CN105486373A - 一种储液罐及液体重量的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储液罐及液体重量的测量方法，包括罐体、第一压力传感器、第二压力传感器、第一A/D转换器、第二A/D转换器和处理器；第一压力传感器设置于罐体底部，用于测量罐体底部的压力；第一压力传感器通过第一A/D转换器与处理器连接；第二压力传感器通过第二A/D转换器与处理器连接；本发明采用两个压力传感器，通过简单实用的方法获得容器的容积表，根据测量的密度和体积得到容器中液体的重量；解决了现有技术中只能测量标定时所用液体重量的缺陷。

Description

一种储液罐及液体重量的测量方法

技术领域

本发明涉及一种储液罐，具体涉及一种储液罐及液体重量的测量方法。

背景技术

现有的利用压力传感器测量不规则容器中液体重量的装置，一般都只能测量固定密度的液体的重量，如果容器中装入的液体密度不知道的情况下，难以测量液体的重量；例如意大利的MG2有限公司2007年5月23日公开了一种用于测量瓶特别是药瓶中液体重量的设备(200710103070.X)，能够测量固定密度的溶液重量。

发明内容

本发明公开了一种储液罐及液体重量的测量方法。

本发明采用的技术方案是：一种储液罐，包括罐体、第一压力传感器、第二压力传感器、第一A/D转换器、第二A/D转换器和处理器；所述第一压力传感器设置于罐体底部，用于测量罐体底部的压力；所述第二压力传感器用于测量罐体侧壁的压力；第一压力传感器通过第一A/D转换器与处理器连接；第二压力传感器通过第二A/D转换器与处理器连接。

进一步的，所述第二压力传感器设置于罐体的侧壁上。

进一步的，所述罐体设置有连通管，连通管与罐体连通；第二压力传感器设置于连通管上。

进一步的，所述连通管与罐体之间设置有连接架。

进一步的，所述第二压力传感器设置于罐体侧壁的中下部。

进一步的，所述罐体的侧壁为中空夹层结构，夹层内设置有加热装置。

一种可测量液体重量储液罐内液体重量的测量方法，包括以下步骤：

采用已知密度的液体进行标定，获取罐体高度对应的体积，得到体积和高度的关系式

V＝K×H+B

式中：H为高度，V为体积，K、B为常数；

根据已知密度液体、第一压力传感器测量的压力值P₁和第二压力传感器测量的压力值P₂，计算第一压力传感器和第二压力传感器之间的高度差Δh：

$\mathrm{\Δ}h=\frac{P_1-P_2}{{\mathrm{\ρ}}_{0}g}$

式中：g为重力系数，ρ₀为液体的密度；

向罐体中加入需要测定的溶液，第一压力传感器测量得到压力值P₁₀，第二压力传感器测量得到压力值P₂₀；

计算罐体内液体的重量：

$M=\frac{P_{10}-P_{20}}{\mathrm{\Δ}hg},(K\frac{P_{10}\mathrm{\Δ}h}{P_{10}-P_{20}}+B).$

进一步的，所述标定罐体高度和体积关系的方法包括以下步骤：

采用已知密度液体，逐次称量后倒入罐体内，记录每一次倒入的重量和第一压力传感器对应的压力值；

将液体的重量值换算为体积值，压力值换算为高度值，得到罐体的容积表；

将容积表划分为几个线性区间，分别计算区间内曲线的斜率和截距，分别得到体积和高度之间的线性公式；

根据几个区间内的体积和高度之间的公式，得到罐体1的体积和高度之间的关系式。

进一步的，采用SLOPE函数计算容积表线性区间内曲线的斜率，采用INTERCEPT函数计算容积表线性区间内曲线的截距。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在罐体底部和侧壁设置有压力传感器，可测得罐体底部和侧壁处的压力值，通过压力值转换成液体密度值和体积值，最终可计算罐体内液体的重量，不受液体密度的影响；

(2)本发明罐体上设置连通管，将压力传感器设置于连通管上，可以不破坏罐体侧壁的结构。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1-罐体，2-1-第一压力传感器，2-2-第二压力传感器，3-1-第一A/D转换器，3-2-第二A/D转换器，4-处理器，5-连通管，6-盖子，7-搅拌器，8-出气孔，9-连接架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种储液罐，包括罐体1、第一压力传感器2-1、第二压力传感器2-2、第一A/D转换器3-1、第二A/D转换器3-2和处理器4；所述第一压力传感器2-1设置于罐体1底部，用于测量罐体1底部的压力；所述第二压力传感器2-2用于测量罐体1侧壁的压力；第一压力传感器2-1通过第一A/D转换器3-1与处理器4连接；第二压力传感器2-2通过第二A/D转换器3-2与处理器4连接。

