CN218411276U - 一种便携式计量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种包括计量单元、收放单元、电源及控制单元和机架，计量单元包括传感器组件和探针，电源及控制单元包括电池组件、信号采集器和控制器。将机架设置于储罐的检测口处；转动电缆轮盘，使电缆带动计量单元进入储罐内，利用传感器组件以及探针检测储罐内液体的参数，传感器组件和探针的具体类型可以根据实际计量需求确定，信号采集器接收传感器组件以及探针的检测信息，并将信息发送至控制器，方便操作人员监测计量结果；通过电缆下放长度、传感器组件以及探针的高度，能够计算储罐的参数，例如储罐的深度等。利用本实用新型的便携式计量装置，无需对储罐内液体进行取样即可进行测量，提高了计量操作便捷性。

Description

一种便携式计量仪

技术领域

本实用新型涉及工业计量设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种便携式计量仪。

背景技术

储罐用以存放酸碱、醇、气体、液态等提炼的化学物质。用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制储罐，钢制储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐，钢制储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。

在大型液体储罐物料储运行业，为了计量输转质量，需要经常测量储罐内液体的密度、温度、液位高度、油水界面高度等参数。大型储罐储存的液体经常出现密度分层、温度在高度上分层情况，为使计量更准确，就需要多次测量不同深度处的液体参数，进而计算出各参数平均值来计算整罐液体的质量。传统的方法是通过取样筒从罐顶计量口将液体样品提拉上罐，然后将液体送到专业的化验室进行分别测量或混合后测量。取样的工作十分繁琐，劳动强度很大，而且还会产生危废液需要特殊处理。

因此，如何改变现有技术中，大型储罐内液体取样测量，取样工作繁琐、费时费力的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种便携式计量仪，以解决上述现有技术存在的问题，降低大型储罐内液体测量难度，降低操作人员劳动强度，提高工作效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种便携式计量仪，包括：

计量单元，所述计量单元包括传感器组件和探针，所述探针设置于所述传感器组件的底部，所述传感器组件能够用于检测储罐以及储罐内液体的参数，所述探针能够与所述储罐相抵并检测所述储罐内的水位；

收放单元，所述收放单元包括电缆轮盘和电缆，所述电缆的一端与所述传感器组件相连，所述电缆的另一端缠绕在所述电缆轮盘上；

电源及控制单元，所述电源及控制单元包括电池组件、信号采集器和控制器，所述传感器组件与所述信号采集器相连，所述信号采集器与所述控制器相连，所述信号采集器以及所述控制器均与所述电池组件相连；

机架，所述电缆轮盘可转动地设置于所述机架上，所述电源及控制单元设置于所述机架上；所述机架上还设置有清洁组件，所述电缆穿过所述清洁组件与所述传感器组件相连，所述清洁组件能够对所述电缆进行清洁。

优选地，所述传感器组件包括密度传感器、温度传感器、液位传感器和力传感器，所述探针为水位探针。

优选地，所述电源及控制单元还包括编码器，所述编码器设置于所述机架上，所述编码器与所述控制器相连，由所述电缆轮盘上导出的所述电缆绕过所述编码器的轮子后与所述传感器组件相连，所述电缆带动所述传感器往复运动时能够带动所述编码器的轮子转动。

优选地，所述编码器的轮子的外周面上设置有防滑结构，所述防滑结构为凸点或蚀刻花纹。

优选地，所述机架包括底座和设置于所述底座上的支架，所述底座上具有允许所述传感器组件穿过的通孔，所述电缆轮盘可转动地设置于所述支架上，所述电源及控制单元设置于所述支架上。

优选地，所述收放单元还包括摇轮，所述摇轮利用连接轴与所述电缆轮盘相连，所述摇轮和所述电缆轮盘分别设置于所述支架的两侧，所述连接轴可转动地穿过所述支架，所述摇轮连接有摇柄。

优选地，所述摇柄连接有锁定针，所述锁定针可滑动地与所述摇柄相连，所述锁定针相对于所述摇柄滑动的方向平行于所述摇轮的转动轴线，所述支架上具有多个与所述锁定针相适配的锁孔，所述锁定针能够与所述锁孔插接相连，所述锁定针与所述摇柄之间设置第一弹性件。

