CN1374513A - 磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪 - Google Patents
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Abstract
磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪,它涉及一种测量液体参数的综合测量仪器。它包含有传感器(1)、磁性的密度浮子(2)和硬质管(3),中心开有通孔(4)的密度浮子(2)套在硬质管(3)的外面,密度浮子(2)能沿硬质管(3)上下移动。它还包含有筒(5)、链条(6)、磁性的液面浮子(13)和沉积水液面浮子(15)。硬质管垂直设置在筒内部的中心处,至少两根链条的内端与密度浮子固定连接,链条的外端固定连接在筒的内壁上,液面浮子位于密度浮子上方,沉积水液面浮子位于密度浮子下方。该测量仪的密度浮子是位于液面之下的,因此它可以对密闭容器内的液体和管道内的流动液体的各种参数进行测量,同时还可测量液体内部任意处的参数。
Description
技术领域：本发明涉及一种测量液体参数的综合测量仪器。
背景技术：现有的测量液体参数的测量仪器存在着以下缺点：一是不能对密闭容器内的液体和管道内的流动液体的各种参数进行测量；二是不能对液体内任意处的参数进行测量；三是每隔数月必须标定一次，这样即造成了使用不便，又常常使测量准确度低；四是其结构为开放式，测量时受外界影响较大，因此精度低；五是适应范围窄、量程小。
发明内容：本发明是设计一种磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪。该测量仪解决了已有的测量仪存在的不能对密封容器内的液体和管道内的流动液体的各种参数进行测量，以及不能测量液体内任意处的参数的问题。本发明包含有传感器1、磁性的密度浮子2和硬质管3，中心开有通孔4的密度浮子2套在硬质管3的外面，密度浮子2能沿硬质管3上下移动，本发明还包含有筒5、链条6和磁性的液面浮子13，硬质管3垂直设置在筒5内部的中心处，至少两根链条6的内端与密度浮子2固定连接，链条6的外端固定连接在筒5的内壁上，链条6在密度浮子2周围均匀分布，中心带有通孔14的液面浮子13位于密度浮子2的上方，液面浮子13套在硬质管3上并能沿硬质管3上下移动。本发明还包含有磁性的沉积水液面浮子15，中心带有通孔16的沉积水液面浮子15位于密度浮子2的下方，沉积水液面浮子15套在硬质管3上并能沿硬质管3上下移动。当被测液体的密度不同时，密度浮子2会在不同浮力作用下升降，与密度浮子2相连的下垂链条部分的长度l也会发生变化。本发明正是利用了l的变化来补偿由于液体密度的变化而引起的受力不平衡。下面是通过受力平衡来分析密度的计算问题：设密度浮子的重量为G、体积为V，n条链条的拉力相等各为F，液体的密度为ρ1，则密度浮子受力平衡为G+n·F＝ρ1·V·g……(1)。设链条单位长度的体积为S、单位长度的质量为m，则每个链条的受力平衡为m·l·g＝ρ1·g·S·l+F ……(2)。由算式(1)和(2)得n(m-ρ1·S)·l·g+G＝V·ρ1·g……(3)，变换后为
，上述中变量l可以通过传感器1测出密度浮子2上下移动量经计算得到。上述的密度浮子2始终是位于液面之下的，因此它不会对液面浮子13造成影响。工作时，传感器1产生的波动电磁场在各个磁性的浮子处同浮子磁场作用产生一个差动脉冲，然后脉冲波返回。其脉冲图如图3所示，其中1为激励脉冲，2为液面浮子13返回脉冲，3为密度浮子2返回脉冲，4为容器底部沉积水液面浮子15返回脉冲。液位测量原理为：激励脉冲与液面浮子返回脉冲之间的时间和液面至传感器1内的激励器9之间的距离的关系为：L＝t1×V，其中L为激励器到液面浮子13之间的距离，t1为激励脉冲到液面浮子返回脉冲之间的时间，V为脉冲沿波导管传播的速度。再根据液面浮子的高度即可计算出液体的液位。同理可计算出密度浮子2和沉积水液面浮子15在液体中的高度，从而计算出液体的密度和含水量。该测量仪的密度浮子是位于液面之下的，因此它可以对密闭容器内的液体和管道内的流动液体的各种参数进行测量，同时还可测量液体内部任意处的参数。该测量仪的浮子是设在筒5的内部，这种封闭式结构使浮子在测量时受外界影响小，因此精度较高。该测量仪在出厂标定后，即不必再进行标定，提高了测量的准确度。该测量仪还具有使用方便、适应范围大、量程大的优点。该测量仪的测量位移范围是90～15000mm，测量位移分辩率为0.1mm，位移重复精度是0.2mm，测量位移误差是±1mm，密度测量精度是万分之五，密度测量灵敏度是万分之二，密度测量范围是0.69～1.2Kg/m2。
附图说明：图1是具体实施方式的结构示意图，图2是图1的C-C剖视图，图3是沿波导管7返回的差动脉冲的波形图。