使用时，通过第一压力传感器2-1测量罐体1底部压力值，通过第二压力传感器2-2测量罐体1侧壁的压力值，第一压力传感器2-1测量的压力值通过第一A/D转换器3-1发送到处理器4，第二压力传感器2-2测量的压力值通过第二A/D转换器3-2发送到处理器4；处理器4对接收到的测量值进行处理。

进一步的，所述第二压力传感器2-2设置于罐体1的侧壁上。

进一步的，所述罐体1设置有连通管5，连通管5与罐体1连通；第二压力传感器2-2设置于连通管5上；通过连通管5与罐体1连通，可以不用将第二压力传感器2-2设置在罐体1的侧壁上，避免了对罐体1的损伤。

进一步的，所述连通管5与罐体1之间设置有连接架9；通过连接架9可以进一步将连通管5进行固定，根据需要可以在连通管5和罐体1之间设置多个连接架9。

进一步的，所述第二压力传感器2-2设置于罐体1侧壁的中下部；将第二压力传感器2-2设置在罐体1的中下部，可以尽可能在液体量不足的情况下也可测得结果。

进一步的，所述罐体1侧壁为中空夹层结构，夹层内设置有加热装置；夹层中设置有蒸汽盘管，通过外部蒸汽管道向夹层内的蒸汽盘管供给蒸汽给罐体1加热，使罐体1内的液体达到需要的温度。

一种储液罐内液体重量的测量方法，包括以下步骤：

采用已知密度的液体进行标定，获取罐体1高度对应的体积，得到体积和高度的关系式

V＝K×H+B

式中：H为高度，V为体积，K、B为常数；

根据已知密度液体、第一压力传感器2-1测量的压力值P₁和第二压力传感器2-2测量的压力值P₂，计算第一压力传感器2-1和第二压力传感器2-2之间的高度差Δh：

$\mathrm{\Δ}h=\frac{P_1-P_2}{{\mathrm{\ρ}}_{0}g}$

式中：g为重力系数，ρ₀为液体的密度；

向罐体1中加入需要测定的溶液，第一压力传感器2-1测量得到压力值P₁₀，第二压力传感器2-2测量得到压力值P₂₀；

计算罐体1内液体的重量：

$M=\frac{P_{10}-P_{20}}{\mathrm{\Δ}hg},(K\frac{P_{10}\mathrm{\Δ}h}{P_{10}-P_{20}}+B).$

进一步的，所述标定罐体1高度和体积关系的方法包括以下步骤：

采用已知密度液体，逐次称量后倒入罐体1内，记录每一次倒入的重量和第一压力传感器2-1对应的压力值；

根据液体体积公式将液体的重量值换算为体积值，将压力值换算成高度值，得到罐体1的容积表；

将容积表划分为几个线性区间，分别计算区间内曲线的斜率和截距，分别得到体积和高度之间的线性公式；

根据几个区间内的体积和高度之间的公式，得到罐体1的体积和高度之间的关系式。

进一步的，采用SLOPE函数和INTERCEPT函数计算容积表线性区间内曲线的斜率和截距。

下面以实施例对一种储液罐内液体重量的测量方法做进一步说明。

首先，在实际测量前，在需要的测量范围内，用一台经过标定合格的电子台秤逐次称量水，倒入罐体1内，记录每一次倒入水的重量值和压力值；重量由电子台秤测量，压力由容器底部的第一压力传感器2-1测量；

水的密度已知为1000kg/m³，将重量值和压力值转换为体积值和高度值，得到罐体1的容积表；

将容积表划分为几个线性区间，分别计算区间内曲线的斜率和截距，分别得到体积和高度之间的线性公式；据几个区间内的体积和高度之间的公式，得到罐体1的体积和高度之间的关系式；采用SLOPE函数和INTERCEPT函数计算容积表线性区间内曲线的斜率和截距

