CN110208291A - 液体纯度检测方法及液体纯度检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体纯度检测方法及液体纯度检测仪，其中，该液体纯度检测方法包括如下步骤：将波朝向待测液体发射，并使该波在该待测液体内形成驻波；检测该驻波的参数，所述驻波参数包括驻波比；根据该驻波的参数计算出待测液体纯度。本公开便于快速准确地测量液体纯度。
Description
技术领域
本发明涉及液体纯度检测技术领域，特别是一种液体纯度检测方法及液体纯度检测仪。
背景技术
现有技术中，对液体纯度的测量，多以化学或物理的方法进行测量。
通过化学的方法对液体纯度进行测量，通常需要利用化学试剂产生化学反应后，再进行测量计算；利用物理的方法则通常需要通过蒸发析出晶体后，通过测量晶体的质量的方式来进行计算。这两种方法不仅测量速度慢，而且测量精度难以保证。
现有技术中，还有通过光谱分析来测量液体的纯度，但光谱分析仪的价格昂贵，不适用一般工业中的液体纯度测量。
如何快速准确地测量液体的纯度，是本领域亟待解决的重要问题之一。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种液体纯度检测方法及液体纯度检测仪，以解决现有技术中的不足，它能够便于快速检测液体纯度。
本发明提出了一种液体纯度检测方法，其中，包括如下步骤：
将波朝向待测液体发射，并使该波在该待测液体内形成驻波；
检测该驻波的参数，所述驻波参数包括驻波比；
根据该驻波的参数计算出待测液体的纯度。
如上所述的液体纯度检测方法，其中，可选的是，在该待测液体内形成驻波的方法包括：
从两侧沿同一直线向待测液体内发射方向相反、频率和传输速度完全相同的波；或，
沿一直线向待测液体内发射波，利用该波在待检测液体的临界面的反射波形成驻波。
如上所述的液体纯度检测方法，其中，可选的是，根据该驻波的参数计算出待测液体纯度包括：
将驻波参数代入预设的驻波参数与该种待测液体纯度的关系式计算待测液体的纯度。
如上所述的液体纯度检测方法，其中，可选的是，所述驻波参数与该种待测液体纯度的关系式通过如下步骤获得：
对多组已知纯度的该种液体分别发射波，并分别检测出各纯度的液体对应的驻波参数；
将各纯度值与对应的驻波参数进行拟合；并得出该种液体的纯度与驻波参数之间的关系。
如上所述的液体纯度检测方法，其中，可选的是，获取所述驻波参数与该种待测液体纯度的关系式所用的该液体为8-10组不同纯度的该液体。
本发明还提出了一种液体纯度检测仪，其中，包括波发射器、驻波检测器、容器和第一隔板；
所述波发射器的发射端和所述驻波检测器的接收端均安装在所述容器内，所述容器被设置为用于盛放待检测的液体；所述发射端朝向所述接收端；
所述第一隔板安装在所述容器内，且所述第一隔板位于所述接收端朝向所述发射端的一侧；所述第一隔板被设置为用于反射由所述发射端发射的波，以形成驻波。
如上所述的液体纯度检测仪，其中，可选的是，所述容器为玻璃管；
所述液体纯度检测仪还包括第二隔板，所述第二隔板安装在所述玻璃管内；所述第一隔板与所述第二隔板均与所述玻璃管密封连接，并在所述第一隔板与所述第二隔板之间形成检测腔；
所述玻璃管上设有与所述检测腔连通的进液管和出液管。
如上所述的液体纯度检测仪，其中，可选的是，还包括第一支架、第二支架和滑轨；
所述滑轨固定设置，且所述滑轨的长度方向与所述发射端和所述接收端的连线平行；
所述第一支架的一端与所述滑轨滑动连接，所述第一支架的另一端与所述发射端固定连接；
所述第二支架的一端与所述滑轨滑动连接，所述第二支架的另一端与所述接收端固定连接。
如上所述的液体纯度检测仪，其中，可选的是，所述波发射器还包括波信号源、缆腔换能器、谐振腔、隔离器和衰减器；
所述波信号源、所述缆腔换能器、所述谐振腔、所述隔离器、所述衰减器和所述波发射端依次连接；
所述波信号源被设置为用于产生电信号，所述缆腔换能器被设置为用于将该电信号的电能转化为振动能量，以产生波；所述谐振腔、所述隔离器和所述衰减器用于对波进行处理；
所述发射端为喇叭状，所述发射端被设置为用于发射处理后的波。
如上所述的液体纯度检测仪，其中，可选的是，所述驻波检测器还包括检波器和显示器；
所述检波器与所述接收端连接，所述显示器与所述检测器电连接；
