專利名稱：無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密度計(jì)，特別地涉及一種無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)。
背景技術(shù)：
目前常用的密度計(jì)有浮子式密度計(jì)、靜壓式密度計(jì)及放射性同位素密度計(jì)等。浮子式密度計(jì)的工作原理如下物體在流體內(nèi)受到的浮力與流體密度有關(guān)，流體密度越大浮力越大。此種密度計(jì)此時(shí)玻璃刻度粗略估計(jì)被測(cè)液體的密度，誤差極大，不適合在精密度要求高的場(chǎng)合使用。靜壓式密度計(jì)的工作原理如下一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正比，因此可根據(jù)壓力測(cè)量?jī)x表測(cè)出的靜壓數(shù)值來(lái)衡量液體的密度。膜盒是一種常用的壓力測(cè)量 元件，用它直接測(cè)量樣品液柱靜壓的密度計(jì)稱為膜盒靜壓式密度計(jì)。另一種常用的是單管吹氣式密度計(jì)，它以測(cè)量氣壓代替直接測(cè)量液柱壓力。將吹氣管插入被測(cè)液體液面以下一定深度，壓縮空氣通過(guò)吹氣管不斷從管底逸出。此時(shí)管內(nèi)空氣的壓力便等于那段高度的樣品液柱的壓力，壓力值可換算成密度。此種密度計(jì)屬于間接測(cè)量，其精度很難提高，造價(jià)也很貴，且無(wú)法遠(yuǎn)傳所測(cè)密度值，大部分場(chǎng)合無(wú)法使用。放射性同位素密度計(jì)內(nèi)設(shè)有放射性同位素輻射源。它的放射性輻射(例如Y射線)，在透過(guò)一定厚度的被測(cè)樣品后被射線檢測(cè)器所接收，通過(guò)放射源、計(jì)數(shù)與質(zhì)量厚度-密度和厚度的乘積之間存在某種指數(shù)關(guān)系，經(jīng)過(guò)預(yù)先若干己知值標(biāo)定或計(jì)算，獲得在線密度值，其測(cè)量密度相對(duì)誤差0. 38%，且也無(wú)法遠(yuǎn)傳所測(cè)密度值。綜上，現(xiàn)有各式各樣在線密度計(jì)，一方面，大部分需借助其它物理量，無(wú)法直接獲得被計(jì)量物的Μ/V值，因而測(cè)量精度普遍較低，若想保證測(cè)量精度在O. 1-0. 01 %內(nèi)，甚至更高時(shí)，其技術(shù)難度及實(shí)施成本均太高，另一方面，無(wú)法直接測(cè)量固體密度，尤其是形狀不規(guī)則的固體密度，因而提出一種測(cè)量精度高、成本低且既能測(cè)液體又能測(cè)固體的密度計(jì)并能遠(yuǎn)傳密度值則成為本發(fā)明面臨的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)密度計(jì)測(cè)量精度低及不能現(xiàn)場(chǎng)在線測(cè)量密度的問(wèn)題，提出一種無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其具體技術(shù)方案如下一種無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其中，包括機(jī)殼及位于其內(nèi)的硬件電路，所述硬件電路包括應(yīng)變傳感器、無(wú)線數(shù)傳模塊，處理模塊，所述應(yīng)變傳感器的應(yīng)變梁上安裝有伸出機(jī)殼的吊鉤，所述應(yīng)變傳感器測(cè)量吊鉤上被懸掛物的拉力或通過(guò)處理模塊處理，所述處理模塊用以將接收的拉力通過(guò)公式K= {ff/ (A-B) -Cl *D計(jì)算出密度并輸出，其中，K為被測(cè)固體或待測(cè)液體的密度；W為探頭或被測(cè)固體所排開(kāi)的液體的重量;A為被測(cè)固體或探頭在室溫下的體積為體積溫度修正值；C為密度修正恒定值；D為單位轉(zhuǎn)換值比例常數(shù)。進(jìn)一步地，所述吊鉤位于所述應(yīng)變梁的下方。進(jìn)一步地，還包括一設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)與所述無(wú)線數(shù)傳模塊相連的溫度傳感器，該溫度傳感器的測(cè)頭使用時(shí)浸入到待測(cè)或已知溶液中。進(jìn)一步地，還包括一探頭，該探頭通過(guò)垂線掛在所述吊鉤上，所述探頭為橢球形或錐形或柱形，其采用不銹鋼或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成，所述垂線采用塑料、尼龍線或鋼絲線制成。進(jìn)一步地，還包括一柱形護(hù)套，護(hù)套側(cè)面上對(duì)稱開(kāi)有兩列通孔。進(jìn)一步地，所述密度計(jì)上設(shè)有顯示屏及按鈕。進(jìn)一步地，所述機(jī)殼成圓柱形，該機(jī)殼的上端部具有縮脖結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果如下 本發(fā)明轉(zhuǎn)換測(cè)量思路，其測(cè)量精度有了很大提高，可以應(yīng)用到若干科技領(lǐng)域，由于其測(cè)量原理明確，精度大幅度提高，可達(dá)O. 01 %、0. 001 %…，在某種情況下，可以作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)；另外，由于采用無(wú)線數(shù)傳，大幅度提高測(cè)量速度及監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，大大降低了生產(chǎn)成本，極大地提高工作效率。本發(fā)明測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單，只需按動(dòng)幾個(gè)鍵，即可進(jìn)入測(cè)量，并在線顯示結(jié)果。我國(guó)水務(wù)、水利系統(tǒng)，如長(zhǎng)江、各大專院?？蒲械炔块T(mén)都迫切需要解決水密度計(jì)量工作，可以極大地解放科技人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也節(jié)省了人力和財(cái)力；對(duì)其它工業(yè)，如石油、日用品等在線生產(chǎn)上也有著廣泛的應(yīng)用前景。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的具體實(shí)施方式