优选地，所述计量单元还包括锁紧组件，所述锁紧组件包括固定座和锁紧螺母，所述固定座固定于所述机架上，所述传感器组件具有定位柱，所述固定座具有与所述定位柱相适配的定位孔，所述锁紧螺母与所述固定座活动连接，所述锁紧螺母能够与所述传感器组件螺纹连接。

优选地，所述电池组件包括第一蓄电池和第二蓄电池，所述控制器与所述第一蓄电池相连，所述信号采集器与所述第二蓄电池相连；

所述机架设置有提手；

所述清洁组件包括外壳和擦拭件，所述外壳固定于所述机架上，所述擦拭件与所述外壳相连，所述擦拭件由柔性材质制成，且所述擦拭件能够与所述电缆相抵，所述外壳与所述擦拭件之间设置第二弹性件。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型的便携式计量仪，工作时，将机架设置于储罐的检测口处；转动电缆轮盘，使电缆带动计量单元进入储罐内，利用传感器组件以及探针检测储罐内液体的参数，传感器组件和探针的具体类型可以根据实际计量需求确定，信号采集器接收传感器组件以及探针的检测信息，并将信息发送至控制器，方便操作人员监测计量结果，电源组件能够为信号采集器和控制器提供电力来源；通过电缆下放长度、传感器组件以及探针的高度，能够计算储罐的参数，例如储罐的深度等。本实用新型在机架上设置清洁组件，在计量完成后，转动电缆轮盘使电缆带动计量单元上升，清洁组件能够对电缆上附着的液体进行清洁，避免影响后续的测量工作，延长计量仪的使用寿命，提高计量仪的工作可靠性。利用本实用新型的便携式计量装置，无需对储罐内液体进行取样即可进行测量，极大地提高了计量操作便捷性，提高了工作效率，同时降低了操作人员劳动负担。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的便携式计量仪的结构示意图；

图2为本实用新型的便携式计量仪其他角度的结构示意图；

图3为本实用新型的便携式计量仪工作时储罐参数测量原理图；

图4为本实用新型的便携式计量仪的电气拓扑图。

其中，1为支架，2为编码器的轮子，3为清洁组件，4为锁紧组件，5为传感器组件，6为底座，7为力传感器，8为探针，9为显示屏，10为按键，11为提手，12为电缆，13为电缆轮盘，14为摇轮，15为锁定针，16为信号采集器，17为第一蓄电池，18为控制器，19为第二蓄电池，20为摇柄；

h_n为液面到罐顶参考点的空高，h_g为罐顶法兰到罐底部的高度，h_у为液位高度，h_w为油水界面距离罐底参考平面的高度。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种便携式计量仪，以解决上述现有技术存在的问题，降低大型储罐内液体测量难度，降低操作人员劳动强度，提高工作效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

请参考图1-图4，其中，图1为本实用新型的便携式计量仪的结构示意图，图2为本实用新型的便携式计量仪其他角度的结构示意图，图3为本实用新型的便携式计量仪工作时储罐参数测量原理图，图4为本实用新型的便携式计量仪的电气拓扑图。

本实用新型提供一种便携式计量仪，包括计量单元、收放单元、电源及控制单元和机架，其中，计量单元包括传感器组件5和探针8，探针8设置于传感器组件5的底部，传感器组件5能够用于检测储罐以及储罐内液体的参数，探针8能够与储罐相抵并检测储罐内的水位；收放单元包括电缆轮盘13和电缆12，电缆12的一端与传感器组件5相连，电缆12的另一端缠绕在电缆轮盘13上；电源及控制单元包括电池组件、信号采集器16和控制器18，传感器组件5与信号采集器16相连，信号采集器16与控制器18相连，信号采集器16以及控制器18均与电池组件相连；电缆轮盘13可转动地设置于机架上，电源及控制单元设置于机架上；机架上还设置有清洁组件3，电缆12穿过清洁组件3与传感器组件5相连，清洁组件3能够对电缆12进行清洁。

