CN208140514U - 一种直读式密度仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直读式密度仪，由滑套、mini USB接口、电路板、开关设置键、液晶屏、时钟芯片、蜂鸣器、倾角传感器、微控器、CCD驱动芯片、透明凹条区域I、透明凹条区域II、CCD图像传感器I、CCD图像传感器II、蓝牙模块、锂电池、筒体组成，该测量仪可测量液体密度，可存储及上传数据，测量精度高，测量适用范围广，并可进行测量定时提醒，成本低廉，使用携带方便。

Description

一种直读式密度仪

技术领域

本实用新型涉及一种直读式的液体密度仪，其能用于液态物质的密度测量，测量时插入液体后可直接读取密度值，属于测量仪器类。

背景技术：

密度的传统测量方法是利用天平称量液体的重量，再用量筒测量液体的体积，通过计算求出液体的密度。目前，随着技术进步，先后有各类电子类的密度测量仪器，有根据测量浸入液体浮力来测量密度的，也有将压力传感器投掷到一定深度液体面下测量压力与深度的关系测量密度的，但由于存在体积较大、价格昂贵、精度差、读取保存不方便等弊端，限制了密度仪的使用。

发明内容

本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种便携的液晶显示的密度仪，其可以进行液体密度测量，测量精度高，测量适用范围广，并可定时提醒，成本低廉，使用保管方便。

本实用新型的技术方案如下：如图1所示，此种密度仪由mini USB接口、电路板、开关设置键、液晶屏、时钟芯片、蜂鸣器、倾角传感器、微控器、CCD驱动芯片、透明凹条区域I、透明凹条区域II、CCD图像传感器I、CCD图像传感器II、锂电池、蓝牙模块、筒组成，其结构组装关系如下：一支透明材料的薄壁筒，在筒体的顶端设有一个mini USB接口，在mini USB接口周围设有一个滑套，滑套可沿mini USB座上下滑动，滑套的下部有宽出的沿，使得滑套不会被从筒体中拔出，在筒体的侧面设有一个液晶屏窗口，旁边设有开关设置键，在筒内部设有电路板，电路板上设有mini USB接口、时钟芯片、蜂鸣器、倾角传感器、微控器、CCD图像传感器I、CCD图像传感器II、蓝牙模块， CCD图像传感器I和CCD图像传感器II分布在电路板的正反两侧且分布上下错开一定距离，使得两只CCD图像传感器的有效检测区域能够略微重叠，电路板下端与充电的锂电池由导线连接，mini USB接口、开关设置键、液晶屏、时钟芯片、蜂鸣器、倾角传感器、CCD驱动芯片、CCD图像传感器I、CCD图像传感器II、蓝牙模块、锂电池分别通过印刷线路与微控器连接，筒体底部设有密闭的筒底，筒底内盛有配重物，透明凹条区域I、透明凹条区域II是圆形筒侧面设有长条的凹面，其内面分别与CCD图像传感器I、CCD图像传感器II的感应平面贴紧。

使用时，先开启开关设置键，这时密度仪处于加电工作状态，此时不要有物体遮挡透明凹条区域，光照射到CCD图像传感器硅片上时，在栅极附近的半导体体内产生电子－空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷，注入到势阱中的信号电荷只与入射辐射的光子流速率成正比，检测CCD图像传感器硅片栅极电荷的量值，可测得图像传感器周围的光强度变化，在环境光的照射下，系统控制单片机通过CCD驱动芯片检测每个CCD图像传感器的返回的电荷数值是一样的，使用者用手指握住仪器筒的滑套上端，将筒体徐徐垂直插入液体中，筒体自身重力和液体浮力平衡漂浮在液体中，等待一定时间后，系统读取筒在液体沉没深度值，系统通过倾角传感器检测筒体垂直度，如果倾斜，可通过液晶屏窗口的及蜂鸣器声音提示进行纠正，系统控制发出指令，通过CCD驱动芯片检测CCD图像传感器I、CCD图像传感II硅片每个栅格电荷强度数值，暴露在液体表面空气中的CCD图像传感器在自然光照射下呈均匀一致的数值，而处于液体表面处的CCD图像传感器由于介质的改变，感应到的数值与暴露空气中CCD图像传感器的数值不同，无论CCD图像传感器I还是CCD图像传感器II哪个感应到数值的变化，系统可以根据CCD图像传感器光栅编号转换成对应液面高度位置；同时我们用称重测量密度的方式，测得精准的液体密度值，对密度仪进行标定，标定一次后，以后就可以根据标定进行测量了，由于浸入液体内物体的浮力F与液体密度ρ、物体V、沉没深度h存在如下关系，F=ρ*V, F与筒体的重量相等，而筒体积V=h*s,其中h为浸入深度，s为筒横截面积，根据该公式可计算出液体密度：ρ= F/V= F/( h*s)计算出液体的密度，并在液晶屏上显示出来, 系统设置几分钟后自动关机功能，设置锂电池充电控制及电量显示功能，一次测量后，这时用户可从液体中取出密度仪，擦干净筒，按下开关设置键按钮关闭仪器，等待下次使用，对于有些行业需要定时进行液体的密度测量，为了防止用户遗忘，在电路板上设置时间控制，用户通过开关设置键设置提醒的时间间隔，到测量时间后，系统唤醒，通过蜂鸣器发出提醒声音通知用户，本密度仪可存储测量时间和密度值，按时间顺序存储多组值，数据存储在微控器的寄存器或存储芯片中，当完成一段时间测量后，用户可通过mini USB接口2或蓝牙模块，应用串口通讯将数据传送到计算机或手机中。

