CN206772758U - 利用压力传感器进行液体密度检测的装置 - Google Patents

Abstract

利用压力传感器进行液体密度检测的装置，涉及密度检测。设有待检测液体、核心控制模块、压力传感系统、数据存储单元、液晶显示模块、报警系统；所述压力传感系统是由悬浮块、弹簧、压力传感器上组成。利用悬浮于液体的悬浮块受到的浮力与液体的密度成正比，将浮力与悬浮块自身重力的和值作为压力传感器的压力输入值进而采集出来，通过数据处理与分析算法得出液体的密度。可以实现连续化、实时性的检测液体密度，有利于降低劳动成本，且对检测数据进行实时显示与连续记录，保证了检测的高效性与可追溯性。

Description

利用压力传感器进行液体密度检测的装置

技术领域

本实用新型涉及密度检测，尤其是涉及利用压力传感器进行液体密度检测的装置。

背景技术

密度是液体化工产品重要的物理参数之一，通过测定密度可以区分化学组成相同而密度不同的液体物质，鉴定液体产品的纯度。液体密度测量涉及到石油、化工、建材、轻工、商检、医疗、贸易、国防以及科学研究等诸领域，应用十分广泛。在液体密度测量中，根据测量原理，测量方法分两大类，一是源于密度基本公式的直接测量，如密度瓶法、密度计法和液体静力天平法；二是利用密度量值与某些物理量关系的间接测量法，如振动法、射线法和声学法。

基于密度基本公式的直接测量方法，这类方法主要是手动操作、人工读数，测量过程复杂且耗时长，测量过程和结果极易受到人为因素的影响，并且需要将待测液体取出一部分作为实验测量样品，被取出的样品经过检验，极易被污染，无法放回原溶液中，造成液体浪费。因此，这类测量方法只能用于非连续的测量场合，不能将物理量转换成电信号进而实现直观的数字显示和生产过程中液体密度的实时在线测量，无法实现液体密度测量和控制的自动化。间接测量方法里面，射线式液体密度传感器的测量范围窄、响应速度慢，且需要放射性射线源，如果不能正确使用会对人体造成危害，对安全防护的要求很高；超声波液体密度传感器的测量结果易受液体中的杂质影响，如泥浆、气泡等可引起超声波信号的衰减，使测量过程不稳定且不适合测量高粘度液体的密度，而且国内所应用的超声波液体密度传感器均为针对特定工况设计的产品，不能适用于多种液体的密度检测，成型的产品大多是引进国外的先进技术，成本较高；基于振动法的振荡管式密度仪，也需要将液体取出做待测样品造成浪费。基于上述两类传统测量方法，都不能达到液体密度的自动测量，均需要人为操作实现，并且无法实时存储液体的密度，绘制液体密度曲线，对密度变化的液体无法观测出他的变化趋势。

近年来由于非电量电测法的迅速发展，各种传感器的广泛应用，加上有时需要对液体密度进行实时测量，并且需要得出及时反映液体密度随某参数的变化图。目前在线密度变送器的应用也逐步增多。可惜，此类产品目前价格都在数万元，一般用户使用较难接受，无法实现大面积的普及。

发明内容

本实用新型的目的在于提供在测量过程中消除人为操作，降低装置成本，实现数据自动化存储与绘制的利用压力传感器进行液体密度检测的装置。

本实用新型设有待检测液体、核心控制模块、压力传感系统、数据存储单元、液晶显示模块和报警系统；所述压力传感系统由压力传感器、线性弹簧、刚性细棒和悬浮块组成；所述液晶显示模块由液晶显示屏和按键组成；所述报警系统由电铃和运行指示灯组成；

所述核心控制模块的输入端与压力传感器连接，所述核心控制模块的输出端分别与液晶显示模块和报警系统相连接；核心控制模块与数据存储单元为双向连接；所述压力传感系统中的悬浮块与刚性细棒一端相连，刚性细棒另一端与线性弹簧一端相连，将悬浮块所受到的浮力传递给线性弹簧，线性弹簧另一端直接与压力传感器的感应端相连。

所述利用压力传感器检测液体密度的装置，悬浮块静置于空气中受到重力的影响，当其悬浮于液体中时由于浮力的作用，通过刚性细棒、线性弹簧传递给压力传感器的力为重力与浮力的和值，进而将数据传递给核心控制模块，对采集到的信号进行解析，定量计算出液体的密度。

在本实用新型中压力传感器是起关键性的部分，它的性能参数对其他部分起决定性作用。压力传感器的特性指示将对悬浮块的设计起决定性作用，当待测液体的体积确定后，悬浮块体积在满足测试环境条件下，对于不同体积的液体，可更换不同体积大小的悬浮块，以保证测量出的液体密度的精确性。

