CN2447775Y

CN2447775Y - 智能光电式在线密度计

Info

Publication number: CN2447775Y
Application number: CN 00244791
Authority: CN
Inventors: 罗挺; 吴刚
Original assignee: Logistical Engineering University of PLA
Current assignee: Logistical Engineering University of PLA
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2001-09-12
Anticipated expiration: 2010-10-27

Abstract

智能光电式在线密度计，其结构包括传感器和变送器，其特征在于密度计的进、出口设置电磁阀，电磁阀接变送器的控制接口，传感器通过电缆和光纤连接变送器。传感器由壳体、光纤、PSD位置敏感器件、温度传感器、浮子、弹簧构成。本密度计既可静态测量，也可安装于旁通管道在线测量或自动取样测量透光性较好的液体(如水、轻油、化学溶液等)的密度，价格较低，精度高。

Description

智能光电式在线密度计

本实用新型涉及一种用于测量透光性较好的液体，如水、轻油、化学溶液等的密度的仪表，具体涉及一种可静态、在线或自动取样测量的智能光电式在线密度计。

目前国内用于液体密度测量的智能密度计较多，如天津大学研制了一种WFB自动密度计，采用浮子/弹性膜片/电容传感技术系统测量液体密度，可与计算机联机，具有温度与时间的自动测定和控制、误差修定、存储和打印等功能[见参考文献：WFB自动密度计∥天津大学(中国科学技术成果数据库)]；江西大学利用比尔定理研制的GMD-89型多功能智能光密度计[GMD-89型多功能智能光密度计∥江西大学(全国成果交易数据库)]；西北轻工业学院采用双光束光纤调制技术改进传统沉浸式浮力密度计，设计了一种光纤调制式自动检测密度计[见参考文献：光纤调制式自动检测密度计∥电子技术应用，94(7)19-20]等。这些密度计虽然实现了部分智能化且精度较高，但从其原理和结构上不能克服压力的影响或密封不严，都为静态测量，不能用于管道液体密度的在线测量。而目前较先进的振动式密度计和超声波密度计虽可测量许多液体且精度很高，但其价格过于昂贵。

本实用新型针对现有密度计存在的上述不足，目的在于提供一种既可静态测量，也可安装于旁通管道在线测量或自动取样测量透光性较好的液体(如水、轻油、化学溶液等)的密度，且价格较低，精度高的智能光电式在线密度计。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

本智能光电式在线密度计结构由传感器和变送器两大部分组成。传感器通过电缆和光纤连接变送器，变送器通过通讯接口外接主控制器。其主要技术创新在于密度传感器的设计以及在密度计的进、出口上设置了电磁阀，电磁阀接变送器的控制接口。

本密度计对传感器做了改进，传感器由壳体、光纤、PSD位置敏感器件、温度传感器、浮子、弹簧构成，浮子置于防护罩内，防护罩固定于壳体下部，浮子上、下设导引杆，导引杆外套弹簧，上导引杆端部穿接由变送器引出的光纤。与光纤端部相对设置玻璃钢板和PSD位置敏感器件，温度传感器和PSD位置敏感器件引出电缆经壳体至变送器。所述防护罩靠进液通道一面密闭，其余面设均匀小孔。

本传感器利用阿基米德原理F_浮=ρ_油Vg，将液体的密度转变成球型浮子所受的浮力，当密度变化，浮子所受浮力发生变化，浮子将带动弹簧上下移动，从而使弹簧拉力相应变化直至达到力的平衡，使浮子处于新的平衡状态，然后通过PSD光位置敏感器件将浮子的位置检测出来送入变送器处理。变送器采用智能传感器设计思想进行设计，包含单片机及其接口电路、信号处理电路、输出显示及通讯接口电路。主要是将传感器送来的信号进行滤波放大和A/D转换，送入单片机进行数字滤波、温度补偿、自校准、自校正及噪声抑制等处理，最后输出显示和送通讯口输出。

