CN202648730U - 液体容积传感器 - Google Patents

Abstract

液体容积传感器，涉及传感器技术领域。本实用新型克服了现有液体容积测量方法存在的缺陷。本实用新型的阀体内设置有沿水平方向的液体流通管路，该液体流通管路的入液口和出液口均设置在阀体的侧壁上，液体流通管路的中设置有垂直向下凹的凹槽，入液口与计量筒的底部出口连通，电磁阀固定在阀体上，用于控制阀体的液体流通管路的通或断，微压传感器的探头嵌入阀体的侧壁上，用于测量凹槽内的压力信号，所述微压传感器的探头与阀体侧壁之间密封。本实用新型采用V/F变换器对测量的压力信号进行处理，并采用温度补偿电路对V/F变换器进行补偿。本实用新型适用于对喷洒作业的设备的每次喷洒液体的容积进行测量。

Description

液体容积传感器

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，具体涉及到测量液体容积的传感器技术领域。 

背景技术

现有液体容积计量的办法常用的容器测量方法、称重测量换算方法和采用流量传感器测量这三种方法。这三种方法中： 

1、容器测量方法，是通过将液体装入带有刻度标记的容器中，然后采用人眼观察的读取刻度获得测量结果，该种方法不但测量精度不高，而且受测量操作人员的状态影响很大。并且该种液体容积测量方法还不容易与现有自动控制设备或方法结合使用。 

2、称重测量换算方法，是通过精密的称重仪器测量获得被测液体的重量，然后通过数学手段计算获得，该种方法的测量结果受称重仪器精度的影响较大，并且液体的密度根据温度是在变化的，而在计算过程中实用的是常用的密度参数，这也会影响最终测量结果。另外，采用该种方法测量液体容积时，需要采用容器来盛装待测液体，该种方式对于需要连续多次测量不同液体容积的场合，每次测量完液体容积之后，都需要将被测液体排出，如果采用将容器取下倒出测量完容积的液体，然后再将容器放回到称重仪器上测量下一批液体的方式，每次重新将容器放到称重仪器上，都需要进行一次调零操作，比较麻烦。而如果采用在容器上安装排放液体的结构的方式能够避免上述方法存在的缺陷，但是，随之又会产生新的问题，即：排放液体的装置需要延伸到称重仪器的称重面之外，该种结构会影响容器的重心，进而影响测量重量的精度，即：不能够保证测量液体容积的精度。 

3、采用流量传感器测量方法，该种方法测量的精度比较高，但是成本也比较高，并且需要被测量液体的有一定的流速、且压力稳定，如果压力不稳定、或者液体中参杂有气泡时均会严重影响测量结果。 

实用新型内容

本实用新型为了克服上述现有液体容积测量方法存在的缺陷，设计了一种适用于对非腐蚀性液体的容积精确计量的液体容积传感器。 

本实用新型所述的液体容积传感器包括计量筒、阀体、电磁阀和微压传感器组成，控制阀体内设置有沿水平方向的液体流通管路，该液体流通管路的入液口和出液口均设置在阀体的侧壁上，液体流通管路的中间设置有垂直向下凹的凹槽，该阀体的入液口与计量筒的底部出口连通，电磁阀固定在阀体上，用于控制阀体的液体流通管路的通或断，微压传 感器的探头嵌入阀体的侧壁上，用于测量凹槽内的压力信号，所述微压传感器的探头与阀体侧壁之间密封。 

所述入液口处可以设置有螺纹，入液口与计量筒底部之间采用螺纹连接方式连接。

所述阀体的液体流通管路的结构可以为：该液体流通管路由入液段、出液段、排液段组成，所述入液段和出液段相互垂直，并且与液体流通管路中的凹槽相对应，入液段的末端与出液段连通，出液段的顶端设置有电磁阀安装腔，该电磁阀安装腔的顶部设置有台肩用于固定电磁阀，该电磁阀安装腔的底部与排液段的首端连通，所述入液段的首端为入液口，所述排液段的末端为出液口；所述电磁阀固定在阀体上，并且该电磁阀的推力杆的末端延伸至电磁阀安装腔，用于封堵出液段的顶端，进而隔断入液段和排液段。 