将上述测量值根据罐体1高度h分为5个线性区间：

0.4≦h≦1.3V＝1.1111h+0.5556；

1.3﹤h﹤5V＝2.1802h-1.1509；

5≦h≦7.8V＝3.5680h-7.9539；

7.8﹤h≦14.4V＝4.5564h-15.9671；

14.4﹤hV＝5.1979h-25.2171；

根据水、第一压力传感器2-1测量的压力值P₁和第二压力传感器2-2测量的压力值P₂，计算第一压力传感器2-1和第二压力传感器2-2之间的高度差Δh：

$\mathrm{\Δ}h=\frac{P_1-P_2}{{\mathrm{\ρ}}_{0}g}$

式中：g为重力系数，ρ₀为水的密度；

向罐体1内倒入需要测量的溶液，第一压力传感器2-1测量的压力值为P₁₀、第二压力传感器2-2测量的压力值为P₂₀，根据下式计算溶液的密度ρ₁：

${\mathrm{\ρ}}_1=\frac{P_{10}-P_{20}}{\mathrm{\Δ}hg};$

计算罐体1内液体的高度H：

$H=\frac{P_{10}\mathrm{\Δ}h}{P_{10}-P_{20}};$

容器内液体的重量为M＝ρ₁V，即得到：

$M=\frac{P_{10}-P_{20}}{\mathrm{\Δ}hg},(K\frac{P_{10}\mathrm{\Δ}h}{P_{10}-P_{20}}+B).$

本发明采用两个压力传感器，通过简单实用的方法获得容器的容积表，根据测量的密度和体积得到容器中液体的重量；解决了现有技术中只能测量标定时所用液体重量的缺陷；本发明不受液体密度的影响，通过测量液体体积和密度得到液体重量；适用于所有过程测量领域、过程测量技术，化工、制药、食品和饮料等行业，具有重复性好、稳定性高、量程比大、测量精度高、安装简便、价格低廉等优点。日常使用中只需定期检查容器容积表，定期校准即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种储液罐，其特征在于，包括罐体(1)、第一压力传感器(2-1)、第二压力传感器(2-2)、第一A/D转换器(3-1)、第二A/D转换器(3-2)和处理器(4)；所述第一压力传感器(2-1)设置于罐体(1)底部，用于测量罐体(1)底部的压力；所述第二压力传感器(2-2)用于测量罐体(1)侧壁的压力；第一压力传感器(2-1)通过第一A/D转换器(3-1)与处理器(4)连接；第二压力传感器(2-2)通过第二A/D转换器(3-2)与处理器(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种储液罐，其特征在于，所述第二压力传感器(2-2)设置于罐体(1)的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的一种储液罐，其特征在于，所述罐体(1)设置有连通管(5)，连通管(5)与罐体(1)连通；第二压力传感器(2-2)设置于连通管(5)上。

4.根据权利要求3所述的一种储液罐，其特征在于，所述连通管(5)与罐体(1)之间设置有连接架(9)。

5.根据权利要求2所述的一种储液罐，其特征在于，所述第二压力传感器(2-2)设置于罐体(1)侧壁的中下部。

6.根据权利要求1所述的一种储液罐，其特征在于，所述罐体(1)的侧壁为中空夹层结构，夹层内设置有加热装置。

7.一种储液罐内液体重量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用已知密度的液体进行标定，获取罐体(1)高度对应的体积，得到体积和高度的关系式

V＝K×H+B

式中：H为高度，V为体积，K、B为常数；

根据已知密度液体、第一压力传感器(2-1)测量的压力值P₁和第二压力传感器(2-2)测量的压力值P₂，计算第一压力传感器(2-1)和第二压力传感器(2-2)之间的高度差Δh：

$\mathrm{\Δ}h=\frac{P_1-P_2}{{\mathrm{\ρ}}_{0}g}$

式中：g为重力系数，ρ₀为液体的密度；

向罐体(1)中加入需要测定的溶液，第一压力传感器(2-1)测量得到压力值P₁₀，第二压力传感器(2-2)测量得到压力值P₂₀；

计算罐体(1)内液体的重量：

$M=\frac{P_{10}-P_{20}}{\mathrm{\Δ}hg}(K\frac{P_{10}\mathrm{\Δ}h}{P_{10}-P_{20}}+B).$

8.根据权利要求7所述的一种储液罐内液体重量的测量方法，其特征在于，所述标定罐体(1)高度和体积关系的方法包括以下步骤：

采用已知密度液体，逐次称量后倒入罐体(1)内，记录每一次倒入的重量和第一压力传感器(2-1)对应的压力值；

将液体的重量值换算为体积值，压力值换算为高度值，得到罐体(1)的容积表；

将容积表划分为几个线性区间，分别计算区间内曲线的斜率和截距，分别得到体积和高度之间的线性公式；

根据几个区间内的体积和高度之间的公式，得到罐体1的体积和高度之间的关系式。

9.根据权利要求8所述的一种储液罐内液体重量的测量方法，其特征在于，采用SLOPE函数计算容积表线性区间内曲线的斜率，采用INTERCEPT函数计算容积表线性区间内曲线的截距。