CN208155783U - 一种全量程溶液浓度检测变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全量程溶液浓度检测变送器，包括：测量导杆、电导率传感器、密度感应转换开关组件、安装板、接线盒及单片机，电导率传感器设于测量导杆第一端，电连接至单片机；密度感应转换开关组件设于测量导杆上，靠近于传感器，包括：磁浮子和密度感应转换开关，浮子套装于测量导杆上，可沿杆体滑动，悬浮密度为溶液电导率最大值时对应的密度；密度感应转换开关固定在测量导杆上，磁浮子在最低位时，转换开关接通，磁浮子浮起时，转换开关断开；密度感应转换开关与单片机之间为电连接，转换开关的状态信息发送至单片机；安装板固定于测量导杆上，接线盒设于测量导杆第二端。

Description

一种全量程溶液浓度检测变送器

技术领域

本实用新型涉及水质或溶液参数检测技术领域，尤其涉及一种全量程溶液浓度检测变送器。

背景技术

在工业生产或环境保护中，对溶液参数或水质的检测是进行工业控制的基本要求。通常对溶液或水质的检测和分析涉及到温度、电导率、溶液浓度等多个参数。目前的同类传感器，大都是单一功能，在需要多参数检测的场合，一般需要分别设置不同的传感器。这种设置不仅使测量设施繁琐、不便于参数信号统一处理，而且由于各个传感器安装位置的差异，会造成对溶液或水质综合分析的误差，传感器功能单一也增加了使用和制造成本。

溶液的浓度可以由电导率传感器来测量。在一定范围内，酸碱盐溶液的浓度与其电导率的大小成比例关系，因而可以由电导率传感器来测量，再通过电路进行温度补偿及曲线拟合，转换成对应的浓度值。由于溶液的浓度与电导率的对应关系往往是类似一条抛物线，这种测量方式准确率高，但只能测量某一段范围内的溶液浓度(仅上升段或者仅下降段)。

以NaOH为例，请参照图1所示，其为NaOH溶液的浓度-电导率关系曲线图；如图所示，NaOH溶液浓度为15％时，电导率达到最高(412mS、25摄氏度)，而浓度为10％和25％的NaOH溶液的电导率几乎相同，约360mS。现有的电导原理测量溶液浓度的仪器仪表，都只能测量0～15％NaOH溶液的浓度或者只能测量15％-50％(或饱和)的NaOH溶液的浓度，无法兼顾全量程测量。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：如何全量程地检测溶液的浓度及电导率。

众所周知，酸碱盐溶液的浓度不同，溶液密度也不同。同样以NaOH溶液为例，浓度为10％的NaOH溶液的密度约为1.11g/cm³，浓度为15％的NaOH溶液的密度约为1.165g/cm³，浓度为25％的NaOH溶液的密度约为1.275g/cm³。因而，在原有的浓度测量的方式上，引进密度变化，就可以扩大浓度的测量范围。当然，仅通过密度变化来标定浓度也是可以的，但是在工业现场在线检测中应用难度大，影响测量准确度的问题/干扰多。

由此，为解决上述技术问题，全量程地检测溶液的浓度及电导率，本实用新型所采用的技术方案是：

一种全量程溶液浓度检测变送器，包括：测量导杆、电导率传感器、密度感应转换开关组件、安装板、接线盒以及单片机，其中，

所述测量导杆为具有两端的杆体；

所述电导率传感器设于所述测量导杆的第一端，电连接至所述单片机；

所述密度感应转换开关组件设于所述测量导杆的杆体上，靠近于所述电导率传感器；所述密度感应转换开关组件包括：磁浮子和密度感应转换开关，其中，所述磁浮子套装于所述测量导杆的杆体上，可沿杆体进行滑动，所述磁浮子的悬浮密度为溶液浓度电导率最大值时对应的密度；所述密度感应转换开关固定在所述测量导杆上，所述磁浮子在最低位时，所述密度感应转换开关处于接通状态，所述磁浮子浮起时，所述密度感应转换开关断开；所述密度感应转换开关与所述单片机之间为电连接，所述密度感应转换开关的状态信息发送至所述单片机；

