CN204963898U - 一种多参数密度/液位仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多参数密度/液位仪，包括多个压力传感器、温度传感器、测杆、安装法兰、智能表头；智能表头内设置调理电路、多通道AD转换电路、以及CPU智能处理单元；多个压力传感器和温度传感器通过侧杆内的信号线连接信号调理电路，信号调理电路连接多通道AD转换电路，多通道AD转换电路连接CPU智能处理单元；CPU智能处理单元通过第一压力传感器和第二压力传感器测到的压力得到液体的密度。多参数密度/液位仪在制造过程中放入烘箱作温度补偿。多个压力传感器测到的压力采用最小二乘法线性拟合，温度传感器测到的温度采用三维曲面温度补偿算法进行修正。

Description

一种多参数密度/液位仪

技术领域：

本实用新型涉及液体测量仪器，具体涉及一种多参数密度/液位仪。

背景技术：

目前国内外市场上，用差压或压力原理只能制造单一参数的密度仪/液位仪，没有同时检测液体密度、液位、压力和温度等多参数的密度仪/液位仪。如需测量液位和介质温度的话，必须同时采用3台仪表配合来实现。这样一来，成本无疑会增加不少，安装的体积和空间也要求很高。这种一体化测量多个参数的密度仪/液位仪在国内外市场尚属空白。

实用新型内容：

本发明采用两个独立的压力传感器同时测量压力，分别记为P1和P2，用两个压力传感器测得的压力值相互做差，即可得到差压值DP=P1-P2，两只压力传感器的间距为H是已知固定值，因此被测介质的密度为ρ=(P1-P2)/gH。测量的同时也得到了压力值，根据压力值和计算得到的密度值，则测出介质的液位高度为h=P1/gρ,很好的解决了现有产品利用差压传感器只能测得差压值，而得不到压力值的尴尬，也解决了市场上现有的投入式液位仪不能实时反应介质密度变化而造成的测量误差，再加上内置的温度传感器可同时测量介质温度，轻松实现一台仪表完成三台仪表的任务。同时每个压力传感器采用最小二乘法线性拟合技术，和三维曲面温度补偿计算，完美的将传感器的温度误差和线性误差通过软件计算进行了修正，进一步提高了仪表测量的精确度。

本实用新型的技术方案如下：

一种多参数密度/液位仪，包括第一压力传感器、温度传感器、第二压力传感器、测杆、安装法兰、智能表头；智能表头内设置第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路、多通道AD转换电路、以及CPU智能处理单元；第一压力传感器、温度传感器、以及第二压力传感器通过侧杆内的信号线分别连接第一信号调理电路、第二信号调理电路、和第三信号调理电路，第一信号调理电路、第二信号调理电路、和第三信号调理电路连接多通道AD转换电路，多通道AD转换电路连接CPU智能处理单元；CPU智能处理单元通过第一压力传感器和第二压力传感器测到的压力得到液体的密度。

进一步，第一压力传感器、温度传感器、第二压力传感器、信号调理电路、多通道AD转换电路、CPU智能处理单元和仪表头在制造过程中放入烘箱作温度补偿。

进一步，本实用新型的多参数密度/液位仪还包括与CPU智能处理单元连接的LCD显示单元、4~20mA输出单元、数字通信单元、参数存储单元、以及按键。

进一步，第一压力传感器、第二压力传感器测到的压力采用最小二乘法线性拟合，温度传感器测到的温度采用三维曲面温度补偿算法进行修正。

进一步，探头安装在测杆侧面，或者安装在测杆底部或者安装在测杆内部。

进一步，测杆形状为圆管、方管、或者扁管等。

进一步，测杆用软管或分段组装制造。

本实用新型同时提供了上述多参数密度/液位仪的制造方法，其步骤如下：

①加工制造机械结构件零部件

加工制造探头座、防护盖、测杆、法兰、仪表座、仪表头等机械结构件；

②焊接结构件

把探头座、法兰、仪表座等结构件焊接在测杆上，完成测杆总成的制作；

③密封试验

用气体检漏仪对测杆总成作密封测试，检测各焊点的密封性能；

④制作线路板

制作信号调理线路板、AD转换电路板、CPU智能板、LED显示板；

⑤组装线路板

把各线路板和即插件装配入仪表头；

⑥温度补偿试验

连接第一第二压力传感器和温度传感器，连同各线路板和仪表头一起放入烘箱作温度补偿试验，并标定；

⑦总装

温补、标定合格后，把第一第二压力传感器和温度传感器及线路板总成装配入测杆总成中，完成整台仪表的装配；

⑧总检

检测仪器的各项性能指标，贴标签、贴合格证。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图说明：

图1是本实用新型多参数密度/液位仪的结构图；

图2是本实用新型多参数密度/液位仪的电路图。

图中，1为第一压力传感器；2为温度传感器；3为第二压力传感器；4为测杆；5为法兰；6为智能表头；11为第一信号调理电路；12为第二信号调理电路；13为第三信号调理电路；18为多通道AD转换电路；28为CPU智能处理单元；31为LCD显示单元；32为4~20mA输出单元；33为数字通信单元；34为参数存储单元；35为按键。

具体实施方式：

图1所示为本实用新型多参数密度/液位仪的结构图。如图1所示，本实用新型的多参数密度/液位仪包括第一压力传感器1、温度传感器2、第二压力传感器3、测杆4、法兰5、智能表头6。智能表头6内设置第一信号调理电路11、第二信号调理电路12、第三信号调理电路13、多通道AD转换电路18、以及CPU智能处理单元28.

