CN110865031B - 一种腐蚀性液体参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腐蚀性液体参数测量装置，包括耐腐蚀非金属材料的上筒和下筒，所述的上筒通过螺纹连接有上筒盖，上筒顶部的引线口处引出多根输入输出电缆，上筒内设置有电路板，下筒内设置有光学零件底座和温度传感器，所述的光学零件底座上分别设置有通过光纤、电缆连接电路板的激光器、棱镜和成像COMS，所述的下筒侧板开有露出棱镜透光面的窗口，所述的窗口设置有开孔防护板，避免棱镜被腐蚀性液体内的杂质等覆盖，所述的棱镜与下筒之间设有密封垫片；本发明利用光学原理对腐蚀性液体进行各种参数测量，通过精确测量液体光学折射率来换算出液体的浓度、盐度、密度等跟折射率相关的参数，同时内置有温度传感器可以对液体温度进行同步测量。

Description

一种腐蚀性液体参数测量装置

技术领域

本发明属于仪器仪表类，具体涉及一种腐蚀性液体参数测量装置。

背景技术

传统的腐蚀性液体参数测量由于被测液体及其周围环境的腐蚀性一般不会直接将测量仪器置于液体或周围环境中，大多采用装有手动控制阀门的采样管路采样或通过装有采样窗口容器手工采样，需要测量时打开采样管路上的阀门释放出少量被测液体或用人工采样器通过采样窗口采样，采样后再通过测量仪器进行测量获取其相关参数。

在采样测量过程中，腐蚀性液体可能对采样人员造成潜在的伤害，也可能对环境造成潜在的污染，而且采样测量过程较长，主要依赖测量人员的具体操作，实时性不好，对一些需要实时、连续测量的化工过程控制不适用。

发明内容

本发明的目的是克服传统的腐蚀性液体参数测量装置需要人工采样，测量过程较长，测量结果不能实时显示传输，采样对人和环境造成潜在伤害的不足，提供一种腐蚀性液体参数测量装置。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种腐蚀性液体参数测量装置，包括耐腐蚀非金属材料的上筒和下筒，所述的上筒通过螺纹连接有上筒盖，上筒顶部的引线口处引出多根输入输出电缆，用于输入外部电源、接收控制信号和输出测量信号，上筒内设置有与输入输出电缆连接的电路板，下筒内设置有光学零件底座和温度传感器，所述的光学零件底座上分别设置有通过光纤、电缆连接电路板的激光器、棱镜和成像COMS，所述的下筒侧板开有露出棱镜透光面的窗口，所述的窗口设置有开孔防护板，避免棱镜被腐蚀性液体内的杂质等覆盖，所述的棱镜与下筒之间设有密封垫片。

所述的一种腐蚀性液体参数测量装置，其上筒由外径不同的大筒体和小筒体组成，所述小筒体的顶端设置有外螺纹，用于安装在存储有腐蚀性液体容器或管路上，所述大筒体露出小筒体的端面设置有密封垫，可通过拧紧外螺纹压缩密封垫进行密封。

所述的一种腐蚀性液体参数测量装置，其光学零件底座具有一个斜面，光学零件底座和下筒之间通过螺钉固定有斜锲。

所述的一种腐蚀性液体参数测量装置，其上筒与下筒通过螺钉紧固连接，连接端面通过O型密封圈密封，内部设置定位销保证同轴度。

所述的一种腐蚀性液体参数测量装置，其电路板包括电连接器连接的上下两层，通过螺钉固定在上筒内壁，由灌封胶灌封。

所述的一种腐蚀性液体参数测量装置，其输入输出电缆带快速接头，数量为两根、三根或四根。

所述的一种腐蚀性液体参数测量装置，其光学零件底座为金属结构件，通过螺钉与下筒紧固连接。

本发明的有意效果是：本发明测量装置安装在存储有腐蚀性液体容器或管路上时，被测腐蚀性液体通过带孔防护板流入窗口与棱镜反射面接触，激光器产生激光通过棱镜形成的光路，经过反射、折射后在成像COMS内形成电子信号，电子信号通过软电缆传输到电路板处理，处理完成后可以输出到显示设备上显示出一幅有明暗分隔的图像，通过相关的图形算法软件可以辩读出图像中明暗分隔线在整幅图形中的位置，该位置可以准确换算出液体折射率，而液体相关参数，如浓度、盐度、密度都与液体折射率相关，通过精确测量液体折射率可以准确换算出液体的浓度、盐度、密度等相关参数；而液体温度可以通过下筒中的温度传感器直接测量出。

