的光栅尺传感器、及与该光栅尺传感器连接的测量与控制系统，该测量与控制系统用于测量并控制待测液中酒精或异丙醇的浓度。本发明的酒精比重测量仪可应用在高档印刷上，可以将酒精的比重控制在3%~5%之间，优选为控制在3%，并且本发明的酒精比重测量仪也可以用在各行业的液体密度测量上。

Description

一种酒精比重测量仪

技术领域

本发明有关一种比重计，特别是指一种能精确测量待测液体中酒精浓度的酒精比重测量仪。

背景技术

目前，在平版胶印印刷作业中要使用10%左右的酒精或异丙醇，酒精或异丙醇能降低润版液的张力，使水膜快速铺展，它的另一特点是动静态张力差距极小。张力分为静态张力和动态张力，例如水斗液使用的是动态张力。起润湿作用的活性剂选择很方便但也很难，活性剂有成千上万种，大都能降低张力，对于一些活性剂，同一种活性剂静态张力和动态张力的区别很大，静态张力为39，动态张力可能是50，这样就不适合作为免酒精润版液的成分。动静态张力越接近越好，但一般浊度低，要靠添加溶剂增溶，目前VOC（volatileorganic compounds，有机挥发物）最低的免酒精润版液也需78g溶剂。活性剂一般都会起泡，所以一般会选低泡的活性剂。为了使选择的润湿剂达到不同润版液的要求，还需把不同的活性剂进行复配。

在提倡绿色印刷的当前，免酒精润版液当然要含有能降低水斗液的张力的物质，那就是具有润湿作用的活性剂。市场上不管国际品牌或是国内厂商堆出免酒精不下几十种，但要全气候、全机种在不调试设备的前提下小剂量添加（原液添加量不大于3%），但还不能全部替代酒精或异丙醇。当前最好的免酒精润版液是在特定条件下可以免酒精或异丙醇，必要时还需添加3%（质量百分比）的酒精或异丙醇。

当试用免酒精润版液的时候，会发生很多印刷上的小问题，但往住在水箱中添加3%（质量百分比）酒精或异丙醇，问题就会消失。因此需要精确控制酒精含量，精确控制酒精含量前提是需要精确的酒精比重测量仪器，传统的酒精比重计由玻璃制成，读数刻度印在纸张上，并且对应的温度为20摄氏度，在水斗液温度为8摄氏度的情况下，玻璃比重计还存在一定的误差。

目前市场上的液体比重计都为台式的设备，且价格不菲，并不适合在线式检测使用场合。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种成本低、且能精确测量待测液体中酒精浓度的酒精比重测量仪。

为达到上述目的，本发明提供一种酒精比重测量仪，其包括玻璃比重计、用于测量该玻璃比重计在待测液体中上下浮动距离的光栅尺传感器、及与该光栅尺传感器连接的测量与控制系统，该测量与控制系统用于测量并控制待测液中酒精或异丙醇的浓度。

所述光栅尺传感器包括设于所述玻璃比重计上的光栅条及用于测量该光栅条上下浮动距离的光电元件，该玻璃比重计设置于液体容器中的待测液体中，该光栅条能随玻璃比重计在待测液体中上下浮动，该光电元件连接所述测量与控制系统。

所述光栅条粘贴于所述玻璃比重计上部，所述光栅条上设有刻度。

所述光电元件固定在所述液体容器上并靠近所述光栅条。

所述测量与控制系统包括数据采集电路、与该数据采集电路分别连接的数据显示电路与数据输出电路及与该数据输出电路连接控制的取样泵、排样泵及加料泵，其中所述光电元件连接该数据采集电路并将所述光栅条的位移信号输送至该数据采集电路进行计算处理。

所述酒精比重测量仪还包括有温度传感器，该温度传感器设于待测液体中并连接所述数据采集电路，所述数据采集电路读取当前温度传感器数值后进行温度补偿。

所述取样泵通过管路一端连接所述液体容器，另一端连接一液体水箱，所述排样泵通过管路一端连接所述液体容器，另一端连接该液体水箱，所述加料泵通过管路一端连接该液体水箱，另一端连接一加料箱，该加料箱内盛有酒精或异丙醇。

所述液体水箱内设有水量计量装置，所述数据采集电路连接该水量计量装置，用以计量液体水箱的水量。

所述液体容器设有限位器。

本发明的酒精比重测量仪可应用在高档印刷上，可以将酒精的比重控制在3%~5%之间，优选为控制在3%，并且本发明的酒精比重测量仪也可以用在各行业的液体密度测量上。

附图说明

图1为本发明的酒精比重测量仪的结构示意图及实施状态图；

图2为本发明中的测量与控制系统的结构框图。

具体实施方式

为便于对发明的结构及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。

如图1所示，本发明的酒精比重测量仪包括玻璃比重计3、用于测量玻璃比重计3在待测液体中上下浮动距离的光栅尺传感器（简称光栅尺）、及与该光栅尺传感器连接的测量与控制系统，该测量与控制系统用于测量并控制待测液中酒精或异丙醇的浓度。