图2为本实用新型多参数密度/液位仪的电路图。如图2所示，第一压力传感器1、温度传感器2、以及第二压力传感器3通过侧杆4内的信号线分别连接第一信号调理电路11、第二信号调理电路12、和第三信号调理电路13，第一信号调理电路11、第二信号调理电路12、和第三信号调理电路13连接多通道AD转换电路18，多通道AD转换电路18连接CPU智能处理单元28。

CPU智能处理单元28通过第一压力传感器1和第二压力传感器3测到的压力得到液体的密度。其原理如下：第一压力传感器1和第二压力传感器3同时测量压力分别记为P1和P2，用P1和P2相互做差，即可得到差压值DP=P1-P2，第一压力传感器1和第二压力传感器3的间距H是固定值，因此被测介质的密度ρ=(P1-P2)/gH。

为了提高本实用新型多参数密度/液位仪的精度，第一压力传感器、温度传感器、第二压力传感器、线路板、仪表头在制造过程中放入烘箱作温度补偿。测量仪表一般都在烘箱内做温度补偿试验,对于长度超过一米的密度仪和液位仪,因烘箱空间的限制,做温度补偿非常困难。而2米长度以上的仪表则做不了温补试验，因此目前市场上加长密度仪和液位仪的温度系数很差、精度不高。而多参数密度仪和液位仪采用的是分体式结构，即金属结构件和电路仪表件是独立的，测量探头和电路仪表集成在一起，做好温度补偿后整体装配入金属结构件内，故多参数密度仪和液位仪做温补时不受长度的限制，覆盖的范围从1米一直到30米。

如图2所示，本实用新型的多参数密度/液位仪还包括与CPU智能处理单元28连接的LCD显31示单元、4~20mA输出单元32、数字通信单元33、参数存储单元34、以及按键35。

为了提高本实用新型多参数密度/液位仪测量值的准确性，第一压力传感器1、第二压力传感器3测到的压力采用最小二乘法线性拟合，温度传感器2测到的温度采用三维曲面温度补偿算法进行修正。

本实用新型的多参数密度/液位仪，其探头可以安装在测杆4的侧面，或者安装在测杆4的底部或者安装在测杆4的内部。

本实用新型的多参数密度/液位仪，测杆4形状可以为为圆管、方管、或者扁管等。

本实用新型的多参数密度/液位仪，测杆4长度短的可以用管子直接安装制造，长度长的可以用软管或分段测杆组装制造。

本实用新型同时提供了上述多参数密度/液位仪的制造方法，其步骤如下：

①加工制造机械结构件零部件

加工制造探头座、防护盖、测杆、法兰、仪表座、仪表头等机械结构件；

②焊接结构件

把探头座、法兰、仪表座等结构件焊接在测杆上，完成测杆总成的制作；

③密封试验

用气体检漏仪对测杆总成作密封测试，检测各焊点的密封性能；

④制作线路板

制作信号调理线路板、AD转换电路板、CPU智能板、LED显示板；；

⑤组装线路板

把各线路板和即插件装配入仪表头；

⑥温度补偿试验

连接第一第二压力传感器和温度传感器，连同各线路板及仪表头一起放入烘箱作温度补偿试验，并标定；

⑦总装

温补、标定合格后，把第一第二压力传感器、温度传感器和线路板总成装配入测杆总成中，完成整台仪表的装配；

⑧总检

检测仪器的各项性能指标，贴标签、贴合格证。

本实用新型多参数密度/液位仪的性能指标如下：

①量程：密度0~3g/cm³、液位0.1~30.0m、温度-40~100℃、压力0~64MPa；

②精度：密度0.1%、液位0.1%、温度0.1℃、压力0.1%；

③输入：24VDC、输出4~20mA带HART通讯协议或485输出；

④工作温度：-40~100℃。

⑤安装方式：法兰安装、螺纹安装、卡箍安装等。

利用本实用新型多参数密度/液位仪的技术方案，可以设计制造如下类型的测量仪表：

多参数密度仪；

多参数密度计；

多参数比重仪；

多参数比重计；

多参数密度测试/测量仪；

多参数密度测试/测量计；

多参数比重测试/测量仪；

多参数比重测试/测量计；

多参数液位仪；

多参数液位计；

多参数液位测试/测量仪；

多参数液位测试/测量计；

多参数物位仪；

多参数物位计。

本实用新型多参数密度/液位仪的安装使用方法如下：

①在需要安装的管道或罐体顶部开孔DN50/DN80，焊接50mm~100mm高度的法兰底座DN50/DN80，在底座上焊接配对法兰，要求法兰面水平；

②插入多参数密度仪/液位仪，用螺栓链接紧固配对法兰，法兰面密度用PTFE衬垫；

③排空管道里或罐体内的液体，接入24VDC电源，按照按键调整零位；

④通入液体正常工作，可直接读数。

⑤电源线也可以作为信号线，输出4-20mA带HART协议的信号，或485信号。

以上显示和描述了实用新型的基本原理、主要特征和优点。本专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种多参数密度/液位仪，其特征在于包括第一压力传感器、温度传感器、第二压力传感器、测杆、安装法兰、智能表头；智能表头内设置第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路、多通道AD转换电路、以及CPU智能处理单元；第一压力传感器、温度传感器、以及第二压力传感器通过侧杆内的信号线分别连接第一信号调理电路、第二信号调理电路、和第三信号调理电路，第一信号调理电路、第二信号调理电路、和第三信号调理电路连接多通道AD转换电路，多通道AD转换电路连接CPU智能处理单元。

2.如权利要求1所述的多参数密度/液位仪，还包括与CPU智能处理单元连接的LCD显示单元、4~20mA输出单元、数字通信单元、参数存储单元、以及按键。

3.如权利要求1或2所述的多参数密度/液位仪，测杆形状为圆管、方管、或者扁管。

4.如权利要求3所述的多参数密度/液位仪，测杆为软管或是分段连接。