CN112229467A - 一种微量液体流量计量设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及仪表测量领域，具体为一种微量液体流量计量设备及方法。本发明一种微量液体流量计量设备包括微量储液槽，光电液位传感器、微量液体泵和控制电路；所述的微量储液槽为透明圆柱筒状容器，底部设有液体入口和液体出口，液体出口连接微量液体泵；所述的光电液位传感器套设在微量储液槽圆筒外，一端为光电信号发出端，另一端为光电信号接收端；光电液位传感器的输出端和微量液体泵的控制端分别连接控制电路。本发明操作简单，准确性高，体积小巧，对原有液路没有阻力影响，能够保证液路的畅通，实现对常压微量液体流量的在线测量。
Description
技术领域
本发明涉及仪表测量领域，具体为一种微量液体流量计量设备及方法。
背景技术
在仪表分析领域中，液体流量的测量一直是重点和难点，而随着科学技术进步，人们对流量测量的关注点也慢慢开始向微尺度流量方向发展，在生物、医学、化工、能源等诸多领域都涉及到了微流量的精确测量。传统液体流量计在微量液体流量计量时准确性不高，体积太大，并且对原有液路造成较大的阻力，测量时间也不准确，无法进行在线计量。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种微量液体流量计量设备及方法，操作简单，准确性高，体积小巧，对原有液路没有阻力影响。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种微量液体流量计量设备，包括微量储液槽，光电液位传感器、微量液体泵和控制电路；
所述的微量储液槽为透明圆柱筒状容器，底部设有液体入口和液体出口，液体出口连接微量液体泵；所述的光电液位传感器套设在微量储液槽圆筒外，一端为光电信号发出端，另一端为光电信号接收端；光电液位传感器的输出端和微量液体泵的控制端分别连接控制电路。
进一步的，所述的微量储液槽容积小于3mL。
进一步的，所述的微量储液槽的上端设置有泄压口。
进一步的，所述的微量液体泵采用蠕动泵或电磁脉冲微量泵。
进一步的，所述的微量储液槽采用玻璃或石英玻璃或FEP透明惰性硬质材料制成。
进一步的，所述的控制电路包括处理器和计时器；所述处理器用于根据接收光电液位传感器的检测信号控制微量液体泵开启，并延时关闭微量液体泵；所述计时器用于记录相邻两次检测信号之间的时间。
一种微量液体流量计量方法，包括如下步骤，
步骤一，将如上所述的微量液体流量计量设备与待计量液路相连接，并开启控制电路；液体从微量储液槽的底部入口进入槽内，液面不断升高；
步骤二，当微量储液槽槽内液面达到光电液位传感器的限位时，光电液位传感器发出液位信号，微量液体泵启动，并开始记录时间；
步骤三，微量液体泵将微量储液槽内的液体以固定量Q1快速抽出，设定抽液时间t1后，液面降低至储液槽底部，微量液体泵停止抽液，设定时间内微量储液槽内还残留有部分液体，不会全部抽出；
步骤四，停止抽液后，液位逐渐上升，当液位回升至光电液位传感器的限位时，光电液位传感器再次发出液位信号，停止记录时间，得到本次计量时间t并开始下一次计量时间。
进一步的，所述的光电液位传感器一端的光电信号发出端发出光电信号，另一端的光电信号接收端接受光电信号；
当液位低于光电液位传感器限位器的位置时，光电信号穿过微量储液槽后直接传入光电液位传感器的光电信号接收端；
当液位高于光电液位传感器限位器的位置时，光电信号经过折射后无法传入光电液位传感器的光电信号接收端，光电液位传感器发出液位信号。
进一步的，所述的微量液体流量计量设备连接于待测计量液路的尾部液路，连接在正压的液体出口。
进一步的，微量液体流量由如下公式计算得到：
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明设备通过光电液位传感器探测微量储液槽中的液位变化，以高精度微量液体泵来测量计量时间内的液体平均流量，可以实现0-1mL/min的精确微量液体流量测量，体积小巧，并且几乎没有阻力，填补了各种仪器设备中常压微量液体测量的空白，测量准确，结构简单，设备小巧，维修便捷。
本发明方法通过光电液位传感器测量微型储液槽内部液面高度，通过微量液体泵控制微型储液槽内部液位高度保持恒定，以控制电路计算计量时间内微量液体的流量，从而测得液体流量，方法简单，几乎没有液路阻力，液路内的液体进出不受影响，能够保证液路的畅通，实现对常压微量液体流量的在线测量。
附图说明
图1为本发明实施例中所述设备的结构示意图。
图2为本发明实施例中所述控制电路的控制逻辑框图。
图中：微量储液槽1，光电液位传感器2，微量液体泵3，控制电路4。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种微量液体流量计量设备，如图1所示，包括微量储液槽1，光电液位传感器2，微量液体泵3，以及控制电路4；
所述微量储液槽1主体部分为透明圆柱形容器，采用玻璃/石英玻璃/FEP等透明惰性硬质材料，在底部设有液体入口和液体出口；
所述光电液位传感器2固定在微量储液槽1的圆筒外；
所述微量储液槽1容积小于3mL，容积越小测量精度越高；
其中，所述微量液体泵3包括但不限于蠕动泵、电磁脉冲微量泵等高精度微量液体泵。
上述的一种微量液体流量计量设备，适用于尾部液路，放置在正压的液体出口，用于长时间稳定的微量液体流量的测量。