本实用新型的便携式计量仪，工作时，将机架设置于储罐的检测口处；转动电缆轮盘13，使电缆12带动计量单元进入储罐内，利用传感器组件5以及探针8检测储罐内液体的参数，传感器组件5和探针8的具体类型可以根据实际计量需求确定，信号采集器16接收传感器组件5以及探针8的检测信息，并将信息发送至控制器18，方便操作人员监测计量结果，电源组件能够为信号采集器16和控制器18提供电力来源；通过电缆12下放长度、传感器组件5以及探针8的高度，能够计算储罐的参数，例如储罐的深度等。本实用新型在机架上设置清洁组件3，在计量完成后，转动电缆轮盘13使电缆12带动计量单元上升，清洁组件3能够对电缆12上附着的液体进行清洁，避免影响后续的测量工作，延长计量仪的使用寿命，提高计量仪的工作可靠性。利用本实用新型的便携式计量装置，无需对储罐内液体进行取样即可进行测量，极大地提高了计量操作便捷性，提高了工作效率，同时降低了操作人员劳动负担。

在本具体实施方式中，传感器组件5包括密度传感器、温度传感器、液位传感器和力传感器7，探针8为水位探针，其中密度传感器的原理是谐振式原理，温度传感器采用的是PT1000铂电阻，液位传感器采用的是超声波在不同介质中传播特性不同的原理，水位探针是利用了水的电导率区别于其他有机液体的原理；利用力传感器7测量罐底高度的原理是模拟了人工投尺测量罐底时拉直钢尺的用力手感。在本实用新型的其他具体实施方式中，还可以根据具体工况设置不同类型的传感器。

其中，电源及控制单元还包括编码器，编码器设置于机架上，编码器与控制器18相连，由电缆轮盘13上导出的电缆12绕过编码器的轮子2后与传感器组件5相连，电缆12带动传感器往复运动时能够带动编码器的轮子2转动。电缆12上下运动时带动编码器的轮子2转动，使编码器产生脉冲，控制器18能够捕获编码器脉冲计算电缆12下放长度，进而计算出传感器组件5的准确高度位置。

为了确保电缆12能够带动编码器的轮子2转动，编码器的轮子2的外周面上设置有防滑结构，防滑结构为凸点或蚀刻花纹，增大编码器的轮子2与电缆12之间的摩擦力，在实际应用中，防滑结构还可以根据实际情况设置摩擦系数较大的材料或凹凸结构等。

具体地，机架包括底座6和设置于底座6上的支架1，底座6上具有允许传感器组件5穿过的通孔，电缆轮盘13可转动地设置于支架1上，电源及控制单元设置于支架1上，机架包括底座6和支架1，底座6方便了测量时仪器的架设，支架1为零部件安装提供了稳定支撑。在实际应用中，机架还可以设置减重孔，降低机架质量，进一步提高操作便捷性。

为了进一步提高操作便捷性，收放单元还包括摇轮14，摇轮14利用连接轴与电缆轮盘13相连，摇轮14和电缆轮盘13分别设置于支架1的两侧，连接轴可转动地穿过支架1，摇轮14连接有摇柄20，摇柄20与摇轮14不同轴，操作人员可握住摇柄20以转动摇轮14和电缆轮盘13，实现电缆12的收放。

更具体地，摇柄20连接有锁定针15，锁定针15可滑动地与摇柄20相连，锁定针15相对于摇柄20滑动的方向平行于摇轮14的转动轴线，支架1上具有多个与锁定针15相适配的锁孔，锁定针15随摇柄20转动时的运动路径为圆形，锁定针15运动路径投影到机架上仍然为圆形，多个锁定孔位于锁定针15运动路径在机架投影的圆形上，锁定针15能够与锁孔插接相连，锁定针15与摇柄20之间设置第一弹性件，锁定针15伸入锁定孔中能够固定摇轮14的位置，进而实现固定电缆轮盘13位置的目的，避免在计量单元重力作用下跌落，当需要转动摇轮14时，滑动锁定针15压缩第一弹性件，摇轮14转动至合适位置时，操作者松开锁定针15，在第一弹性件恢复形变的作用力下，锁定针15伸入锁定孔中，固定摇轮14，可设置多个锁定孔，以使转轮能够被即使锁定。