附图说明

图1为本发明的三维图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明下筒组件的剖视图；

图4为本发明下筒组件的俯视图；

图5为本发明光学组件的结构示意图；

图6为本发明光学组件的剖视图。

各附图标记为：1—输入输出电缆，2—上筒盖，3—上筒，4—下筒，5—防护板，6—密封垫片，7—O型密封圈，8—螺钉，9—温度传感器，10—密封垫，11—电路板，12—灌封胶，13—螺钉，14—螺钉，15—螺钉，16—斜锲，17—光学零件底座，18—定位销，19—激光器，20—棱镜，21—棱镜压板，22—螺钉，23—成像COMS，24—COMS压板，25—螺钉。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：

如图1所示，本发明装置属于测量仪器类，目的在于克服腐蚀性环境对常规测量仪器的腐蚀损坏，同时确保测量精度，它由耐腐蚀非金属材料制作，整体结构为中空圆筒形结构，圆筒分为上筒3、下筒4两个部分，上筒盖2通过螺纹拧入上筒3，在上筒3顶部引线口处引出多根带快速接头的输入输出电缆 1，防护板5安装在下筒4上的。本发明可以通过上筒3上的外螺纹安装在存储有腐蚀性液体容器或管路上，在安装端面设有密封垫10，通过拧紧外螺纹压缩密封垫10进行密封。本发明可以通过带快速接头的输入输出电缆 1输入外部电源，对外以及两两之间通信以及接收上位传入的控制信号以及对外输出测量信号，带快速接头的输入输出电缆 1可根据需要实现的功能选择具体数量，两根、三根、四根等，电缆引出后再将上筒盖2通过内螺纹拧入上筒3顶部，对筒内电路板11起到一定保护作用。为保护与腐蚀性被测液体直接接触的棱镜20不被液体内的杂质等覆盖影响测量，在其外部设有防护板5，防护板5上开有很多小直径孔洞，被测液体可以流过孔洞与棱镜20反射面接触，而被测液体内的大直径杂质颗粒的物质则会被阻挡在外从而起到保护作用。下筒4侧面开有窗口，光学测量系统的棱镜20透光面安装在此处，测量时光线可以通过此窗口射入被测液体内从而实现液体折射率的测量。

如图2所示：本发明的圆筒形结构为中空型，跟测量相关的零部件置于其内部。组成圆筒两部分的上筒3与下筒4通过定位销18确保两者安装时的同轴度，再通过拧紧螺钉8可以将上筒3与下筒4紧固在一起，为保证上筒3与下筒4连接处的密封，在两者连接端面设有O型密封圈7。下筒4内装有跟光学测量相关的零部件以及温度传感器9，它们通过光纤、电缆连接到上筒3内的电路板11上，电路板11分为上下两层，两层之间通过电连接器连接为一个整体，然后通过螺钉13固定在上筒3内壁；带快速接头的输入输出电缆 1连接到电路板11的上层，通过上筒3顶部出线口伸出到筒外。为提高电路板11抗腐蚀性环境中能力，对电路板11做了三防处理，同时用灌封胶12对上筒3内的电路板11做了灌封处理，彻底隔离电路板11与周围环境的接触，提高电路板11的可靠性。

如图3、图4所示：本发明跟测量相关的零部件均安装在下筒4内。其中跟光学测量的零部件包括激光器19，棱镜20，成像COMS 23，通过光学零件底座17先行安装为一个组件，该组件整体装入下筒4内。其中棱镜20透光面通过下筒4的窗口露出，与被测液体直接接触，在棱镜20与下筒4之间装有密封垫片6，拧紧螺钉15下压斜锲16，通过斜锲16与光学零件底座17之间的配合斜面，可以将斜锲16向下的位移转换为光学组件整体向下筒4侧面的位移，从而压缩密封垫片6达到下筒密封效果。待螺钉15拧到合适位置，密封垫片6达到要求的压缩量后再拧紧螺钉14彻底定位紧固光学组件完成整体固定密封，最后在下筒4的安装孔内插入温度传感器9完成下筒零部件的安装。