所述接收端为喇叭状，所述检波器用于将所述接收端接收到的波转化为电信号，并将该电信号输出到显示器；所述显示器被设置为用于显示驻波的参数信号。
本发明通过向待待测液体内发射波，利用波在临界面的反射，使得在待测液体内形成驻波，通过检测驻波参数，利用预先确定的液体纯度与驻波参数之间的关系计算出待测液体的纯度。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明提出的液体纯度检测方法的步骤流程图；
图2是本发明提出的液体纯度检测仪的结构示意图。
附图标记说明：
1-波发射器，2-驻波检测器，3-容器，4-第一隔板，5-第二隔板，6-检测腔，7-第一支架，8-第二支架，9-滑轨，10-光电传感器；
11-发射端，12-波信号源，13-缆腔换能器，14-谐振腔，15-隔离器，16-衰减器；
21-检测端，22-检波器，23-显示器；
31-进液管，32-出液管。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1
本发明提出了一种液体纯度检测方法，其中，包括如下步骤：
S1，将波朝向待测液体发射，并使该波在该待测液体内形成驻波；具体实施时，所发射的波为微波。当所发射的波经过待测液体，到达待测液体的一临界面时，会存在反射现象，反射回来波与入射波叠加，从而形成驻波。微波在液体中传输速度受传输过程中液体纯度的影响，不同浓度液体的电磁参数不同，会使微波在分界面形成反射波，反射波与入射波叠加形成驻波。不同媒介的反射系数不同，驻波比也会有所差别。驻波比为驻波电压的波腹Umax与波节Umin之比。驻波在不同媒介中反射系数不同，其驻波比也会产生较大差距。
S2，检测该驻波的参数，所述驻波参数包括驻波比。如此通过驻波比便于确定纯度值。
S3，根据该驻波的参数计算出待测液体的纯度。具体地，通过驻波比来计算待测液体纯度，如，可以通过驻波比与该液体的纯度对应的曲线、图表或关系式来进行确定。当然，在此步骤中，驻波比与该液体的纯度对应的曲线、图表或关系式为预先确定的。
如此，通过对驻波比的检测就能够对液体的纯度进行检测，使得对于液体纯度的检测更加方便和准确。
作为一种优选方式，在该待测液体内形成驻波的方法包括：
沿同一直线向待测液体内发射方向相反、频率和传输速度完全相同的波；或，沿一直线向待测液体内发射波，利用该波在待检测液体的临界面的反射波形成驻波。即，在待测液体内形成驻波的方法有两种，无论使用哪一种方法，都能够在待测液体内形成驻波，通过该驻波的参数都能够检测出液体纯度。
作为一种优选方式，根据该驻波的参数计算出待测液体纯度包括：将驻波参数代入预设的驻波参数与该种待测液体纯度的关系式计算待测液体的纯度。当然，也可以是将驻波参数代入预设的驻波参数与该种待测液体纯度的关系曲线中。具体地，所述驻波参数与该种待测液体纯度的关系式通过如下步骤获得：对多个已知纯度的该种液体分别发射波，并分别检测出各纯度的液体对应的驻波参数；将各纯度值与对应的驻波参数进行拟合；并得出该种液体的纯度与驻波参数之间的关系。更进一步地，获取所述驻波参数与该种待测液体纯度的关系式所用的该液体为8-10组不同纯度的该液体。例如，对于某液体，用纯度分别为0％、30％、50％、70％、90％、100％的该液体分别按上述方法测量其驻波参数，然后将各纯度值与对应的驻点波参数进行拟合，从而得到该液体的纯度与驻波参数之间的关系曲线、图表或关系式。具体地，该拟合方式可以是多项式拟合，也可以是其他方式的拟合，如样条曲线拟合等。在拟合时为了得到纯度与驻波参数之间的更准确的对应关系，可以选取更多的已知纯度的液体进行测量及拟合。
实施例2
本发明还提出了一种液体纯度检测仪，其中，包括波发射器1、驻波检测器2、容器3和第一隔板4。所述波发射器1用于产生并发射微波，驻波检测器2用于检测待测液体中的驻波信号并提取现驻波参数。
具体地，所述波发射器1的发射端11和所述驻波检测器2的接收端21均安装在所述容器3内，所述容器3被设置为用于盛放待检测的液体；所述发射端11朝向所述接收端21。具体实施时，所述容器3为玻璃容器。
所述第一隔板4安装在所述容器3内，且所述第一隔板4位于所述接收端21朝向所述发射端11的一侧；所述第一隔板4被设置为用于反射由所述发射端11发射的波，以形成驻波。