上述出液段的首端可以高出电磁阀安装腔的底部，且出液段首端的外径小于电磁阀安装腔的内径，使得出液段首端外侧壁与电磁阀安装腔的内侧壁之间形成环形凹槽，在该环形凹槽的底面设置有一个或多个排液孔，所述一个或多个排液孔与排液段连通。 

在电磁阀安装腔的侧壁上还可以设置有一个或多个侧排液孔，该一个或多个侧排液孔与排液段连通。 

上述一个或多个侧排液孔位于同一高度，且所述侧排液孔的最低位置高于出液段的首端的高度。 

上述电磁阀的结构可以包括电磁铁、动铁芯、橡胶垫、弹簧和壳体，所述壳体的中心设置有推力杆活动腔，所述电磁铁固定在推力杆活动腔的顶部，推力杆活动腔内设置有动铁芯，所述动铁芯和电磁铁之间设置有弹簧，动铁芯即为电磁阀的推力杆，所述动铁芯底部端面固定有橡胶垫，该橡胶垫用于封堵出液段的顶部。 

本实用新型还可以包括测量电路，所述测量电路包括运算放大器、V/F变换器和温度补偿电路，微压传感器输出的压力信号经运算放大器放大之后发送给V/F变换器，所述V/F变换器输出频率信号作为该液体容积传感器的输出信号，温度补偿电路输出补偿信号给V/F变换器。 

上述测量电路可以固定在阀体的外侧壁上。 

本实用新型还可以包括显示设备，该显示设备通过数据线与测量电路的显示信号输出端连接。 

本实用新型适用于对非腐蚀性液体的容积精确计量，其测量范围可以根据需要选择相应的微压传感器的测量方法以及计量筒的容积。本实用新型所述的阀体结构更适用于测量0至1升的液体，尤其是在测量0至500毫升体积的液体时，误差能够达到小于1%。 

本实用新型采用计量筒收集带测量的液体，适用于对喷洒作业的设备的每次喷洒液体的容积进行测量，例如，可以对喷油器的每次喷油量进行计量。 

附图说明

图1是本实用新型所述的液体容积传感器的一种结构示意图。 

图2是具体实施方式十三所述的测量电路的原理示意图。 

图3是具体实施方式七至十所述的阀体3的结构示意图。 

图4是图3的俯视图。 

图5和图6是微压传感器1的探头的两种安装方式的示意图。 

图7和图8是具体实施方式十所述的阀体结构在排液过程中的液体流向的示意图。 

图9和图10是排液过程结束时，阀体5内部存留液体的状态示意图。 

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的液体容积传感器包括计量筒7、阀体3、电磁阀6和微压传感器组成，控制阀体3内设置有沿水平方向的液体流通管路，该液体流通管路的入液口和出液口均设置在阀体3的侧壁上，液体流通管路的中间设置有垂直向下凹的凹槽3-10，该阀体3的入液口与计量筒7的底部出口连通，电磁阀6固定在阀体3上，用于控制阀体3的液体流通管路的通或断，微压传感器1的探头嵌入阀体3的侧壁上，用于测量凹槽内的压力信号，所述微压传感器1的探头与阀体侧壁之间密封。 

所述微压传感器1的探头的安装方式，可以在所述阀体3的侧壁上开设一个传感器安装孔2，该传感器安装孔2贯穿所在侧壁并且与液体流通管路中的凹槽3-10连通，微压传感器1的探头嵌入该安装孔2内，用于测量入液口侧液体流通管路内的压力，所述微压传感器1的探头与所述安装孔2之间密封。 