在以上设备的基础上，本发明还提供一种微量液体流量计量方法，通过控制电路4进行控制，如图2所示，包括如下步骤，
步骤一，将微量液体流量计量设备与液路相连接，开启微量液体流量计量设备和控制电路4，液体从微量储液槽1的底部液体入口进入微量储液槽1槽内，液面不断升高。
步骤二，当微量储液槽1槽内液面达到光电液位传感器2的限位时，光电液位传感器2发出液位信号，微量液体泵3启动，并开始计量时间；
步骤三，微量液体泵3将微量储液槽1内的液体以固定量Q1快速抽出，设定抽液时间t1后，液面降低至储液槽底部，微量液体泵3停止抽液，设定时间内微量储液槽1内还残留有部分液体，不会全部抽出；
步骤四，停止抽液后，液位逐渐上升，当液位回升至光电液位传感器2的限位时，光电液位传感器2再次发出液位信号，停止计量时间，得到本次计量时间t并开始下一次计量时间。
微量液体流量由如下公式计算得到：
其中，控制电路4包括处理器和计时器；所述处理器用于根据接收光电液位传感器2的检测信号控制微量液体泵3开启，并延时关闭微量液体泵3，执行主要的控制功能；所述计时器用于记录相邻两次检测信号之间的时间，用于记录计量时间t。所述光电液位传感器2一端的光电信号发出端发出光电信号，另一端的光电信号接收端接受光电信号，当液位低于光电液位传感器2位置时，光电信号穿过圆柱形微量储液槽1后可以直接传入光电液位传感器2的光电信号接收端；当液位高于光电液位传感器2的位置时，由于液体填满了微量储液槽1，光电信号经过折射后无法传入光电液位传感器2的光电信号接收端，此时光电液位传感器2发出液位信号。
其中，所述微量储液槽1容积小于3mL，容积越小测量精度越高。
上述的一种微量液体流量计量方法可用于长时间稳定的微量液体流量的测量。
在某研究院自主研发的烟气SO3在线监测设备上，使用本发明所提供的设备及方法，测量设备中常压微量吸收液的流量，结合测得吸收液中SO3的含量，即可以得到烟气中SO3的浓度。进一步说明本发明所提供的设备及方法对常压微量吸收液的流量测量准确、适用性广。
Claims (10)
1.一种微量液体流量计量设备，其特征在于，包括微量储液槽(1)，光电液位传感器(2)、微量液体泵(3)和控制电路(4)；
所述的微量储液槽(1)为透明圆柱筒状容器，底部设有液体入口和液体出口，液体出口连接微量液体泵(3)；所述的光电液位传感器(2)套设在微量储液槽(1)圆筒外，一端为光电信号发出端，另一端为光电信号接收端；光电液位传感器(2)的输出端和微量液体泵(3)的控制端分别连接控制电路(4)。
2.根据权利要求1所述的一种微量液体流量计量设备，其特征在于，所述的微量储液槽(1)容积小于3mL。
3.根据权利要求1所述的一种微量液体流量计量设备，其特征在于，所述的微量储液槽(1)的上端设置有泄压口。
4.根据权利要求1所述的一种微量液体流量计量设备，其特征在于，所述的微量液体泵(3)采用蠕动泵或电磁脉冲微量泵。
5.根据权利要求1所述的一种微量液体流量计量设备，其特征在于，所述的微量储液槽(1)采用玻璃或石英玻璃或FEP透明惰性硬质材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种微量液体流量计量设备，其特征在于，所述的控制电路(4)包括处理器和计时器；所述处理器用于根据接收光电液位传感器(2)的检测信号控制微量液体泵(3)开启，并延时关闭微量液体泵(3)；所述计时器用于记录相邻两次检测信号之间的时间。
7.一种微量液体流量计量方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤一，将如权利要求1-6任意一项所述的微量液体流量计量设备与待计量液路相连接，并开启控制电路(4)；液体从微量储液槽(1)的底部入口进入槽内，液面不断升高；
步骤二，当微量储液槽(1)槽内液面达到光电液位传感器(2)的限位时，光电液位传感器(2)发出液位信号，微量液体泵(3)启动，并开始记录时间；
步骤三，微量液体泵(3)将微量储液槽(1)内的液体以固定量Q1快速抽出，设定抽液时间t1后，液面降低至储液槽底部，微量液体泵(3)停止抽液，设定时间内微量储液槽(1)内还残留有部分液体，不会全部抽出；
步骤四，停止抽液后，液位逐渐上升，当液位回升至光电液位传感器(2)的限位时，光电液位传感器(2)再次发出液位信号，停止记录时间，得到本次计量时间t并开始下一次计量时间。
8.根据权利要求7所述的一种微量液体流量计量方法，其特征在于，所述的光电液位传感器(2)一端的光电信号发出端发出光电信号，另一端的光电信号接收端接受光电信号；
当液位低于光电液位传感器(2)限位器的位置时，光电信号穿过微量储液槽(1)后直接传入光电液位传感器(2)的光电信号接收端；
当液位高于光电液位传感器(2)限位器的位置时，光电信号经过折射后无法传入光电液位传感器(2)的光电信号接收端，光电液位传感器(2)发出液位信号。
9.根据权利要求7所述的一种微量液体流量计量方法，其特征在于，所述的微量液体流量计量设备连接于待测计量液路的尾部液路，连接在正压的液体出口。
10.根据权利要求7所述的一种微量液体流量计量方法，其特征在于，微量液体流量由如下公式计算得到：
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