CN1667372A - 任意容器内液体量测量装置 - Google Patents

Abstract

任意形状容器内液体量测量装置，是将液深传感器敏感元件置于任意形状容器之内，液深传感器与液深传感器模数转换器、存储程序数字计算机、数显装置用电路顺序连接而成。测量装置的存储程序计算机存有序列容(体)积数据和与它对应的液深数值域的上下限序列数据，测量装置用测量出的即时液深数据，使用比对方法寻找到与之对应的容(体)积数据，即得出测量结果。

Description

任意容器内液体量测量装置

本发明涉及一种容器内液体量测量装置，特别涉及一种任意形状容器内液体量的测量装置。

现有的容器内液体量测量装置，都是将液深传感器的敏感元件置于被测液体所在的容器之内，而液深传感器与液深传感器配套模数转换器、存储程序数字计算机、数字显示装置等用电路顺序连结而成。它有一个特点，就是要求容器及容器内液体所占空间，是一个以液体深度为高的柱体。这样，底面积可预先实测获得，液体的深度，可由计算机对液深传感器配套模数转换器采集获得，计算机将这两个数相乘即可求得测量欲得的容积(或体积)数。如果容器及容器内液体所占空间不是一个以液深为高的柱体，现有的容器内液体量测量装置，就完不成这一测量工作。然而现实生活、生产中有很多这样的实际问题要解决，比如车船上的油箱、火车上的液体罐、拉油的汽车油罐等容器，绝大部分都不是以液深为高的柱体。运输和交易中又需要知道这些容器中液体的数量，特别是在有的加油站售油“缺斤短两”时，买油人很想有一种工具能测量所买油的实际数量。

本发明的目的就是为了提供一种新的容器内液体量的测量装置，不管容器是何种形状，都能完成对容器内液体数量的测量，以满足社会上的需求。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

和现有的容器内液体量测量装置相同的是：也是将液深传感器的敏感元件置于被测液体所在的容器内，而液深传感器与液深传感器配套模数转换器、存储程序数字计算机、数字显示装置等用电路顺序连接而成。这里所说的容器是指需要测量其内液体数量的油箱、水池、罐装车的液体罐等等；所说的液深传感器是指可以将液体深度的量转换为电阻、电容、电压、电流等电量的器件；所说的液深传感器配套模数转换器是指输出为电压、电流、电阻、电容的液深传感器，分别配以电压—数字量、电流—数字量、电阻—数字量、电容—数字量的转换器。所说的计算机，应该说所有的存储程序的计算机都可以用，但大多使用单片机或者带有扩展存储器的单片机。所说的数显装置，用常用的数显装置即可。

和现有的容器内液体量测量装置的不同之处，即本技术方案的特征是：

1、本任意形状容器内液体量测量装置所用的容器可以不是，也可以是以液体深度为高的柱体。就是说可以是任意形状的；

2、存储程序计算机还存储有一组序列容积(或体积)数据。这组数据是以一个容积(或体积)单位为计量单位，计量本测量装置容器内，由零到注满容器的液体所获得的、具有一定间距的全部数据，并按顺序排列。例如，一个容器注满需500毫升液体，那么间距为1毫升的序列数据为0、1、2、3……500等501个顺序排列的数据，间距为5毫升的序列数据为0、5、10、15……500等101个顺序排列的数据；

3、存储程序计算机还存储有一组序列液深数值域上下限数据。所说的液深数值域，是上述序列容(体)积数据中各个数为中心数的、以一个间距为大小的容(体)积数值域在测量中所对应的表示液深数据的数值域。

一个容(体)积数据，例如5毫升，除了表示液体的量为整整5毫升之外，还是以等于或大于4.5毫升且小于5.5毫升这个范围内所有数据(5毫升除外)的近似值。这个以等于或大于4.5毫升且小于5.5毫升所有的数的集合就是一个容积数值域，即一个为5毫升所在的、以1毫升间距为大小的容积数值域。而5毫升可称为这个数值域的中心数。等于或大于5毫升且小于6毫升的容积数值域也叫做为5毫升所在的以1毫升间距为大小的容积数值域。但这样分使测量精度较低，如果序列容积数据的间距为5毫升，则5毫升所在容积数值域是等于或大于2.5毫升且小7.5毫升范围内所有容积数据的集合，5毫升就是这个数值域的中心数。

当容器中的液体量是某一个容(体)积数据时，在进行本技术方案的液体量的测量中，与液深传感器配套的模拟转换器就输出一个相应的数，这个数不一定就是液体这时实际的深度数，但它都是一个随液体深度变化而相对应变化的数，所以，我们把它叫做表示液深的数。当容器内液体在一个容(体)积数值域上下限之间变化时，与液深传感器配套的模数转换器输出的数据，也在一个范围内相应地变化，这个变化的范围就是与这个容(体)积数值域相对应的，表示液深数据数值域。

每一个表示液深数据的数值域都有它的上限数和下限数，而上一个数值域的下限数就是下一个数值域的上限数，将这些既是上限数又是下限数的数按顺序排列，就是序列液深数值域上下限数据。