本实施方式中，所述所述微压传感器1的探头与所述安装孔2之间密封可以采用密封胶圈实现。 

本实施方式的工作原理为：在使用时，计量筒7用于收集待测液体，待测液体流入阀体3的液体流通管路中，嵌入在该管路中的微压传感器测量获得液体的压力，根据该压力计算获得被测液体容积参数。在测量过程中，通过电磁阀阻断阀体内的液体流通管路，此时，液体流通管路的凹槽3-10与入液口连通，即：与计量筒7连通。当测量完毕时，通过控制电磁阀开通液体流通管路，使得被测液体从出液口流出，此时，微压传感器所在凹槽3-10内仍留有液体，即：微压传感器在测量和待测量两种状态都是浸在液体中的，此时微压传感器测量的信号为初始信号，即为：待测液体容积为零的对应的参数。 

本实施方式中的电磁阀6可以采用现有各种截断阀来实现，控制方式可以采用脉冲控 制方式。 

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的液体容积传感器中的计量筒7的进一步限定，本实施方式中，所述计量筒7是横截面为圆形、椭圆形、矩形或者多边形的直筒形结构。 

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的液体容积传感器中的计量筒7的进一步限定，本实施方式中，所述计量筒7的底部低于或等于阀体3的液体流通管路的最底位置。 

本实施方式中，当计量筒7的底部低于阀体3的液体流通管路的最底位置的时候，更适用于测量油类液体，因为有时，待测油类液体中含有杂质，计量筒7低于阀体3的液体流通管路的最底位置的部分可以用于收集油类液体中沉积的杂质，能够有利于保持阀体3内液体流通管路的清洁，进而提高液体容积传感器的使用寿命。 

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一或二任意一个实施方式所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述入液口与计量筒7的底部通过焊接的方式固定连接。 

本实施方式中的入液口与计量筒7底部采用焊接的方式固定连接，使二者之间实现绝对的密封连接，密封效果好，有助于提高液体容积的测量精度。 

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一或二任意一个实施方式所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述入液口处设置有螺纹，入液口与计量筒7底部之间采用螺纹连接方式连接。 

本实施方式在入液口处设置有螺纹，用于与外部实现可拆卸的紧密连接。此时，该入液口与计量筒7底部的出液口通过螺纹直接连通，或者通过带有螺纹的管件实现连接。 

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一至三任意一个实施方式所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述微压传感器1的探头的探测面垂直于水平面。 

本实用新型中，所述微压传感器1的探头的探测面可以平行与水平面，安装方式参见图5所述，即：传感器安装孔2与凹槽3-10同轴设置，采用该种安装方式，阀体3的加工工艺简单方便。而本实施方式采用的是使微压传感器1的探头的探测面垂直于水平面，安装方式参见图6所示，即：传感器安装孔2的轴线垂直于凹槽3-10的轴线，该种安装方式能够有效的避免在液体注入计量筒7时产生的垂直向下的压力冲击，进而有效的减轻了在注入液体时所产生的冲击力对微压传感器1的影响，提高了液体容积测量的稳定性和准确性。 

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一至六任意一个实施方式所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述阀体3的液体流通管路由入液段3-9、出液段3-7、排液段3-2组成，所述入液段3-9和出液段3-7相互垂直，并且与液体流通管路中的凹槽3-10相对应，入液段3-9的末端与出液段3-7连通，出液段3-7的顶端设置有电磁阀安装腔3-5，该电磁阀安装腔3-5的顶部设置有台肩3-4用于固定电磁阀，该电磁阀安装腔3-5的底部与排液段3-2的首端连通，所述入液段3-9的首端为入液口，所述排液段3-2的末端为出液口；所述电磁阀6固定在阀体3上，并且该电磁阀6的推力杆的末端延伸至电磁阀安装腔3-5，用于封堵出液段3-7的顶端，进而隔断入液段3-9和排液段3-2。 