后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清
λ·Μ
/E. ο


圖I為實(shí)施例一結(jié)構(gòu)不意圖之一；圖2為實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖3為實(shí)施例一內(nèi)部部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實(shí)施例一硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖5為實(shí)施例一在線測(cè)量安裝結(jié)構(gòu)示意圖；各圖中1、機(jī)殼；2、顯不屏；3、按鍵；4、吊鉤；5、應(yīng)變傳感器；6、探頭；11、縮脖結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的原理如下物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，即密度P =M/V，其中質(zhì)量M可通過(guò)精密測(cè)量該物質(zhì)的重量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量，而對(duì)于物質(zhì)的體積V，通常要測(cè)量一個(gè)物體的體積，如是正方形即長(zhǎng)*寬*高，取其長(zhǎng)度一般為IOOmm時(shí)，若精度為O. Imm時(shí)，其體積為100. 1*100. 1*100. 1=1003003立方毫米，當(dāng)然也可能為1000000立方毫米，其測(cè)量相對(duì)精度為二者之差除以1000000為O. 003即O. 3%的精度，顯然體積誤差太大，若所測(cè)對(duì)象是無(wú)規(guī)則時(shí)，其誤差會(huì)更大，因而此種測(cè)量方法得出的體積精度不高，本發(fā)明因此提出用測(cè)量重量替代測(cè)量體積的理論。通常，測(cè)量重量如300g，精度達(dá)到Img是很容易的，如300. OOlg，其相對(duì)精度為O. 00033% ;而當(dāng)測(cè)量形狀規(guī)則或不規(guī)則固體密度時(shí)，衡量其體積大小，根據(jù)阿基米德定律，放入蒸餾水中，看其排開(kāi)水溶液的重量/此時(shí)水溫密度，即可高精度獲知該物體的體積，其精度量級(jí)與測(cè)重量級(jí)相似。
基于上述理論，本發(fā)明提出一種無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其測(cè)量精度及測(cè)量速度均有大幅度提高。為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一，本實(shí)施例提出一種下吊式密度計(jì)，主要用于野外現(xiàn)場(chǎng)密度測(cè)量，如圖1-3所示，包括機(jī)殼I及位于其內(nèi)的硬件電路，所述機(jī)殼I為方形，上表面具有顯示屏2，按鈕3，按鈕可設(shè)定電源、校驗(yàn)及運(yùn)算按鈕，當(dāng)然機(jī)殼I也可如圖5所示設(shè)置成圓柱形，圓柱形上端部具有縮脖結(jié)構(gòu)11，便于移動(dòng)、提升；所述硬件電路參考圖4，包括電源、處理模塊、溫度傳感器、應(yīng)變傳感器及與兩傳感器相連的無(wú)線數(shù)傳模塊，所述應(yīng)變傳感器測(cè)量吊鉤上被懸掛物的拉力或通過(guò)處理模塊處理后經(jīng)過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)出，或先經(jīng)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)出再 通過(guò)處理模塊處理后輸出密度值，所述處理模塊用以將接收的拉力通過(guò)公式計(jì)算出密度并輸出。所述應(yīng)變傳感器5的應(yīng)變梁上安裝有伸出機(jī)殼的吊鉤4，吊鉤4上可懸掛探頭6或被測(cè)固體，其中探頭6或被測(cè)固體通過(guò)垂線掛在吊鉤4上。探頭6可制成標(biāo)準(zhǔn)探頭，按重量、體積、形狀、大小、材質(zhì)等分為不同的型號(hào)，所述探頭形狀可制成橢球形或錐形或柱形，材質(zhì)可采用不銹鋼或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成。所述垂線采用輕質(zhì)軟線制成，如塑料、尼龍線或鋼絲線等。為了測(cè)量精確，還包括一設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)與所述無(wú)線數(shù)傳模塊相連的溫度傳感器，該溫度傳感器的測(cè)頭使用時(shí)浸入到待測(cè)或已知溶液中。