4、存储程序数字计算机还存储有在测量中执行的程序：

a)起始；

b)在程序起始之后，采集由液深传感配套模数转换器即时输出的表示液深的数据；

c)用表示液深的数，与一个表示液深数据数值域上下限数比较的方法，依次寻找采集的数在哪一个表示液深数据的数值域之内，直到找到为止；

就是说用采集的数与第一个表示液深的数值域的上下限数比较，比较可以用“上限数＞采集的数≥下限数”，有时也可用“上限数≥采集的数＞下限数”的公式，如果符合公式要求，则可认定采集的数就在第一个数值域之内，停止寻找，如果不符合公式要求，则用同样的方法来确认采集的数是否在第2个、第3个……表示液深数据的数值域之内，直至找到为止。

d)将被寻找到的表示液深数的数值域所对应容(体)积数值域的中心数，从存储器存的序列容(体)积数据中提取出来；

e)将提取出来的容(体)积数显示，同时更换掉数显装置原保持的数，并保持新显示的数；

f)返回至b步骤—重新采集表示液深的数。根据需要，也可以延续一段时间再返回b步骤。

在被测液体的温度发生变化时，被测液体及接触液体的敏感元件的物理参数，也会相应地发生变化，因而导致对液体深度的测量产生误差。为了提高测量的准确度，本任意形状容器内液体量测量装置，需增加温度变化而引起液深测量误差的校正装置。增加这个校正装置所增加的硬件，有温度传感器和温度传感器配套模数转换器，其联结关系是将温度传感器的敏感元件置于被测液体所在的容器内，而温度传感器与温度传感器配套模数转换器、存储程序数字计算机用电路顺序连接。所说的温度传感器是指将温度量转换为电量的器件。校正装置还包括在存储程序数字计算机中存有如下内容：

(1)序列温度数值域上下限数据，它是将被测液体可能遇到的温度范围分成若干个数值域，温度变化引起的误差大就多划分几个，反之就少划分几个，每个数值域都有上限数、下限数，上一个数值域的下限数也是下一个数值域的上限数，将这些既是上限数，又是下限数的数顺序排列起来，就是序列温度数值域上下限数据。

(2)序列温度数值域中，各个温度数值域所对应的液深量校正系数，顺序排列而成的序列液深量校正系数。要得出这一序列校正系数，先确是一个可参照的标准温度(比如10℃)，再在容器内注入一定量的液体，在标准温度时测出液深数a，然后选一个温度数值域的中心数(比如20℃)测量容器内同样多的液体的深度数b，若 $\frac{a}{b}=n,$ n就是以20℃为中心数的温度数值域所对应的液深量校正系数，用这一方法求出每一个温度数值域各自对应的液深量校正系数，将它们顺序排列就得出序列液深量校正系数。

(3)校正液深量误差的程序，此程序在执行时嵌入上述测量过程执行程序的b步骤与c步骤之间运作：

i)在采集表示液深的数据之后，采集温度传感器配套模数转换器即时输出温度数，现在的温度传感器配以模数转换器，如果加上显示装置就是一个数字式温度计。所以，模拟转换器输出的数字就是实际的温度数。当然，也有模数转换器输出的数字就不符合实际温度数，只是一个随温度变化而相应变化的数，我们可以叫做表示温度变化的数，在使用时最好选择上一种。

ii)用采集的温度数，与一个温度数值域上下限数比较的方法，依次寻找采集的数在哪一个温度数值域之内，直到找到为止。

iii)将找到的温度数值域所对应的液深量较正系数，与采集的表示液深的数相乘获得新的、较准确的表示液深的数，之后接着进行上述测量过程执行程序的c步骤运作。

从以上的叙述看，本技术方案能够产生积极的技术效果，如果在生产、生活中遇到容器(如油罐车油罐之类)内液体需要测量它的容(体)积数，不管容器是何种形状，用本技术方案都可以得以解决。

下面结合附图通过实施例——油罐车油罐内石油量测量装置，对技术方案作详细说明：

图1是本技术方案的器件结构方框图。

图2是本技术方案测量过程的程序流程图。

图3是本技术方案带温变引起液深误差校正装置的测量程序流程图。

图1中标号10表示任意形状的容器，即本实施例的油罐，此油罐虽然是一个园柱体，但却是一个躺着的园柱体，因此不是以液深度为高的柱体，须使用本技术方案，来解决这种油罐内石油量的测量问题。

图1中液深传感器敏感元件11置于油罐内便于测量液深的部位，敏感元件11与液深传感器电路部分12连结，传感器电路部分12的输出端和液深传感器配套模数转换器13的模拟量输入端连结；液深传感器配套模数转换器13的输出端与存储程序数字计算机14的I/o接口相连，而存储程序数字计算机14的另一个I/o接口与数显装置15相连；图1中标号21是表示置于油罐内底部的温度传感器的敏感元件。它与温度传感器电路部分22相连，温度传感器电路部分22与温度传感器配套模数转换器23的模拟量输入端相连。温度传感器配套模数转换器输出端与存储程序数字计算机的I/o端连接。以上这些器件及它们之间电路结构关系都是已有技术，不必作更详细的介绍。

