CN110274668A - 一种容器液位标定方法和液位标定工具 - Google Patents

一种容器液位标定方法和液位标定工具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种容器液位标定方法，所述液位标定方法包括：获取所述容器中至少一个液位值；获取至少一个与所述液位值对应的所述容器中液体体积值；由至少一个所述液体值和至少一个所述液体体积值建立所述液位值和所述液体体积值之间的函数。还包括相应的液位标定工具，包括观察模块、测量模块以及计算模块。由于液位标定方法包括：获取容器中至少一个液位值；获取至少一个与液位值对应的容器中液体体积值；由至少一个液体值和至少一个液体体积值建立液位值和液体体积值之间的函数；因此通过函数表达了液位与体积的对应关系。

Description

一种容器液位标定方法和液位标定工具
技术领域
本发明涉及一种容器液位标定方法，还涉及一种液位标定工具。
背景技术
随着中药自动化水平不断提高，自控仪表相应计量也需要紧跟生产需求，中药储罐生产过程中有效参数是罐内药液体积，然而自控中常常在储罐上安装液位计，那么液位与体积的对应关系至关重要。为了满足中药自动化系统高效、自动、稳定生产，完成特定产品的工艺生产要求，需要建立液位与体积的对应关系。
发明内容
本发明的目的是要提供一种容器液位标定方法，能够实现建立液位与体积的对应关系。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种容器液位标定方法，所述液位标定方法包括：
获取所述容器中至少一个液位值；
获取至少一个与所述液位值对应的所述容器中液体体积值；
由至少一个所述液体值和至少一个所述液体体积值建立所述液位值和所述液体体积值之间的函数。
优化地，它还包括：
将所述液位值和所述液体体积值记录在存储模块中。
进一步地，它还包括：
读取所述存储模块中的所述液位值和所述液体体积值执行计算。
更进一步地，它还包括：
由所述计算机通过所述液位置和所述液体体积值执行计算得出所述函数。
优化地，它还包括：根据所述容器的内容空间形状建立函数假设，并通过线性回归将所述函数假设转化为所述函数。
优化地，根据所述容器的内容空间形状将若干所述液位值划分为至少一个值范围，并分别建立所述值范围的所述函数。
优化地，它还包括：
向所述容器中注入预知体积的液体，并记录所述液位值；
至少一次从所述容器中取走一定体积的液体并对取走的液体体积进行测量而得出所述容器中剩余液体的所述液体体积值，并记录对应的所述液位值。
进一步地，所述从所述容器中取走一定体积的液体为从所述容器底部排出一定体积的液体。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的容器液位标定方法，由于液位标定方法包括：获取容器中至少一个液位值；获取至少一个与液位值对应的容器中液体体积值；由至少一个液体值和至少一个液体体积值建立液位值和液体体积值之间的函数；因此通过函数表达了液位与体积的对应关系。
本发明还提供了一种容器液位标定工具，它包括：
观察模块，所述观察模块用于观察液位值；
测量模块，所述测量模块用于测量与所述液位值对应的液体体积值；
计算模块，所述计算模块用于通过至少一个所述液体值和至少一个所述液体体积值建立所述液位值和所述液体体积值之间的函数。
优化地，它还包括显示模块，利用所述函数由所述液位值计算得出液体体积值，所述显示模块用于显示所述计算得出的液体体积值。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的容器液位标定工具，由于包括：观察模块，所述观察模块用于观察液位值；测量模块，所述测量模块用于测量与所述液位值对应的液体体积值；计算模块，所述计算模块用于通过至少一个所述液体值和至少一个所述液体体积值建立所述液位值和所述液体体积值之间的函数；因此通过函数表达了液位与体积的对应关系。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明优选实施例的容器液位标定工具的结构示意图；
图2是h2段液位值x与液体体积值y函数；
图3是h3段液位值x与液体体积值y函数；
其中，附图标记说明如下：
1、容器；
2、液位计；
3、进液管；
4、出液管；
5、进液阀；
6、出液阀；
7、排出口；
8、清洗阀；
9、清洗进管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所示，容器1用于盛放液体，通过进液管3和进液阀5的控制可以将需要盛放的液体流入容器1中。