本发明中的光栅尺传感器包括设于玻璃比重计上的光栅条2及用于测量光栅条2上下浮动距离的光电元件1，该玻璃比重计3设置于液体容器4中的待测液体中，光栅条2能随玻璃比重计3在待测液体中上下浮动，该光电元件1连接该测量与控制系统，用于测量并控制待测液中酒精或异丙醇的浓度。

本发明中光栅条2可粘贴于玻璃比重计3上部，光栅条2上设有刻度或标记标识，以便方便读取光栅条2的上下位移。如图1所示，光电元件1固定在液体容器4上，并且光电元件1靠近光栅条2。

在进行测量时，将液体容器4盛装待测液体，将玻璃比重计3放置于待测液体中，首先进行调零，当待测液体中无酒精或异丙醇时，光栅条的读数（数值）为“零”，通过光电元件1将此数值保存于测量与控制系统中，当待测液体中含有酒精或异丙醇时，通过光电元件1将光栅条的读数（数值）保存于测量与控制系统中，并与“零”值进行比对计算处理。玻璃比重计3采用玻璃酒精比重计，由于待测液体中酒精或异丙醇的含量不同，在液体中比重不同，因此玻璃比重计3在待测液体中上下浮动的距离不同。光电元件1将采集到的光栅条2的位移信号输送至测量与控制系统，测量并控制待测液中酒精或异丙醇的浓度。

本发明中的测量与控制系统包括数据采集电路5、与数据采集电路5分别连接的数据显示电路6与数据输出电路7及与该数据输出电路7连接控制的取样泵10、排样泵11及加料泵14，其中光电元件1连接该数据采集电路5。数据采集电路5采集光电元件1输送来的位移信号，进行计算处理，并通过数据显示电路6显示待测液体中的酒精或异丙醇的比重含量，并且数据输出电路7输出开关量、数字量、模拟量与外部设备进行连接。高档印刷机的控制系统可以实现到5%的酒精比重控制，在提倡绿色印刷的当前，2%的酒精浪费也是不允许的，因此本设备也可应用在高档印刷上，可以将酒精的比重控制在3%~5%之间，优选为控制在3%。

本发明的酒精比重测量仪还包括有温度传感器8，该温度传感器8设于待测液体中并连接该数据采集电路5，当待测液体温度变化使温度传感器8数值变化时，数据采集电路5读取当前温度传感器8数值后调取当前温度值下的温度补偿数值进行温度补偿，以达到精准的补偿方案。本发明中的温度补偿方案为非线性温度补偿，因此数据采集电路5中包含了一段温度补偿代码。本发明中的液体容器4设有一个限位器9，每次测量时保证容器中的液体水平位都在同一位置。

本发明中的取样泵10通过管路一端连接液体容器4，另一端连接一液体水箱12，排样泵11通过管路一端连接液体容器4，另一端连接该液体水箱12，加料泵14通过管路一端连接该液体水箱12，另一端连接一加料箱15，该加料箱15内盛有酒精或异丙醇。

图2为本发明中的测量与控制系统结构框图，其中数据采集电路5包括输入处理部分及程序处理部分，该输入处理部分连接光栅尺与温度传感器并接收两者的输入信号，该输入处理部分包括输入端子与输入映像寄存器，该程序处理部分包括执行用户程序单元及内部存储器刷新单元，显示触摸屏表示数据显示电路6，输出处理部分表示数据输出电路7，包括输出映像寄存器与输出端子，数据输出可分模拟量和数字量输出，方便与外部设备进行连接。

本发明的酒精比重测量仪在使用时，首先进行系统初始化：系统开机时会进行系统初始检测，检测液体容器中是否有液体，如有上次留存有液体时，会通过数据输出电路7控制排样泵11，将留存液体排出至液体水箱12，检测玻璃比重计3上光栅条2的初始位置，如玻璃比重计上光栅条位置错误会进行报错。其次进行取样：系统初始化完成后通过数据输出电路7控制取样泵10由液体水箱12进行取样，取样泵10与外部液体连接，取样时如泵损坏或外部液体无法抽取，系统会进行报错，保护取样泵不被损坏。当检测液体容器4中待测液体到达限位点时，系统停止取样泵工作。