本实施例存储器所存的几组序列数据的设计和实测：

(1)序列容积数据的设计：假设油罐汽车的油罐的总容量为2000升，误差小于1升，计量灵敏度为1升，那么，就可以确定每一个容积数值域的大小为1升，各数值域的中心数的间隔为1升，各个数值域中心数顺序排列起来：0、1、2、3……2000共2001年以升为单位的数，即是所求的序列容积数据。

(2)实测获得序列液深数值域上下限数据：以上述序列容积数据中的各个数为中心数，划分的容积数值域为2001个(其中以0和2000为中心数的容积邻域的大小，只有其它数值域的一半大，因为允许误差1升，所以仍将它们按数值域对待)，这2001个容积数值域的上下限数0、0.5、1.5、25……、1999.5、2000共2002个数，当油罐中的石油为这2002个数的各个数时，本实施例的液深传感器配套的模数转换器，就会输出相应的2002个表示液深的数，即2001个容积数值对应的液深数值域的上下限数，将其顺序排列起来，就是所求的序列液深数值域上下限数据。

(3)序列温度数值域上下限数据的设计：考虑到石油受环境温度变化的范围一般为-10℃～40℃，根据实验情况看，以5℃为一个温度数值域较合适，将这一温度范围划分为以-10、-5、0、5、……40共11个数为中心数的11个温度数值域，它们的上下限数-12.5、-7.5、-2.5、2.5、……、42.5共12个数，这就是序列温度值上下限数据。

(4)实测计算获得，序列温度数值域所对应的序列液深量校正系数：首先选定一个参照的标准温度数，比如说选常温的15℃，在油罐中注入一定量的石油，在石油温度为15℃时测量液深传感器配套模数转换器输出的即时数为a，在温度上升至25℃时，输出的即时数为b，设 $\frac{a}{b}=n,$ 就可以说，以25℃为中心数的数值域所对应的液深量校正系数为n，而以15℃为中心数的数值域所对应的液体量校正系数为0，用这个方法分别实测计算出上述11个温度数值域各自对应的液深量校正系数，这些校正系数顺序排列，即成为序列液深量校正系数。

用实测方法，来获得序列液深数值域上下限数据和序列液深量校正系数，虽然工程量很大，但只要获得一个油罐内石油量测量装置的这些数据，千万个同一型号的油罐车，使用的油罐内石油量测量装置，都可以使用这些数据，而不必再去实测获得。

本实施例所使用的测量过程执行的程序步骤和校正液深量误差的程序步骤，与以上叙述的完全相同，不必赘述。

Claims (2)

1、一种将液深传感器的敏感元件置于被测液体所在的容器之内，而液深传感器与液深传感器配套模数转换器、存储程序数字计算机、数字显示装置用电路顺序连结而成的容器内液体量测量装置，其特征是：容器可以是任意形状的，并且存储程序数字计算机还存储有如下内容：

(1)一组序列容积(或体积)数据，这组数据是以一个容(体)积单位为计量单位，计量本装置的容器内由零到注满容器的、液体所获得的有一定间距的全部数据，并按顺序排列；

(2)一组序列液深数值域上下限数据，所说的液深数值域是上述序列容(体)积数据中各个数据为中心数的、以一个间距为大小的容(体)积数值域在测量中所对应的表示液深数据的数值域；

(3)测量过程中执行的程序：

a)起始；

b)在起始之后，采集由液深传感器配套模数转换器即时输出的表示液深的数据；

c)用表示液深的数与一个表示液深数据数值域上下限数比较的方法，依次寻找采集的数在哪一个表示液深数据数值域之内，直到找到为止；

d)将被寻找到的表示液深数据数值域所对应的容(体)积数值域的中心数，从存储器存的序列容(体)积数据中提取出来；

e)将提取出来的容(体)积数显示，同时更换掉数显装置原保持的数，并保持新显示的数；

f)返回b步骤——重新采集表示液深的数。

2、权利要求1所述的任意形状容器内液体量测量装置，其特征是：带有温度变化引起液深测量误差的校正装置，此校正装置是将温度传感器的敏感元件置于被测液体所在容器内，而温度传感器与温度传感器配套模数转换器、存储程序数字计算机用电路顺利连结而成，并且存储程序数字计算机还存储有如下内容：

(1)序列温度数值域上下限数据，此序列数据是将被测液体可能遇到的温度范围，分成若干个温度数值域的上下限数顺序排列组成的；

(2)序列温度数值域中，各个温度数值域所对应的液深量校正系数顺序排列而成的序列液深量校正系数；

(3)校正液深量误差程序，此程序在执行时嵌入权利要求1所述程序的b步骤与c步骤之间运作：

i)在采集表示液深的数据之后，采集温度传感器配套模数转换器即时输出的温度数；

ii)用采集的温度数，与一个温度数值域上下限比较的方法，依次寻找采集的数在哪一个温度数值域之内，直到找到为止；

iii)将找到的温度数值域所对应的液深量校正系数，与采集的表示液深数据相乘获得新的、较准确的表示液深数，之后接着进行权利要求1所述的c步骤运作。

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