本实施方式中所述的液体流通管路中的各个腔的首端和末端是按照测量时液体的流向定义的，即：液体流入端为首端，液体流出端为末端。 

本实施方式设置了阀体3内液体流通管路的具体结构，参见图2所示，该种结构在测量液体容积的过程中，液体的流向参见图1所示，在测量完成时，排出被测液体之后，入液段3-9内、凹槽3-10和出液段3-7内仍充满液体，使得在下一次测量之前，能够有效保证微压传感器的探头处的压力的稳定性，进而能够获得可靠的零点数据，以提高测量精度；此外，该种结构还能够有效的保证在注入待测液体时、有效的减小微压传感器探头处的压力的突变，进而尽量保证该处压力成稳定上升的状态，提高测量的稳定性。 

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式七所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述出液段3-7的首端高出电磁阀安装腔3-5的底部，且出液段3-7首端的外径小于电磁阀安装腔3-5的内径，使得出液段3-7首端外侧壁与电磁阀安装腔3-5的内侧壁之间形成环形凹槽3-6，在该环形凹槽3-6的底面设置有一个或多个排液孔3-8，所述一个或多个排液孔3-8与排液段3-2连通。 

本实施方式中，限定了电磁阀安装腔3-5与排液段3-2之间通过一个或多个排液孔连通，能够根据排液速度的要求，设定排液孔的直径以及排液孔的数量。 

具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式八所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，在电磁阀安装腔3-5的侧壁上还设置有一个或多个侧排液孔3-3，该一个或多个侧排液孔3-3与排液段3-2连通。 

本实施方式在具体实施方式八的基础之上增加了侧面的侧排液孔3-3，增加了排液孔的数量，提高了排液的速度。 

由于采用多个个排液孔对应的多个排液通道同时排液，液体从一个较粗的管道中排出，然后通过多个细管道排处，进而保证了排液流量的稳定性，进而保证微压传感器的探头处 压力的平滑稳定的变化。 

具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式九所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述一个或多个侧排液孔3-3位于同一高度，且所述侧排液孔3-3的最低位置高于出液段3-7的首端的高度。 

本实施方式进一步限定了侧排液孔3-3的高度，即：所有侧排液孔3-3的最低位置高于出液段3-7首端的高度，实际加工时，根据具体阀体的尺寸来设计，原则上是在电磁阀安装腔3-5内越高越好。 

本实施方式中，通过限定侧排液孔3-3的高度，实现了控制排液过程中液体的流通管路，参见图7所示，当开始排出液体时，电磁阀开启，液体从排液段3-2流入到电磁阀安装腔3-5，并分别通过电磁阀安装腔3-5底部的排液孔3-8和侧面的侧排液孔3-3分成多个支路排入到排液段3-2内，使得液体液面稳速降低，进而保证微压传感器1的探头处压力能够匀速下降。当液体的液面降低到侧排液孔3-3之下时，参见图8所示，液体仅通过位于电磁阀安装腔3-5底部的排液孔3-8排出，降低了排液速度，进而降低了微压传感器1的探头处压力的变化速度，使微压传感器1的探头所在位置的压力缓慢降低，直到液面降低到出液段3-7首端的高度，停止排液，此时，阀体3内部液体的存留状态参见图9和图10所示，微压传感器1的探头处压力的恒定，由于前面压力变化已经很缓慢，因此该微压传感器1能够很快恢复到稳定状态。 

微压传感器在测量压力的过程中，如果所测量的压力变化速度过快，会使微压传感器处于震荡状态，并且所述微压传感器需要较长的时间才能够从这种震荡状态回复的常态。如果在震荡状态下进行测量，会严重影响测量的准确性，因此，如要保证每次测量的准确性，就需要等待较长的时间，待微压传感器恢复到常态之后，才能够进行下一次的测量。 

本实施方式所述的结构，能够有效的控制排液过程中微压传感器所在环境的压力变化的速度，并且在将近排液结束的阶段，进一步降低了排液速度，即：降低了压力变化速度，在实际加工时，可以根据实际需要，通过设置排液孔3-8的数量和侧排液孔3-3的数量来控制排液速度的变化，进而保证在每次测量完液体容积的排液过程结束时，微压传感器仍处于稳定状态，进而能够尽快实现下一次准确的测量。因此，本实施方式所述的结构更适用于连续多次测量的环境中使用。 