如图5、图6所示：本发明将与光学测量相关的零部件先行组装为一个整体组件。具体如下：激光器19通过螺纹拧在光学零件底座17顶部，棱镜20从侧面装入光学零件底座17后再装上棱镜压板21，然后通过螺钉22固定棱镜压板21从而实现棱镜20在光学零件底座17上的固定，成像COMS 23嵌入光学零件底座17后通过COMS压板24压住，再通过螺钉25固定COMS压板24从而实现成像COMS 23在光学零件底座17上的固定。通过以上安装固定方式，可以将跟光学测量相关的的零部件先行组装为一个整体组件，提高了装配效率，降低了装配难度。

本发明测量原理是：将本发明测量装置安装在存储有腐蚀性液体容器或管路上，被测腐蚀性液体通过带孔防护板5流入窗口与棱镜20反射面接触，激光器19产生激光，通过棱镜20形成的光路，经过反射、折射后在成像COMS 23内形成电子信号，电子信号通过软电缆传输到电路板11处理，处理完成后可以输出到显示设备上显示出一幅有明暗分隔的图像，通过相关的图形算法软件可以辩读出图像中明暗分隔线在整幅图形中的位置，该位置可以准确换算出液体折射率，而液体相关参数，如浓度、盐度、密度都与液体折射率相关，通过精确测量液体折射率可以准确换算出液体的浓度、盐度、密度等相关参数；而液体温度可以通过下筒4中的温度传感器9直接测量出。

本发明测量装置的光学测量系统以及温度传感器安装在下筒内，激光器、棱镜、成像CMOS等与光学测量相关的器件安装在一个金属结构件上组成一个整体组件，再将该组件安装到下筒内，具有供电、数据采集、光电转换、成像、通信功能的电路板安装在上筒内，电路板上同时连接有多根带快速插头的对外输出的电缆作为信号输出、对外通信等，利用光学原理测量腐蚀性液体的参数，如密度、浓度、盐度等，同时集成有温度传感器可以测量液体温度，。适用于石油、化工、医药行业等需要对腐蚀性液体参数进行测量的场合。利用本发明可以实现对腐蚀性液体相关参数的实时测量，测量数据可通过网络或无线传输到控制中心，从而实现对工业过程的远程测量、控制等。

本发明对传统的腐蚀性液体测量方式的弊端或缺点有针对性进行了改进；与传统的腐蚀性液体测量一般不会直接将测量仪器置于液体或周围环境中不同，本发明在设计时就考虑到测量液体及其周边环境的腐蚀性，对与测量液体直接接触的零部件全部采用耐腐蚀的非金属材料如塑料、橡胶、玻璃等制造，对不与测量液体直接接触但暴露在周围环境中的零部件采取了防腐蚀处理，如电路板的做三防处理以及密封胶灌封隔离、裸露在外引线电缆有针对性的做防腐蚀特殊处理、使用接插后具有自密封性能的电缆接插头等。

本发明可直接安装在容纳被测液体的容器上或流动着被测液体的管道上，通过与液体的直接接触可以实现被测液体参数的在线测量，测量数据可以通过有线或无线网络实时传送到控制端，满足工业过程控制的要求。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种腐蚀性液体参数测量装置，其特征在于：包括耐腐蚀非金属材料的上筒（3）和下筒（4），所述的上筒（3）连接有上筒盖（2），上筒（3）由外径不同的大筒体和小筒体组成，所述小筒体的顶端设置有外螺纹，所述大筒体露出小筒体的端面设置有密封垫（10），上筒（3）顶部的引线口处引出多根输入输出电缆（1），上筒（3）内设置有与输入输出电缆（1）连接的电路板（11），下筒（4）内设置有光学零件底座（17）和温度传感器（9），光学零件底座（17）具有一个斜面，光学零件底座（17）和下筒（4）之间固定有斜锲（16），光学零件底座（17）为金属结构件，通过螺钉（14）与下筒（4）紧固连接，所述的光学零件底座（17）上分别设置有通过光纤、电缆连接电路板（11）的激光器（19）、棱镜（20）和成像COMS （23），所述的电路板（11）包括电连接器连接的上下两层，通过螺钉（13）固定在上筒（3）内壁，由灌封胶（12）灌封，所述的下筒（4）侧板开有露出棱镜（20）透光面的窗口，所述的窗口设置有开孔防护板（5），所述的棱镜（20）与下筒（4）之间设有密封垫片（6），所述的上筒（3）与下筒（4）通过螺钉（8）紧固连接，连接端面通过O型密封圈（7）密封，内部设置定位销（18）保证同轴度。

2.根据权利要求1所述的一种腐蚀性液体参数测量装置，其特征在于，所述的输入输出电缆（1）带快速接头，数量为两根、三根或四根。

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