所述安装板固定于所述测量导杆的杆体上，靠近于所述测量导杆的第二端；

所述接线盒设于所述测量导杆的第二端，盒内设有供所述电导率传感器和密度感应转换开关组件分别电连接至所述单片机的电路组件。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选地，所述全量程溶液浓度检测变送器中还设有温度传感器，所述温度传感器电连接至所述单片机。

可选地，所述单片机设置于所述接线盒中，与所述电路组件进行有线电连接。

可选地，所述单片机设置于外部，与所述接线盒中的电路组件通过无线收发模块进行无线电连接。

优选地，所述密度感应转换开关为舌簧管、霍尔开关或磁性机械式开关。

与现有技术相比，本实用新型的技术效果是：

1、简化了现场测量设施的布设，提高了水质或溶液的参数分析准确性，并有利于提高变送器的性价比；

2、实现了工业现场中溶液浓度变化很大的情况下的浓度测量，极大提高了其应用范围；

3、由于不需要精确检测溶液密度，所以设置磁浮子和密度感应转换开关来确定密度的大概范围即可，与设置精度高的密度传感器相比，大大节约了成本。

附图说明

图1为NaOH溶液的浓度-电导率关系曲线图；

图2为本实用新型的全量程溶液浓度检测变送器的结构示意图；

图3为本实用新型的全量程溶液浓度检测方法的步骤流程图；

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

1 测量导杆

2 电导率传感器

3 密度感应转换开关组件

4 安装板

5 接线盒

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

请参照图2所示，其为本实用新型的全量程溶液浓度检测变送器的结构示意图；所述全量程溶液浓度检测变送器包括：测量导杆1、电导率传感器2、密度感应转换开关组件3、安装板4、接线盒5以及单片机(图未示)，其中，

所述测量导杆1为具有两端的杆体；

所述电导率传感器2设于所述测量导杆1的第一端，电连接至所述单片机，用于检测溶液的电导率，并输出至所述单片机进行分析和处理；

所述密度感应转换开关组件3设于所述测量导杆1的杆体上，靠近于所述电导率传感器2；其包括：磁浮子和密度感应转换开关，所述磁浮子套装于所述测量导杆1的杆体上，可沿杆体进行滑动，浮子的悬浮密度为溶液电导率最大值时对应的密度，以NaOH溶液为例，浮子的悬浮密度为1.165g/cm³；所述密度感应转换开关固定在所述测量导杆上，所述密度感应转换开关与所述单片机之间为电连接；例如，所述密度感应转换开关可为舌簧管，设于测量导杆内侧靠近传感器的位置，磁浮子在最低位时，舌簧管处于接通状态，当溶液浓度不断增大时，溶液的密度也不断增加，当溶液密度超过浮子的悬浮密度后，磁浮子将缓缓浮起，舌簧管断开；舌簧管的状态信息发送至单片机，即，舌簧管接通状态时为1，高电平；舌簧管断开状态时为0，低电平；根据密度状态值的不同，单片机执行不同的曲线拟合程序(0-15％NaOH溶液、15％-50％NaOH溶液)，从而实现0-50％NaOH溶液浓度全量程的检测，即，先根据电导率获得溶液浓度的可能值(一般为两个数值)，再根据舌簧管即磁浮子的状态确定溶液密度大小，进而确定溶液浓度的唯一值。所述密度感应转换开关亦可为霍尔开关或磁性机械式开关。

所述安装板4固定于所述测量导杆1的杆体上，靠近于所述测量导杆1的第二端，一方面，用于将变送器卡在溶液容器的盖子上或容器器壁上，另一方面，限定磁浮子的最高位置；

所述接线盒5设于所述测量导杆1的第二端，盒内设有供所述电导率传感器2和密度感应转换开关组件3分别电连接至所述单片机的电路组件；传感器或开关电连接至单片机的电路组件为本领域常用的技术手段，此处不多赘述；