具体使用时，先将待测液体注入到容器3中，然后打开波发射器1和驻波检测器2，使所述发射端11与所述接收端21之间形成驻波，利用驻波检测器2检测出该待测液体内的驻波参数，然后再根据驻波参数计算出该待测液体的纯度。具体地，也是通过预先测定的纯度与驻波参数的关系来进行计算，这在实施例1中已经详细作出了说明，此处不再赘述。如此，能够便于快速检测出液体的纯度。
作为一种优选方式，所述容器3为玻璃管。当然，也可以为其他材质，本实施例中优选玻璃管。所述液体纯度检测仪还包括第二隔板5，所述第二隔板5安装在所述玻璃管内；所述第一隔板4与所述第二隔板5均与所述玻璃管密封连接，并在所述第一隔板4与所述第二隔板5之间形成检测腔6。所述检测腔6被设置为用于盛放待测液体。所述玻璃管上设有与所述检测腔6连通的进液管31和出液管32。通过设置第二隔板5，便于形成该检测腔6，还能够将发射端11与待检测的液体隔离。通过将容器3设置成玻璃管，便于将接收端21与发射端11同轴设置，还能够便于将接收端21和/或发射端11沿玻璃管的长度方向移动。便于测量不同位置的数据。
通过设置进液管31和出液管32，增加了液体进排装置，方便检测和多次测量，具体地，进液管31位于检测腔6的上方，排液管32位于检测腔6的下方。为了保证测量精度，测量前，应当用待测液体清洗该检测腔6。
进一步地，还包括第一支架7、第二支架8和滑轨9。具体地，所述滑轨9固定设置，且所述滑轨9的长度方向与所述发射端11和所述接收端21的连线平行。所述第一支架7的一端与所述滑轨9滑动连接，所述第一支架7的另一端与所述发射端11固定连接。所述第二支架8的一端与所述滑轨9滑动连接，所述第二支架8的另一端与所述接收端21固定连接。具体实施时，所述滑轨9位于所述容器的下方。如此，通过滑动第一支架7和/或第二支架8，就能够调整所述接收端21与发射端11之间的距离，便于产生驻波，同时，有利于测量不同位置的数据。
作为一种较佳的实施方式，所述波发射器1还包括波信号源12、缆腔换能器13、谐振腔14、隔离器15和衰减器16。所述波信号源12、所述缆腔换能器13、所述谐振腔14、所述隔离器15、所述衰减器16和所述波发射端11依次连接；所述波信号源12被设置为用于产生电信号，所述缆腔换能器13被设置为用于将该电信号的电能转化为振动能量，以产生波；所述谐振腔14、所述隔离器15和所述衰减器16用于对波进行处理；所述发射端11为喇叭状，所述发射端11被设置为用于发射处理后的波。具体地，微波信号源用来提供微波信号，缆腔换能器将微波电流信号转化为空中的电磁波，谐振腔储能与选频，减小损耗，隔离器抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰，衰减器控制功率电平，获得最佳噪声系数和变频损耗。
更进一步地，所述驻波检测器2还包括检波器22和显示器23；所述检波器22与所述接收端21连接，所述显示器23与所述检测器电连接；所述接收端21为喇叭状，所述检波器22用于将所述接收端21接收到的波转化为电信号，并将该电信号输出到显示器23；所述显示器23被设置为用于显示驻波的参数信号。如此，便于读取测量结果。
将发射端11和接收端21设置为喇叭状，一方面可以将发射的微波信号固定在一个方向上，减小辐射造成的损耗，另一方面两个喇叭之间用光滑轨相连，方便移动，测量不同位置的数据。
具体实施时，为了方便计算，用检波器将22微波信号转化为电流信号，输出所需信号，并将其传输至计算机上，用计算机采集数据，并对数据进行计算，得出最终结果。进一步地，所述微波为电磁波。
本实施例的使用过程如下：
1、预先确定待测液体纯度与驻波参数之间关系，具体过程如实施例1中所述。本领域技术人员能够理解的是，某种液体的纯度与驻参数对应的关系确定一次即可，在多次测量时无需重复上述工作，当然对应已知了该关系的液体，也可以直接用于对该种液体的待测液进行计算；
2、测量液体浓度时，将液体从进口流入，充满玻璃管，不断改变液体管中液体的浓度，通过改变发射喇叭与接收喇叭之间的距离，记录波腹与波谷的电压值，并算出对应的驻波比，然后根据预先确定的关系式计算出待测液体的纯度。