當(dāng)測(cè)量液體的密度時(shí)，選取設(shè)定的探頭，探頭的選取根據(jù)被測(cè)液體的密度及現(xiàn)場(chǎng)情況而定，然后將探頭懸掛在吊鉤上并浸沒(méi)入待測(cè)液體中，并將溫度傳感器的測(cè)頭浸入到待測(cè)液體中，此時(shí)，應(yīng)變傳感器將測(cè)得拉力通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程客戶端，客戶端處理模塊通過(guò)公式K= {ff/ (A-B) -Cl *D計(jì)算出密度，其中，K為被測(cè)固體或待測(cè)液體的密度；W為探頭或被測(cè)固體所排開(kāi)的液體的重量;A為被測(cè)固體或探頭在室溫下的體積；B為從溫度傳感器獲得的體積溫度修正值；C為密度修正恒定值；D轉(zhuǎn)換值比例常數(shù)。這樣，遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)可計(jì)算出每時(shí)每刻的密度“真值”，還可采集或畫(huà)出相對(duì)應(yīng)的變化曲線圖。當(dāng)然處理模塊也可內(nèi)置與密度計(jì)的機(jī)殼內(nèi)，這樣可將數(shù)據(jù)處理完后再通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)出，其過(guò)程不再詳述。當(dāng)被測(cè)的液體流動(dòng)時(shí)，為保證測(cè)量精度，還包括一柱形護(hù)套，護(hù)套側(cè)面上對(duì)稱開(kāi)有兩列通孔，具體使用時(shí)，兩列通孔之間的連線要垂直于液體流動(dòng)的方向，這樣既保證了液體的真實(shí)采樣又避免了干擾。當(dāng)測(cè)量固體的密度時(shí)，將被測(cè)固體懸掛在所述吊鉤上，并浸沒(méi)于標(biāo)準(zhǔn)液體中，標(biāo)準(zhǔn)液體一般選取水。為了換算精確，本發(fā)明提出利用己知凈水不同溫度的(如O-IO(TC)水密度值，用以標(biāo)定其他物質(zhì)體積和密度，可大大提高測(cè)量值的精度。o-ioo°c的水的密度如下表一所不:表一 0-100°C的水的密度
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其特征在于包括機(jī)殼及位于其內(nèi)的硬件電路，所述硬件電路包括應(yīng)變傳感器、無(wú)線數(shù)傳模塊，處理模塊，所述應(yīng)變傳感器的應(yīng)變梁上安裝有伸出機(jī)殼的吊鉤，所述應(yīng)變傳感器測(cè)量吊鉤上被懸掛物的拉力或通過(guò)處理模塊處理，所述處理模塊用以將接收的拉力通過(guò)公式K= {W/(A-B)-C}*D計(jì)算出密度并輸出，其中，K為被測(cè)固體或待測(cè)液體的密度；W為探頭或被測(cè)固體所排開(kāi)的液體的重量；A為被測(cè)固體或探頭在室溫下的體積；B為體積溫度修正值；C為密度修正恒定值；D為單位轉(zhuǎn)換值比例常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其特征在于所述吊鉤位于所述應(yīng)變梁的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其特征在于還包括一設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)與所述無(wú)線數(shù)傳模塊相連的溫度傳感器，該溫度傳感器的測(cè)頭使用時(shí)浸入到待測(cè)或已知溶液中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其特征在于還包括一探頭，該探頭通過(guò)垂線掛在所述吊鉤上，所述探頭為橢球形或錐形或柱形，其采用不銹鋼或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成，所述垂線采用塑料、尼龍線或鋼絲線制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其特征在于還包括一柱形護(hù)套，護(hù)套側(cè)面上對(duì)稱開(kāi)有兩列通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其特征在于所述密度計(jì)上設(shè)有顯示屏及按鈕。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其特征在于所述機(jī)殼成圓柱形，該機(jī)殼的上端部具有縮脖結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種無(wú)線數(shù)傳在線精密密度計(jì)，其中，包括機(jī)殼及位于其內(nèi)的硬件電路，所述硬件電路包括應(yīng)變傳感器及與之相連的無(wú)線數(shù)傳模塊，所述應(yīng)變傳感器的應(yīng)變梁上安裝有伸出機(jī)殼的吊鉤，所述應(yīng)變傳感器測(cè)量吊鉤上被懸掛物的拉力并將其通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)出。本發(fā)明測(cè)量方法和精度有了很大提高，可以應(yīng)用到若干科技領(lǐng)域，由于其測(cè)量原理明確，精度大幅提高，在某種情況下，可以作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)；另外，由于能無(wú)線數(shù)傳，大幅度提高監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，大大降低了生產(chǎn)成本，極大地提高工作效率。
文檔編號(hào)G01N9/02GK102830040SQ201210339610
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者鄭大鈞, 鄭志東, 高育宏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院海洋研究所