标定液位时，通过清洗进管9向容器1中注入水，并通过清洗阀8对清洗进管9的开闭进行控制。通过出液管4将容器1中液体排出，并通过出液阀6对出液管4的开闭进行控制。
容器1中设置有液位计2，用于对容器1中的液位进行测量。
为了通过液位值得到容器1中的液体体积值，需要建立液位值与液体体积值的对应关系。
通过数学方法可以计算出液位值与液体体积值的对应关系。拟建立函数关系表达液位值与液体体积值的对应关系。
根据容器1的形状，将液位值划分为三个值范围，h1段液位计无法进行测量。液位计2的最底端对应的水平面为h1段的上表面。可以确定该部分体积为固定值y1，该部分体积也称盲体积。
h2段容器1内部是椭圆形结构，液位位于h2段时，此时可以假定液位值为x1（x1为液体表面距离液位计2最底端距离），容器1内液体体积值为y2，此时假定液体体积值与液位值成线性关系，建立函数假设，根据体积单位与液位高度单位可以设定三次函数关系y2=ax13+bx12+cx1+d。
h3段容器1内部是圆柱形结构，液位位于h3段时，此时y1与y2均是定值，这时容器1内液体体积值为y3，液位为x2，圆柱形设备体积仅与高度有关，设定一次函数y3=fx2+g。
综上可以得出液体体积公式的三个液位值的值范围（h1、h2、h3）函数假设为：
T=y1；(液位位于h1段，液位计无法测量)
T=y2=ax13+bx12+cx1+d；（液位位于h2段）
T=y3=fx2+g。（液位位于h3段）
对实际的液位值以及对应的液体体积进行取值。
取值过程为：
向容器1中注入一定体积的水，水位超过h2段，水的初始体积在加入容器1前通过测量模块（图未示）获得。测量模块为电子秤，通过称重而得出体积。并记录对应的液位值。
通过出液阀6的控制自排出口7通过出液管4往外排水，每次排出的水用测量模块称量，可得出每次放水体积，同时记录每次放水后对应的液位值。通过放水体积得出容器1内剩余液体的液体体积值。另外，通过设置在容器1底部的出液阀6排水，不干扰容器1内的液面平静状态，有利于使液位计2测得的液位值准确。
进行多次排水，并记录排水完成后的容器1内液位值，以及记录对应的液体体积值，得到多组数据。将数据输入电脑的EXCEL表格（微软公司Office套件中含有，版本为Office2016）。通过EXCEL表格将数据存储在计算机中的存储模块中（计算机中设置有存储模块如数据盘）。
详细数值见下表1（标定过程数据）：
表1 标定过程数据
放水体积V（L） 液位显示高度H（mm） 高度对应体积T（L）
0 948.437 1281.8
48.2 917.967 1233.6
47.65 888.281 1185.95
49.05 857.812 1136.9
48.85 825.781 1088.05
49.4 795.312 1038.65
49.7 764.062 988.95
49.75 732.812 939.2
50.2 701.562 889
50.55 670.312 838.45
51.05 638.281 787.4
51.3 606.25 736.1
50.85 574.219 685.25
50.75 542.187 634.5
51.2 510.156 583.3
51.35 478.125 531.95
50.55 446.094 481.4
50.9 414.062 430.5
50.35 382.812 380.15
50.2 349.219 329.95
50.6 315.625 279.35
51.05 278.125 228.3
23.35 262.5 204.95
22.55 243.75 182.4
22.9 221.344 159.5
23 207.031 136.5
22.7 185.156 113.8
22.6 162.5 91.2
22.45 139.844 68.75
22.95 110.937 45.8
23.1 73.437 22.7
22.7 0 0
通过上表1可以得出盲体积y1为22.7，观察容器1液位数值得出h2段最大液位值为478.125。
由EXCEL表格读取计算机存储模块中数据，进行数据显示并执行运算（由计算机执行计算）。
在EXCEL表格中插入带平滑线的X、Y散点图，设置趋势线里显示公式及显示R2值，以及设定最高次方（通过上述的假定函数确定），利用线性回归方程原理，EXCEL表格可以计算出相应函数（由计算机执行计算），函数及曲线分别见图2和图3。