同样地，计量单元还包括锁紧组件4，锁紧组件4包括固定座和锁紧螺母，固定座固定于机架上，传感器组件5具有定位柱，定位柱为棱柱状结构，固定座具有与定位柱相适配的定位孔，锁紧螺母与固定座活动连接，锁紧螺母能够与传感器组件5螺纹连接，将定位柱插入定位孔中，然后使锁紧螺母与传感器组件5螺纹连接，从而起到固定传感器组件5的目的，在计量仪转运时，可有效提高装置稳定性，对传感器组件5以及探针8提供保护，延长计量仪使用寿命。

还需要说明的是，电池组件包括第一蓄电池17和第二蓄电池19，控制器18与第一蓄电池17相连，信号采集器16与第二蓄电池19相连，信号采集器16与控制器18无线通讯连接，采用两组蓄电池供电，避免了电气通路中的滑环结构，提高了计量仪的安全性。另外，在实际应用中，控制器18还可以设置OLED显示屏9和按键10，方便操作人员，另外，还可以设置时钟、万年历、存储模块等。

为了方便计量仪搬运转移，机架设置有提手11，操作人员可利用提手11转运计量仪，或在计量仪工作过程中固定计量仪。

进一步地，清洁组件3包括外壳和擦拭件，外壳固定于机架上，擦拭件与外壳相连，擦拭件由柔性材质制成，且擦拭件能够与电缆12相抵，外壳与擦拭件之间设置第二弹性件，在第二弹性件的作用下，擦拭件紧贴电缆12，在电缆12上下运动时，柔性材质的擦拭件对电缆12进行擦拭清洁，去除电缆12上附着的液体。

利用上述的便携式计量仪进行计量时，包括如下步骤：

步骤一、将机架设置于储罐的检测口处；

步骤二、转动电缆轮盘13，使电缆12带动计量单元进入储罐内，利用传感器组件5以及探针8检测储罐内液体的参数，信号采集器16接收传感器组件5以及探针8的检测信息，并将信息发送至控制器18；通过电缆12下放长度、传感器组件5以及探针8的高度，计算储罐的参数。

利用本实用新型的便携式计量仪，无需对储罐内液体进行取样即可进行测量，极大地提高了计量操作便捷性，提高了工作效率，同时降低了操作人员劳动负担。

当利用本实用新型的便携式计量装置，测量储罐的罐底高度时，摇动手动摇轮14下放传感器组件5直至力传感器7感受到罐底支撑力超过200克力，判定为传感器组件5底部测水探针8接触罐底，此时停止下放，摇动手动摇轮14使传感器组件5缓慢上提，直至力传感器7感受罐底支撑力在一个预设的区间范围时，比如50克力-100克力之间，视为电缆12垂直绷紧，此时的电缆12下放长度经过固定值修正(例如加上传感器组件5高度等)即为罐底高度。

当利用本实用新型的便携式计量装置，测量储罐内液体的液位时，摇动手动摇轮14快速下放传感器组件5直至液位传感器没入液面之下并发出报警信号，立即停止下放，反向摇动手动摇轮14使传感器组件5缓慢上提，直至液位传感器脱离液体并且报警消失，如此反复微调，找到气液界面临界点，此时电缆12的下放长度经过补偿即为液面到罐顶参考点的空高h_n，罐顶法兰到罐底部的高度为已知量h_g，则液位高度h_у的计算方法是：

h_у＝h_g–h_n+h_i

其中h_i为固定修正量(比如传感器组件5高度等)。

当利用本实用新型的便携式计量装置，测量储罐内液体的油水界面时，油水界面高度的测量是从罐底向上测量油水界面，这有别于液位测量从罐顶向下测量空高后再通过总高减去空高来计算液体实高。通常先依照罐底测量方法步骤完成罐底测量，此时传感器组件5在电缆12拉力和罐底支撑力的作用下直立于罐底，此时测水探针8触水报警，记录电缆12当前下放长度为L，然后缓慢上提传感器组件5，直至测水探针8脱离水面触水报警刚刚消失时立即停止上提，此时电缆12的下放长度为L₁，则油水界面距离罐底参考平面的高度h_w＝L-L₁。油水界面的测量采用从罐底向上测量的方法，区别于液位测量时从罐顶向下测量空高，然后通过总高减空高的方法测量液位的方法。从罐底向上测量油水界高度的优点是提高了测量的准确度。因为一般罐底水是用来罐底垫平方便上层油液等有机液体计量用的，所以水很浅，一般只有几厘米，而大部分储罐的总高都在15米以上，可见由罐顶向下测量油水界面电缆12走过的行程在十几米，而从罐底向上测量油水界面电缆12的行程差只有几厘米，行程越大累计误差越大，所以从罐底向上测量的方法减少了累计误差引入，极大的提高了测量的准确性。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种便携式计量仪，其特征在于，包括：