当待测液体中无酒精或异丙醇时，光栅条2停留在一定的位置上，系统会锁定此标记标识位置，此位置即为“零”值，调零时准备无酒精或异丙醇的液体，在显示触摸屏上按“调零”按钮，系统会进行取样——保存“零”值——排样等一系列动作，此步骤为调零。容器中待测液体中的酒精或异丙醇的含量影响玻璃比重计3的下沉，在传统玻璃比重计上有带有刻度的纸张，玻璃比重计的测量范围在0~30时，0值时为无酒精，1值时表示水中含有1个百分浓度的酒精，以此类推，酒精含量越高，比重计下沉越多，光栅条中的位移越往下。系统读取到当前的光栅尺上的位移量，与“零”比对后即可得出当前液体中酒精或异丙醇的比重值。

本发明中的显示触摸屏可进行参数的设定，触控操作，显示数值等功能，参数设定可设定酒精或异丙醇的添加浓度，如设定3%~5%，亦可设置为10%等设定，设置酒精添加偏量，当设置偏量为0.5%时表示酒精量在低于设定浓度0.5%时进行添加。设置检测间隔时间，可自由设置间隔检测时间段，可设置1小时至5小时等。显示器可显示当前酒精浓度值，历史浓度值，同时可显示泵状态，温度值，当前水量等信息。

本发明中的液体水箱12内设有水量计量装置13，数据采集电路5连接该水量计量装置13，用以计量液体水箱12的水量升数，以便数据采集电路5计算添加量。

本发明中的数据采集电路5（即PLC）采用可编程的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输人和输出。该PLC具体的工作方式为：

1、系统初始化时，PLC检测限位点数值，当限位点为高位时，控制“排样泵”排样，当限位点为低位时，PLC控制“取样泵” 进行取样操作；

2、液体到达“限位点”时，PLC停止“取样泵”工作；

3、光栅尺的信号传至PLC与“零”值比对计算，得到当前比重值；

4、温度传感器的信号输入到PLC中，PLC调取温度补偿程序后与当前比重值进行计算得到正确的比重值（真值）；

5、PLC将比重值（真值）输出到显示屏中，同时通过数据输出电路输出至外部设备；

6、水量计量装置将信号传至PLC，PLC计算出当前液体水箱中的水量升数；

7、PLC将比重值（真值）与设定偏量值进行比较计算，当比重值（真值）满足偏量值时，PLC根据偏量值与水量参数，用公式计算出需要的添加量，并控制“加料泵”进行添加酒精或异丙醇；

8、PLC在检测间隔时间后会进入下一次检测过程，重复上述步骤1至7。

本发明采用玻璃酒精比重计进行计量，采用传统的玻璃比重计可以避免气泡附着对精度的影响，气泡附着可使测量精度下降10%。本发明比重计除传统玻璃比重计外，不排除使用其他可消除气泡附着的包括塑料、不锈钢等材质进行防水防气泡处理后的材料。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种酒精比重测量仪，其特征在于，其包括玻璃比重计、用于测量该玻璃比重计在待测液体中上下浮动距离的光栅尺传感器、及与该光栅尺传感器连接的测量与控制系统，该测量与控制系统用于测量并控制待测液中酒精或异丙醇的浓度；

所述光栅尺传感器包括设于所述玻璃比重计上的光栅条及用于测量该光栅条上下浮动距离的光电元件，该玻璃比重计设置于液体容器中的待测液体中，该光栅条能随玻璃比重计在待测液体中上下浮动，该光电元件连接所述测量与控制系统；

所述测量与控制系统包括数据采集电路、与该数据采集电路分别连接的数据显示电路与数据输出电路及与该数据输出电路连接控制的取样泵、排样泵及加料泵，其中所述光电元件连接该数据采集电路并将所述光栅条的位移信号输送至该数据采集电路进行计算处理；

所述取样泵通过管路一端连接所述液体容器，另一端连接一液体水箱，所述排样泵通过管路一端连接所述液体容器，另一端连接该液体水箱，所述加料泵通过管路一端连接该液体水箱，另一端连接一加料箱，该加料箱内盛有酒精或异丙醇；所述酒精比重测量仪还包括有温度传感器，该温度传感器设于待测液体中并连接所述数据采集电路，所述数据采集电路读取当前温度传感器数值后进行温度补偿。

2.如权利要求1所述的酒精比重测量仪，其特征在于，所述光栅条粘贴于所述玻璃比重计上部，所述光栅条上设有刻度。

3.如权利要求1所述的酒精比重测量仪，其特征在于，所述光电元件固定在所述液体容器上并靠近所述光栅条。

4.如权利要求1所述的酒精比重测量仪，其特征在于，所述液体水箱内设有水量计量装置，所述数据采集电路连接该水量计量装置，用以计量液体水箱的水量。

5.如权利要求1所述的酒精比重测量仪，其特征在于，所述液体容器设有限位器。