将上述表1中数据分段计算，对h2段和h3段分别计算得出对应函数，即将液位显示高度H的液位值为478.125以及液位值小于478.125的数据组进行计算，运用线性回归得出一个函数，如图2；将液位显示高度H的液位值大于478.125值的数据组进行计算，运用线性回归得出另一个函数，如图3。
根据线性回归方程原理，R2值越趋近于1，表示计算出的函数与数据越拟合，图2中R2值为0.9999，图3中R2值为1，以上两组数据与计算曲线拟合效果较好，函数可用。因此通过上述数据及计算结果可以得出容器1中液位值与液体体积值关系（x的单位为mm，T的单位为L），通过函数表示，将函数假设转化为函数，函数包括：
T=y1=22.7；(h1段，液位计无法测量)
T=y2=-2e-06x3+0.0033x2+0.0899x-0.4955；（0<x≤478.125）（-2e-06为科学计数法，表示-2除以10的6次方，即为-0.000002）
T=y3=1.5948x-230.23;（478.125<x≤3550）（3550为h3段最大液位值）
本实施例涉及一种容器液位标定工具，包括：
观察模块，所述观察模块用于观察液位值（本例的观察模块为液位计2）；
测量模块，所述测量模块用于测量与所述液位值对应的液体体积值（本例的测量模块为电子秤，用于秤量液体重量而得出体积）；
计算模块，所述计算模块用于通过至少一个所述液体值和至少一个所述液体体积值建立所述液位值和所述液体体积值之间的函数（本例的计算模块为计算机，通过计算机执行计算）。
液位标定工具还包括存储模块，本例中，将液位值和对应的液体体积值记录于计算机的存储模块中。通过EXCEL软件从存储模块读取和显示记录的数值。
液位标定工具还包括显示模块，当液位计2测得一个液位值时，利用函数由液位值计算得出液体体积值，显示模块用于显示计算得出的液体体积值，可以显示液体体积值。
可应用于PLC中，通过程序块做出函数公式得出最终体积值显示在PLC系统组态画面上，即显示在显示模块中。
本实施例的有益效果为：采用数学工具准确计算出液位值与液体体积值的关系，并通过函数表示，为中药生产过程提供了精确而又准确的数据参考，容器1内配备高精度液位计2，通过计算出的液体体积值比传统的玻璃管液位计更加直观，从而保证了中药自动化生产的数据准确性、智能性、高效性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种容器液位标定方法，其特征在于，它包括：
获取所述容器中至少一个液位值；
获取至少一个与所述液位值对应的所述容器中液体体积值；
由至少一个所述液体值和至少一个所述液体体积值建立所述液位值和所述液体体积值之间的函数。
2.根据权利要求1所述的容器液位标定方法，其特征在于，它还包括：
将所述液位值和所述液体体积值记录在存储模块中。
3.根据权利要求2所述的容器液位标定方法，其特征在于，它还包括：
读取所述存储模块中的所述液位值和所述液体体积值执行计算。
4.根据权利要求3所述的容器液位标定方法，其特征在于，它还包括：
由所述计算机通过所述液位置和所述液体体积值执行计算得出所述函数。
5.根据权利要求1所述的容器液位标定方法，其特征在于，它还包括：根据所述容器的内容空间形状建立函数假设，并通过线性回归将所述函数假设转化为所述函数。
6.根据权利要求1所述的容器液位标定方法，其特征在于：根据所述容器的内容空间形状将若干所述液位值划分为至少一个值范围，并分别建立所述值范围的所述函数。
7.根据权利要求1所述的容器液位标定方法，其特征在于，它还包括：
向所述容器中注入预知体积的液体，并记录所述液位值；
至少一次从所述容器中取走一定体积的液体并对取走的液体体积进行测量而得出所述容器中剩余液体的所述液体体积值，并记录对应的所述液位值。
8.根据权利要求7所述的容器液位标定方法，其特征在于：所述从所述容器中取走一定体积的液体为从所述容器底部排出一定体积的液体。
9.一种容器液位标定工具，其特征在于，它包括：
观察模块，所述观察模块用于观察液位值；
测量模块，所述测量模块用于测量与所述液位值对应的液体体积值；
计算模块，所述计算模块用于通过至少一个所述液体值和至少一个所述液体体积值建立所述液位值和所述液体体积值之间的函数。
10.根据权利要求9所述的容器液位标定工具，其特征在于：它还包括显示模块，利用所述函数由所述液位值计算得出液体体积值，所述显示模块用于显示所述计算得出的液体体积值。
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