计量单元，所述计量单元包括传感器组件和探针，所述探针设置于所述传感器组件的底部，所述传感器组件能够用于检测储罐以及储罐内液体的参数，所述探针能够与所述储罐相抵并检测所述储罐内的水位；

收放单元，所述收放单元包括电缆轮盘和电缆，所述电缆的一端与所述传感器组件相连，所述电缆的另一端缠绕在所述电缆轮盘上；

电源及控制单元，所述电源及控制单元包括电池组件、信号采集器和控制器，所述传感器组件与所述信号采集器相连，所述信号采集器与所述控制器相连，所述信号采集器以及所述控制器均与所述电池组件相连；

机架，所述电缆轮盘可转动地设置于所述机架上，所述电源及控制单元设置于所述机架上；所述机架上还设置有清洁组件，所述电缆穿过所述清洁组件与所述传感器组件相连，所述清洁组件能够对所述电缆进行清洁。

2.根据权利要求1所述的便携式计量仪，其特征在于：所述传感器组件包括密度传感器、温度传感器、液位传感器和力传感器，所述探针为水位探针。

3.根据权利要求1所述的便携式计量仪，其特征在于：所述电源及控制单元还包括编码器，所述编码器设置于所述机架上，所述编码器与所述控制器相连，由所述电缆轮盘上导出的所述电缆绕过所述编码器的轮子后与所述传感器组件相连，所述电缆带动所述传感器往复运动时能够带动所述编码器的轮子转动。

4.根据权利要求3所述的便携式计量仪，其特征在于：所述编码器的轮子的外周面上设置有防滑结构，所述防滑结构为凸点或蚀刻花纹。

5.根据权利要求1所述的便携式计量仪，其特征在于：所述机架包括底座和设置于所述底座上的支架，所述底座上具有允许所述传感器组件穿过的通孔，所述电缆轮盘可转动地设置于所述支架上，所述电源及控制单元设置于所述支架上。

6.根据权利要求5所述的便携式计量仪，其特征在于：所述收放单元还包括摇轮，所述摇轮利用连接轴与所述电缆轮盘相连，所述摇轮和所述电缆轮盘分别设置于所述支架的两侧，所述连接轴可转动地穿过所述支架，所述摇轮连接有摇柄。

7.根据权利要求6所述的便携式计量仪，其特征在于：所述摇柄连接有锁定针，所述锁定针可滑动地与所述摇柄相连，所述锁定针相对于所述摇柄滑动的方向平行于所述摇轮的转动轴线，所述支架上具有多个与所述锁定针相适配的锁孔，所述锁定针能够与所述锁孔插接相连，所述锁定针与所述摇柄之间设置第一弹性件。

8.根据权利要求1所述的便携式计量仪，其特征在于：所述计量单元还包括锁紧组件，所述锁紧组件包括固定座和锁紧螺母，所述固定座固定于所述机架上，所述传感器组件具有定位柱，所述固定座具有与所述定位柱相适配的定位孔，所述锁紧螺母与所述固定座活动连接，所述锁紧螺母能够与所述传感器组件螺纹连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的便携式计量仪，其特征在于：所述电池组件包括第一蓄电池和第二蓄电池，所述控制器与所述第一蓄电池相连，所述信号采集器与所述第二蓄电池相连；

所述机架设置有提手；

所述清洁组件包括外壳和擦拭件，所述外壳固定于所述机架上，所述擦拭件与所述外壳相连，所述擦拭件由柔性材质制成，且所述擦拭件能够与所述电缆相抵，所述外壳与所述擦拭件之间设置第二弹性件。

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