具体实施方式十一：本实施方式是对具体实施方式七至十任意一个实施方式所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述电磁阀6包括电磁铁、动铁芯4、橡胶垫、弹簧6和壳体，所述壳体的中心设置有推力杆活动腔，所述电磁铁固定在推力杆活动腔的顶部，推力杆活动腔内设置有动铁芯4，所述动铁芯4和电磁铁之间设置有弹簧6， 动铁芯4即为电磁阀6的推力杆，所述动铁芯4底部端面固定由橡胶垫，该橡胶垫用于封堵出液段3-7的顶部。 

本实施方式中，具体限定了电磁阀6的结构，上述结构中，采用弹簧6将橡胶垫压紧在出液段3-7的顶端，进而使得液体不能够流入到排液段3-2内，实现测量的目的，当测量完毕时，通过控制电磁铁产生强磁场力，吸引动铁芯4上拉，进而使得橡胶垫抬起，使出液段3-7和排液段3-2连通，使液体从出液段3-7流入到排液段，达到排除计量筒7内液体的目的。 

当采用本实施方式所述的液体容积传感器测量油品时，橡胶垫可以采用耐油橡胶制作，进而提高橡胶垫的耐用性。 

具体实施方式十二：本实施方式是对具体实施方式十一所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述动铁芯4的顶部设置有凹槽，所述弹簧6的末端嵌入到在凹槽内。 

本实施方式在动铁芯4的顶部设置了凹槽，用来嵌入弹簧6，进而达到限位的作用，使得弹簧6能够始终保持延其轴线方向伸缩，进而控制动铁芯4沿弹簧6的轴线方向做一维直线运动，保证在弹簧6的压力下、位于动铁芯4末端的橡胶垫与出液段3-7顶端紧密接触。 

本实施方式中，还可以在电磁铁的底部设置弹簧限位装置，进而限制弹簧6上端的位置。 

具体实施方式十三：本实施方式是对具体实施方式一至十二任意一个实施方式所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中所述的液体容积传感器还包括测量电路，所述测量电路包括运算放大器8、V/F变换器9和温度补偿电路10，微压传感器输出的压力信号经运算放大器8放大之后发送给V/F变换器9，所述V/F变换器9输出频率信号作为该液体容积传感器的输出信号，温度补偿电路10输出补偿信号给V/F变换器9。 

本实施方式增加了测量电路，所述测量电路的结构参见图2所示。所述测量电路用于将微压传感器测量获得的信号进行放大，并转换成频率信号作为该液体容积传感器的输出信号，该频率信号可以直接输出给显示器用于显示输出或者输出给需要该数据测计算机等制备使用。 

本实施方式所增加的测量电路可以与微压传感器固定在一起，直接输出频率信号，方便使用和调试。 

具体实施方式十四：本实施方式是对具体实施方式十三所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中，所述测量电路固定在阀体3的外侧壁上。 

本实施方式中，可以采用螺钉固定的方式实现，例如：可以在阀体3的侧壁上设置两个固定孔3-1，通过两个螺钉将测量电路的电路板固定在阀体3的外侧壁上既可，该种结构能够缩短了微压传感器的信号传输线路长度，提高了微压传感器的测量准确性和可靠性。 

具体实施方式十五：本实施方式是对具体实施方式十三所述的液体容积传感器的进一步限定，本实施方式中增加了显示设备11，该显示设备通过数据线与测量电路的显示信号输出端连接。 

本实施方式增加了显示设备11，测量电路将测量结果发送给该显示设备11显示输出，可以在测量液体的过程中实时获得被测液体的容积。 

Claims (10)