具体地，为了便于记载测量时，接收端21与发射端11之间的位置，本液体纯度检测仪还包括光电传感器10，所述光电传感器安装在所述波发射器1和/或驻波检测器2上。所述光电传感器被设置为用于检测发射端11与的接收端21之间的距离，所述显示器23还用于显示所述光电传感器10的检测结果。具体使用时，安装在波发射器1上的光电传感器10与发射端11之间的位置相对固定，安装在驻波检测器2上的光电传感器10与接收端21之间的位置相对固定。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种液体纯度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
将波朝向待测液体发射，并使该波在该待测液体内形成驻波；
检测该驻波的参数，所述驻波参数包括驻波比；
根据该驻波的参数计算出待测液体的纯度。
2.根据权利要求1所述的液体纯度检测方法，其特征在于，在该待测液体内形成驻波的方法包括：
从两侧沿同一直线向待测液体内发射方向相反、频率和传输速度完全相同的波；或，
沿一直线向待测液体内发射波，利用该波在待检测液体的临界面的反射波形成驻波。
3.根据权利要求1或2所述的液体纯度检测方法，其特征在于，根据该驻波的参数计算出待测液体纯度包括：
将驻波参数代入预设的驻波参数与该种待测液体纯度的关系式计算待测液体的纯度。
4.根据权利要求3所述的液体纯度检测方法，其特征在于，所述驻波参数与该种待测液体纯度的关系式通过如下步骤获得：
对多组已知纯度的该种液体分别发射波，并分别检测出各纯度的液体对应的驻波参数；
将各纯度值与对应的驻波参数进行拟合；并得出该种液体的纯度与驻波参数之间的关系。
5.根据权利要求4所述的液体纯度检测方法，其特征在于，获取所述驻波参数与该种待测液体纯度的关系式所用的该液体为8-10组不同纯度的该液体。
6.一种液体纯度检测仪，其特征在于，包括波发射器(1)、驻波检测器(2)、容器(3)和第一隔板(4)；
所述波发射器(1)的发射端(11)和所述驻波检测器(2)的接收端(21)均安装在所述容器(3)内，所述容器(3)被设置为用于盛放待检测的液体；所述发射端(11)朝向所述接收端(21)；
所述第一隔板(4)安装在所述容器(3)内，且所述第一隔板(4)位于所述接收端(21)朝向所述发射端(11)的一侧；所述第一隔板(4)被设置为用于反射由所述发射端(11)发射的波，以形成驻波。
7.根据权利要求6所述的液体纯度检测仪，其特征在于，所述容器(3)为玻璃管；
所述液体纯度检测仪还包括第二隔板(5)，所述第二隔板(5)安装在所述玻璃管内；所述第一隔板(4)与所述第二隔板(5)均与所述玻璃管密封连接，并在所述第一隔板(4)与所述第二隔板(5)之间形成检测腔(6)；
所述玻璃管上设有与所述检测腔连通的进液管(31)和出液管(32)。
8.根据权利要求6所述的液体纯度检测仪，其特征在于，还包括第一支架(7)、第二支架(8)和滑轨(9)；
所述滑轨(9)固定设置，且所述滑轨(9)的长度方向与所述发射端(11)和所述接收端(21)的连线平行；
所述第一支架(7)的一端与所述滑轨(9)滑动连接，所述第一支架(7)的另一端与所述发射端(11)固定连接；
所述第二支架(8)的一端与所述滑轨(9)滑动连接，所述第二支架(8)的另一端与所述接收端(21)固定连接。
9.根据权利要求6-8任一项所述的液体纯度检测仪，其特征在于，所述波发射器(1)还包括波信号源(12)、缆腔换能器(13)、谐振腔(14)、隔离器(15)和衰减器(16)；
所述波信号源(12)、所述缆腔换能器(13)、所述谐振腔(14)、所述隔离器(15)、所述衰减器(16)和所述波发射端(11)依次连接；
所述波信号源(12)被设置为用于产生电信号，所述缆腔换能器(13)被设置为用于将该电信号的电能转化为振动能量，以产生波；所述谐振腔(14)、所述隔离器(15)和所述衰减器(16)用于对波进行处理；
所述发射端(11)为喇叭状，所述发射端(11)被设置为用于发射处理后的波。
10.根据权利要求6-8所述的液体纯度检测仪，其特征在于，所述驻波检测器(2)还包括检波器(22)和显示器(23)；
所述检波器(22)与所述接收端(21)连接，所述显示器(23)与所述检测器电连接；
所述接收端(21)为喇叭状，所述检波器(22)用于将所述接收端(21)接收到的波转化为电信号，并将该电信号输出到显示器(23)；所述显示器(23)被设置为用于显示驻波的参数信号。
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