具体实施方式：本实施方式由传感器1、磁性的密度浮子2、硬质管3、筒5、链条6、磁性的液面浮子13、磁性的沉积水液面浮子15、微计算机11和显示器12组成。筒5是上下封闭的圆柱体结构，在筒5侧壁的上端开有上通孔5-1，在筒5侧壁的下端开有下通孔5-2，在下通孔5-2中设有堵头5-3，在测量时可将堵头5-3拔下，将筒5伸至被测液体中，液体即可通过下通孔5-2和上通孔5-1将筒5注满；还可将下通孔5-2用堵头5-3堵注，通过上通孔5-1注入液体。硬质管3垂直设置在筒5内部的中心处，中心开有通孔4的密度浮子2套在硬质管3的外面，密度浮子2能沿硬质管3上下移动。在密度浮子2的周围均匀分布有三根链条6，三根链条6的内端分别固定连接在密度浮子2上以其轴线上一点为圆心的同一圆周上的三个等分点A1、A2和A3上，三根链条6的外端固定连接在筒5内壁的同一高度的三个等分点B1、B2和B3上。液面浮子13为圆柱体结构，中心带有通孔14的液面浮子13位于密度浮子2的上方，液面浮子13套在硬质管3上，并能沿硬质管3上下移动。沉积水液面浮子15为圆柱体结构，中心带有通孔16的沉积水液面浮子15位于密度浮子2的下方，沉积水液面浮子15套在硬质管3上，并能沿硬质管3上下移动。传感器1由波导管7、激励器8、波导吸收器9和壳体10组成，壳体10固定连接在筒5的上方，波导吸收器9固定连接在筒5底部的上面，激励器8设置在壳体10内，波导管7的上端与激励器8相连接，波导管7的下端与波导吸收器9相连接，在壳体10内还设有微计算机11，微计算机11通过导线与显示器12相连接。工作时微计算机11定时输出一个定脉冲给激励器8，激励器8沿波导管7产生一个波动电磁场，波动电磁场在各磁性的浮子处同浮子磁场作用产生差动脉冲，此差动脉冲再沿波导管7返回，由微计算机11接收，从而可以测量各浮子至激励器8的距离。
Claims (7)
1、磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪，它包含有传感器(1)、磁性的密度浮子(2)和硬质管(3)，中心开有通孔(4)的密度浮子(2)套在硬质管(3)的外面，密度浮子(2)能沿硬质管(3)上下移动，其特征在于它还包含有筒(5)、链条(6)和磁性的液面浮子(13)，硬质管(3)垂直设置在筒(5)内部的中心处，至少两根链条(6)的内端与密度浮子(2)固定连接，链条(6)的外端固定连接在筒(5)的内壁上，链条(6)在密度浮子(2)周围均匀分布，中心带有通孔(14)的液面浮子(13)位于密度浮子(2)的上方，液面浮子(13)套在硬质管(3)上并能沿硬质管(3)上下移动。
2、根据权利要求1所述的磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪，其特征在于它还包含有磁性的沉积水液面浮子(15)，中心带有通孔(16)的沉积水液面浮子(15)位于密度浮子(2)的下方，沉积水液面浮子(15)套在硬质管(3)上并能沿硬质管(3)上下移动。
3、根据权利要求1、2所述的磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪，其特征在于筒(5)是上下封闭的圆柱体结构，在筒(5)侧壁的上端开有上通孔(5-1)，在筒(5)侧壁的下端开有下通孔(5-2)，在下通孔(5-2)中设有堵头(5-3)。
4、根据权利要求1、2所述的磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪，其特征在于在密度浮子(2)的周围均匀分布有三根链条(6)，三根链条(6)的内端分别固定连接在密度浮子(2)上以其轴线上一点为圆心的同一圆周上的三个等分点A1、A2和A3上，三根链条(6)的外端固定连接在筒(5)内壁的同一高度的三个等分点B1、B2和B3上。
5、根据权利要求1所述的磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪，其特征在于液面浮子(13)为圆柱体结构。
6、根据权利要求2所述的磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪，其特征在于沉积水液面浮子(15)为圆柱体结构。
7、根据权利要求1、2所述的磁致伸缩式液体液位、密度及质量测量仪，其特征在于传感器(1)由波导管(7)、激励器(8)、波导吸收器(9)和壳体(10)组成，壳体(10)固定连接在筒(5)的上方，波导吸收器(9)固定连接在筒(5)底部的上面，激励器(8)设置在壳体(10)内，波导管(7)的上端与激励器(8)相连接，波导管(7)的下端与波导吸收器(9)相连接，在壳体(10)内还设有微计算机(11)，微计算机(11)通过导线与显示器(12)相连接。
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