本实用新型结构新颖、设计精巧，用户可佩戴在身上，随时测量液体的密度，操作设置方便，可适用测量多种液体的密度，数据精准可靠。

附图说明：图1为本实用新型的密度仪剖视正面图。

图2为本实用新型的密度仪剖视侧面图。

图3为本实用新型的密度仪外观示意图。

具体实施方式

以下结合图1对本实用新型的实施作进一步说明。

如图1所示，本实用新型由滑套1、mini USB接口2、电路板3、开关设置键4、液晶屏5、时钟芯片6、蜂鸣器7、倾角传感器8、微控器9、CCD驱动芯片10、透明凹条区域11、透明凹条区域12、CCD图像传感器I 13、CCD图像传感器II 14、蓝牙模块15、锂电池16、筒体17组成。

mini USB接口2兼具充电及数据传输功能，充电时通过USB数据线与带有USB接口的电源连接，传数据时通过USB数据线与计算机连接。

电路板3上还设有电阻、电容电子元件。

密度仪的电源关闭可以由长时按住开关设置键5关闭，也可以由系统计时显示一定时间后，自动关闭。

倾角传感器9用来检测系统倾斜状况，并通过蜂鸣器8提示，提高测量精度。

CCD驱动芯片10是标准的CCD图像传感器读取管理芯片，用来控制管理CCD图像传感器光栅加载电压变化及信号电荷数值读取。

透明条区域12为透明材质的筒体17内部设置成不透光，仅竖直留有一条透光的细缝区域，或筒体17为不透明材质中间镶嵌有一段透明的条形区域材质。

CCD图像传感器I 13和CCD图像传感器II 14均为标准的CCD图像传感器，CCD图像传感器硅片设有若干光栅，配合电压及驱动控制，单片机可编程采集光栅势阱的电荷变化，测得周围环境光谱波长强弱，由于光栅的间隔可达到um级别，使得测量的位移精度更高;由于单只CCD图像传感器的有效量程有限，设置两只CCD图像传感器是为了增加密度仪的量程，或由较长一条CCD图像传感器替代两条CCD图像传感器组成的结构，去掉其中一条，只保留一条。

蓝牙模块15用来实现单片机与手机内置的蓝牙模块实现数据交换，在手机上查看测量数据。

锂电池16为可充电的电源，外部电源通过USB数据线连接mini USB接口可对锂电池16进行充电，单片机设有充电控制功能，并设有锂电池16低电压LCD屏幕显示及蜂鸣器8报警提示功能。

筒体17或为方柱筒，方柱筒更适合CCD图像传感器I 13与透明凹条区域11，CCD图像传感器II 14与透明凹条区域12的贴紧结合。

Claims (3)

1.一种直读式密度仪，由滑套(1)、mini USB接口(2)、电路板(3)、开关设置键(4)、液晶屏(5)、时钟芯片(6)、蜂鸣器(7)、倾角传感器(8)、微控器(9)、CCD驱动芯片(10)、透明凹条区域I(11)、透明凹条区域II(12)、CCD图像传感器I(13)、CCD图像传感器II(14)、蓝牙模块(15)、锂电池(16)、筒体(17)组成，其结构组装关系如下：一支透明材料的薄壁筒体(17)，筒体(17)顶端设有一个mini USB接口(2)，在mini USB接口(2)周围设有一个滑套(1)，滑套(1)可沿mini USB接口(2)座上下滑动，滑套(1)的下部有宽出的沿，使得滑套(1)不会被从筒体(17)中拔出，在筒体(17)的侧面开有一个液晶屏(5)窗口，旁边设有开关设置键(4)，在筒体(17)内部设有电路板(3)，电路板(3)上设有mini USB接口(2)、时钟芯片(6)、蜂鸣器(7)、倾角传感器(8)、微控器(9)、CCD图像传感器I(13)、 CCD图像传感器II(14)、蓝牙模块(15)，CCD图像传感器I(13)和CCD图像传感器II(14)分布在电路板(3)的正反两侧且分布上下错开一定距离，使得两只CCD图像传感器的有效检测区域能够略微重叠，电路板(3)下端与充电的锂电池(16)由导线连接，mini USB接口(2)、开关设置键(4)、液晶屏(5)、时钟芯片(6)、蜂鸣器(7)、倾角传感器(8)、CCD图像传感器I(13)、 CCD图像传感器II(14)、蓝牙模块(15)、锂电池(16)分别通过印刷线路与微控器(9)连接,筒体(17)底部设有密闭的筒底，筒底内盛有配重物，透明凹条区域I(11)、透明凹条区域II(12)是圆形筒侧面设有长条的凹面，其内面分别与CCD图像传感器I(13)、CCD图像传感器II(14)的感应平面贴紧。

2.根据权利要求1所述的一种直读式密度仪，其特征在于：筒体(17)或为方柱筒，方柱筒更适合CCD图像传感器I(13)与透明凹条区域(11)，CCD图像传感器II(14)与透明凹条区域(12)的贴紧结合。

3.根据权利要求1所述的一种直读式密度仪，其特征在于：或由较长一条CCD图像传感器替代两条CCD图像传感器组成的结构，去掉其中一条，只保留一条。