本实用新型的优点是：(1)具有多种检测组态，既可静态测量，也可安装于旁通管道在线测量或自动取样测量液体的密度。在密度计两端加装了两个电磁阀，由于密度计变送器内设置三种电磁阀控制信号，可使电磁阀处于全通，全闭和定时开闭三种状态，这样可方便地实现在线密度测量(全通)，自动采样、高精度的静态密度测量(定时开闭)和人工测量；(2)价格较低。该密度计的关键部分——传感器的结构很简单，除光位置敏感器件外，其余均由常规材料、器件制作，价格便宜，浮子形状规则，易于加工；(3)精度高，智能化程度高，功能强。静态测量精度可达±0.0001克/厘米³，可根据需要显示当前实时密度、标准条件下的密度及当前温度，且这些参数可通过通讯口远传。

以下结合附图和实施例对本实用新型的结构进行说明：

图1为本密度计的测量系统连接示意图；

图2为传感器结构示意图；

图3为传感器另一种结构示意图；

图4为本密度计传感器的防护罩结构示意图；

图5为本密度计变送器的结构框图；

图6为密度计外形示意图。

图中，1-变送器，2-传感器，3-电磁阀，4-电缆，5-管线，6-光纤，7-温度传感器，8-PSD位置敏感器件，9-弹簧，10-外壳，11-玻璃钢板，12-导引杆，13-防护罩，14-浮子，15-小孔，16-在线测量键，17-自动取样键，18-当前密度显示键，19-标准密度显示键，20-LCD显示窗口，21-关闭键，22-通讯口和输出口，23-当前温度显示键，24-测量室。

实施例：

参见图1，密度计安装于旁通管线5中，由变送器1、传感器2、电磁阀3构成，电磁阀3安装在密度计进、出口管线上，通过控制电缆4与变送器1连接。

传感器的结构有两种，分别参见图2和3。如图所示，传感器的浮子14置于防护罩13内，其上下设有导引杆12。防护罩13固定于壳体10下。浮子14的上导引杆12外套弹簧9(图2)，当然弹簧9也可套在下导引杆12上(图3)。弹簧9两端固定，导引杆12可上下移动。上导引杆12的端部穿接有光纤6，与光纤6端部相对设置玻璃钢板11和PSD位置敏感器件8。玻璃钢板11、PSD位置敏感器件8和温度传感器7均固定在壳体10上，温度传感器7和PSD位置敏感器件8分别引出电缆4至变送器1。

上述防护罩的结构参见图4，该防护罩靠进液通道一面密闭，其余面设均匀小孔15用于进出液体，这样，减小液体流动对浮子的影响。

密度计变送器结构参见图5，与现有用于本领域的变送器相近，主要包括电源、多路转换开关、信号调理电路、A/D转换、RAM、μP、PROM、控制接口和通讯接口以及显示等，由密度计各传感器的信号接多路转换开关，再由变送器进行处理，变送器通过控制接口控制电磁阀开、闭，其通讯接口接外在主控制器。

整个密度计的外形如图6，与其内部的变送器电路相应，其表面设有各种选择键16，如在线测量键17、自动取样键18、当前密度显示键23、标准密度显示键19、关闭键21、当前温度显示键23、还设有LCD显示窗口20、通讯口和输出口22，传感器位于测量室24内。

Claims

1．智能光电式在线密度计，其结构包括传感器(2)和变送器(1)，其特征在于密度计的进、出口设置电磁阀(3)，电磁阀(3)接变送器(1)的控制接口，传感器(2)通过电缆(4)和光纤(6)连接变送器(1)。

2．根据权利要求1所述的密度计，其特征在于所述传感器由壳体(10)、光纤(6)、PSD位置敏感器件(8)、温度传感器(7)、浮子(14)、弹簧(9)构成，浮子(14)置于防护罩(13)内，防护罩(13)固定于壳体(10)下部，浮子(14)上、下设导引杆(12)，导引杆(12)外套弹簧(9)，上导引杆(12)端部穿接引至变送器(1)的光纤(6)，与光纤(6)端部相对设置玻璃钢板(11)和PSD位置敏感器件(8)，温度传感器(7)和PSD位置敏感器件(8)引出电缆(4)至变送器(1)。

3．根据权利要求2或3所述的密度计，其特征在于防护罩(13)靠进液通道一面密闭，其余面设均匀小孔(15)。