所述单片机可根据现场需求，或设置于所述接线盒5中，与所述电路组件进行有线电连接；或设置于外部，与所述接线盒5中的电路组件通过无线收发模块进行无线电连接。现阶段，工作人员较多地还是需要在现场值守，用肉眼观测呈现于仪器上的数值，并进行记录；然而，化学环境是比较恶劣的，溶液挥发出的气体、酸雾等对人体的伤害极大，所以，未来的发展趋势极有可能是“无人值守”；即，现场的仪器、仪表的数据被采集上来，通过无线的方式发送至值班室或总控室，工作人员可在值班室或总控室下达控制指令。

由于温度的变化会引起电导率的变化，明确环境的温度，有利于选择最适宜的曲线；所以，优选地，所述全量程溶液浓度检测变送器中还设有温度传感器，所述温度传感器电连接至所述单片机。

请再参照图3所示，其为本实用新型的全量程溶液浓度检测方法的步骤流程图；所述全量程溶液浓度检测方法的步骤包括：

S 1：开始；

S 2：单片机中预置两个根据实验测得的溶液浓度-电导率关系表，其中，表1中浓度为0～电导率最高值对应的浓度，表2中浓度为电导率最高值对应的浓度～饱和浓度；

S 3：变送器的第一端插入至待测溶液中，安装板卡在溶液容器的盖子上或容器器壁上；

S 4：电导率传感器检测溶液的电导率，将测得的信息发送至单片机；

S 5：密度感应转换开关的状态信息发送至单片机，单片机判断密度感应转换开关是否处于接通状态，若“是”，可知磁浮子不动，此时溶液密度＜磁浮子的悬浮密度，进入步骤S 6；若“否”，可知磁浮子上浮，此时溶液密度≥磁浮子的悬浮密度，进入步骤S 7；

S 6：单片机根据表1中的浓度-电导率关系，确定步骤S 4中检测到的溶液的电导率所对应的溶液的浓度；

S 7：单片机根据表2中的浓度-电导率关系，确定步骤S 4中检测到的溶液的电导率所对应的溶液的浓度；

S 8：结束。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全量程溶液浓度检测变送器，其特征在于，包括：测量导杆、电导率传感器、密度感应转换开关组件、安装板、接线盒以及单片机，其中，

所述测量导杆为具有两端的杆体；

所述电导率传感器设于所述测量导杆的第一端，电连接至所述单片机；

所述密度感应转换开关组件设于所述测量导杆的杆体上，靠近于所述电导率传感器；所述密度感应转换开关组件包括：磁浮子和密度感应转换开关，其中，所述磁浮子套装于所述测量导杆的杆体上，可沿杆体进行滑动，所述磁浮子的悬浮密度为溶液电导率最大值时对应的密度；所述密度感应转换开关固定在所述测量导杆上，所述磁浮子在最低位时，所述密度感应转换开关处于接通状态，所述磁浮子浮起时，所述密度感应转换开关断开；所述密度感应转换开关与所述单片机之间为电连接，所述密度感应转换开关的状态信息发送至所述单片机；

所述安装板固定于所述测量导杆的杆体上，靠近于所述测量导杆的第二端；

所述接线盒设于所述测量导杆的第二端，盒内设有供所述电导率传感器和密度感应转换开关组件分别电连接至所述单片机的电路组件。

2.根据权利要求1所述的全量程溶液浓度检测变送器，其特征在于，还设有温度传感器，所述温度传感器电连接至所述单片机。

3.根据权利要求1或2所述的全量程溶液浓度检测变送器，其特征在于，所述单片机设置于所述接线盒中，与所述电路组件进行有线电连接。

4.根据权利要求1或2所述的全量程溶液浓度检测变送器，其特征在于，所述单片机设置于外部，与所述接线盒中的电路组件通过无线收发模块进行无线电连接。

5.根据权利要求1或2所述的全量程溶液浓度检测变送器，其特征在于，所述密度感应转换开关为舌簧管、霍尔开关或磁性机械式开关。