本实用新型利用悬浮块所受到的浮力与液体的密度成正比，将浮力与悬浮块自身重力的和值作为压力传感器的压力输入值进而采集出来，通过数据处理与分析算法得出液体的密度。

本实用新型利用阿基米德原理，即当物体悬浮于液体中时受到的浮力与液体的密度成正比，通过压力传感器感知悬浮块的浮力；利用核心控制模块对压力传感器的数据进行采集，通过算法解析出浮力值的大小并进行液体密度的计算；核心控制将待显示数据传输给液晶显示模块，实现实时的液体密度显示，实现使用者实时观测；当测试出现故障或错误时，报警系统会提示并且显示系统会进行显示。本实用新型可以实现连续化、实时性的检测液体密度，有利于降低劳动成本，且对检测数据进行实时显示与连续记录，保证了检测的高效性与可追溯性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成框图。

图2为本实用新型实施例的的结构组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1和2，本实用新型实施例设有待检测液体2、核心控制模块1、压力传感系统3、数据存储单元4、液晶显示模块5和报警系统6；所述压力传感系统3由压力传感器31、线性弹簧32、刚性细棒33和悬浮块34组成；所述液晶显示模块5由液晶显示屏51和按键52组成；所述报警系统6由电铃61和运行指示灯62组成；

所述核心控制模块1的输入端与压力传感器31连接，所述核心控制模块1的输出端分别与液晶显示模块5和报警系统6相连接；核心控制模块1与数据存储单元4为双向连接；所述压力传感系统3中的悬浮块34与刚性细棒33一端相连，刚性细棒33另一端与线性弹簧32一端相连，将悬浮块34所受到的浮力传递给线性弹簧32，线性弹簧32另一端直接与压力传感器31的感应端相连。在实现过程中，增加了系统支架35用于固定压力传感器，系统支架35利用套管螺纹结构实现上下移动，保证对不同的体积的待测液体均可实现结构固定。

在测量过程中，将装置的悬浮块34放置于待检测液体2中，利用系统支架35进行固定后，基于阿基米德浮力原理可知，悬浮块34受到自身重力G和与排除液体等重的浮力F，两个力的作用效果相反，所以通过刚性细棒33传递到压力传感器31的力的大小F₁为：

F₁＝F-G (1)

压力传感器31将测量到的数值转换成电信号传递给核心控制模块1，核心控制模块1对检测到的数据进行分析。首先，因为悬浮块34的自身重力G已知，核心控制模块1通过对上述(1)式进行逆向计算得出F，进而，通过已知参数重力加速度g，悬浮物34的体积V，得出关于待测液体密度的计算公式：

当计算出待测液体密度后，核心控制模块1将数据发送给液晶显示模块5进行数据的实时显示，同时数据也将会发送给数据存储模块4，实现数据的存储，根据实际需要，可以定期对数据存储模块4进行更新，以保证系统可以对过往数据进行统计，进一步，通过液晶显示模块5上的按键52操作，可以对近期数据进行调取显示。当核心控制模块1发现系统出现异常时，会向报警系统6系统给出指示，通过电铃61、运行指示灯62动作提示人员出现异常，同时，核心控制模块1会进行自我分析，将分析结果传递给液晶显示屏51并控制其显示错误代码，用来提示人员出现何种故障，利用指示灯62闪烁的颜色可以知道异常的严重情况。

对于不同体积的待测液体2，系统会配置不同体系的悬浮块34以保证测量精度。对于不同体积的悬浮块34，核心控制模块会将有关参数，如悬浮块34的体积V，存储于数据存储模块4，更换不同悬浮块34时，可根据按键52对数据存储模块4中的数据进行调取，以方便下一步计算与测量。

Claims (1)

1.利用压力传感器进行液体密度检测的装置，其特征在于设有待检测液体、核心控制模块、压力传感系统、数据存储单元、液晶显示模块和报警系统；所述压力传感系统由压力传感器、线性弹簧、刚性细棒和悬浮块组成；所述液晶显示模块由液晶显示屏和按键组成；所述报警系统由电铃和运行指示灯组成；

所述核心控制模块的输入端与压力传感器连接，所述核心控制模块的输出端分别与液晶显示模块和报警系统相连接；核心控制模块与数据存储单元为双向连接；所述压力传感系统中的悬浮块与刚性细棒一端相连，刚性细棒另一端与线性弹簧一端相连，将悬浮块所受到的浮力传递给线性弹簧，线性弹簧另一端直接与压力传感器的感应端相连。