1.液体容积传感器，其特征在于它包括计量筒（7）、阀体（3）、电磁阀（6）和微压传感器组成，控制阀体（3）内设置有沿水平方向的液体流通管路，该液体流通管路的入液口和出液口均设置在阀体（3）的侧壁上，液体流通管路的中间设置有垂直向下凹的凹槽（3-10），该阀体（3）的入液口与计量筒（7）的底部出口连通，电磁阀（6）固定在阀体（3）上，用于控制阀体（3）的液体流通管路的通或断，微压传感器的探头嵌入阀体的侧壁上，用于测量凹槽内的压力信号，所述微压传感器（1）的探头与阀体侧壁之间密封。

2.根据权利要求1所述的液体容积传感器，其特征在于，所述入液口处设置有螺纹，入液口与计量筒（7）底部之间采用螺纹连接方式连接。

3.根据权利要求1所述的液体容积传感器，其特征在于，所述微压传感器（1）的探头的探测面垂直于水平面。

4.根据权利要求1所述的液体容积传感器，其特征在于，所述阀体（3）的液体流通管路由入液段（3-9）、出液段（3-7）、排液段（3-2）组成，所述入液段（3-9）和出液段（3-7）相互垂直，并且与液体流通管路中的凹槽（3-10）相对应，入液段（3-9）的末端与出液段（3-7）连通，出液段（3-7）的顶端设置有电磁阀安装腔（3-5），该电磁阀安装腔（3-5）的顶部设置有台肩（3-4）用于固定电磁阀，该电磁阀安装腔（3-5）的底部与排液段（3-2）的首端连通，所述入液段（3-9）的首端为入液口，所述排液段（3-2）的末端为出液口；所述电磁阀（6）固定在阀体（3）上，并且该电磁阀（6）的推力杆的末端延伸至电磁阀安装腔（3-5），用于封堵出液段（3-7）的顶端，进而隔断入液段（3-9）和排液段（3-2）。

5.根据权利要求4所述的液体容积传感器，其特征在于，所述出液段（3-7）的首端高出电磁阀安装腔（3-5）的底部，且出液段（3-7）首端的外径小于电磁阀安装腔（3-5）的内径，使得出液段（3-7）首端外侧壁与电磁阀安装腔（3-5）的内侧壁之间形成环形凹槽（3-6），在该环形凹槽（3-6）的底面设置有一个或多个排液孔（3-8），所述一个或多个排液孔（3-8）与排液段（3-2）连通。

6.根据权利要求4或5所述的液体容积传感器，其特征在于，在电磁阀安装腔（3-5）的侧壁上还设置有一个或多个侧排液孔（3-3），该一个或多个侧排液孔（3-3）与排液段（3-2）连通。

7.根据权利要求6所述的液体容积传感器，其特征在于，所述一个或多个侧排液孔（3-3）位于同一高度，且所述侧排液孔（3-3）的最低位置高于出液段（3-7）的首端的高度。

8.根据权利要求4所述的液体容积传感器，其特征在于，所述电磁阀（6）包括电磁 铁、动铁芯（4）、橡胶垫、弹簧（6）和壳体，所述壳体的中心设置有推力杆活动腔，所述电磁铁固定在推力杆活动腔的顶部，推力杆活动腔内设置有动铁芯（4），所述动铁芯（4）和电磁铁之间设置有弹簧（6），动铁芯（4）即为电磁阀（6）的推力杆，所述动铁芯（4）底部端面固定有橡胶垫，该橡胶垫用于封堵出液段（3-7）的顶部。

9.根据权利要求1所述的液体容积传感器，其特征在于，它还包括测量电路，所述测量电路包括运算放大器（8）、V/F变换器（9）和温度补偿电路（10），微压传感器输出的压力信号经运算放大器（8）放大之后发送给V/F变换器（9），所述V/F变换器（9）输出频率信号作为该液体容积传感器的输出信号，温度补偿电路（10）输出补偿信号给V/F变换器（9）。

10.根据权利要求9所述的液体容积传感器，其特征在于，它还包括显示设备（11），该显示设备通过数据线与测量电路的显示信号输出端连接。 

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