專利名稱：一種多管液體比重和容器液位測量單元的制作方法
技術領域：
一種多管液體比重和容器(或池)液位測量單元，它適用于化工、石油以及其它需測量液體比重、液面高度等的地方，特別適用于大高程、高精度容器(或池)內的液體液面位置測量。
現在的液體比重測量多是用比重計用手工測量，液面位置高度的測量是用連通管或是直接插入標尺測量，測量精度較低。也有一些自動化儀表，可以減輕測量人員的勞動強度，提高測量精度，但是由于自動化儀表價格較貴，各個測量裝置之間不能有機的結合在一起，不便于機電一體化的實施。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種機電一體化的液體比重以及液位測量單元，它可以同時測量液體比重和精確的容器(或池)內液面高度，并便于擴充。
本發(fā)明如附

圖1所示，它有一端帶有節(jié)流小孔的傳壓管(1)、裝于傳壓管(1)上用于測量傳壓管(1)中氣體壓力的壓力傳感元件(2)和在傳壓管(1)節(jié)流小孔端接有的壓縮空氣源(5)，有可為整個系統(tǒng)所共有的中央控制計算機(6)和與其它單元共有的標準工業(yè)控制介面(4)，在標準工業(yè)控制介面(4)的插槽中插有與壓力傳感元件(2)相連的摸數轉換適配模塊(3)，標準工業(yè)控制介面(4)通過標準串行通訊接口與中央控制計算機(6)相連，其特征在于傳壓管(1)有N個，壓力傳感元件(2)和與之相連的摸數轉換適配模塊(3)也有N個，N大于2，所有的傳壓管(1)平行安裝并垂直插于被測液體容器中，保持各傳壓管(1)的下端口有一固定的高程差Hn系列，n＝1，2，...，N，而且保證至少有兩個傳壓管(1)下端低于液面，壓縮空氣源(5)通過節(jié)流小孔向所有的傳壓管(1)連續(xù)供氣，工作時，讓氣體保持不斷從所有的傳壓管(1)的下端溢出，保證所有的傳壓管(1)中都沒有液體，中央控制計算機(6)用于通過標準工業(yè)控制介面(4)先后選通與各壓力傳感元件(2)相連的摸數轉換適配模塊(3)來得到各傳壓管(1)中氣體壓力的數字量，從而計算出所測液體比重和被測液體容器中的液面位置。
附圖1為本發(fā)明的剖視結構與電氣連接示意圖。
本發(fā)明的工作原理入下本發(fā)明有一端帶有節(jié)流小孔的傳壓管(1)、裝于傳壓管(1)上，用于測量傳壓管(1)中氣體壓力的壓力傳感元件(2)和在傳壓管(1)節(jié)流小孔端接有的壓縮空氣源(5)，有可為整個系統(tǒng)所共有的中央控制計算機(6)和與其它單元共有的標準工業(yè)控制介面(4)，在標準工業(yè)控制介面(4)的插槽中插有與壓力傳感元件(2)相連的摸數轉換適配模塊(3)，標準工業(yè)控制介面(4)通過標準串行通訊接口與中央控制計算機(6)相連，傳壓管(1)有N個，壓力傳感元件(2)和與之相連的摸數轉換適配模塊(3)也有N個，N大于2，所有的傳壓管(1)平行安裝并垂直插于被測液體容器中，保持各傳壓管(1)的下端口有一固定的高程差Hn系列，n＝1，2，...，N－1，而且保證至少有兩個傳壓管(1)下端低于液面，壓縮空氣源(5)通過節(jié)流小孔向所有的傳壓管(1)連續(xù)供氣，讓氣體保持不斷從所有的傳壓管(1)的下端溢出，保證所有的傳壓管(1)中都沒有液體，中央控制計算機(6)用于通過標準工業(yè)控制介面(4)先后選通與各壓力傳感元件(2)相連的摸數轉換適配模塊(3)來得到各傳壓管(1)中氣體壓力的數字量，從而計算出所測液體比重和被測液體容器中的液面位置。在工作時，由于壓縮空氣源(5)通過節(jié)流小孔向各傳壓管(1)連續(xù)供氣，讓氣體保持不斷從每一個傳壓管(1)的下端溢出，保證它們中都沒有液體。這時，對于每一個傳壓管(1)n，n＝1，2，...，N，其中的氣體壓力(相對于液體容器中的上部氣體壓力P0)為該管下端口部距液面的高度Ln所產生的液柱壓力Pn，對于浸入被測液體之中的傳壓管(1)壓力Pn＞O，假設液體比重為d，那么Pn＝d×LnPn＋1＝d×Ln＋1……因為Ln－Ln＋1＝Hn，為已知常值，故有Pn－Pn＋1＝d×(Ln－Ln＋1)d＝(Pn－Pn＋1)/Hn由于浸入被測液體之中的傳壓管(1)可能不止兩個，通過上式可以得到多個比重值，使用平均的方法可以提高測量精度。
通過Pn＝d×Ln，我們可以得到Ln＝Pn/d求得液面的位置高度。由于有多個傳壓管(1)浸入被測液體之中，因此可以得到多個長度值。但是，不同的傳壓管(1)浸入被測液體之中的深度不同，壓力值不同，有的插入深度較大，當測量相對精度一樣時，絕對誤差較大，因此可用不為零的最小壓力值Pn′所對應的長度值Ln′計算液面的位置高度，計算精度較高。
本發(fā)明使用簡單的壓力傳感元件(2)，用插于標準工業(yè)控制介面(4)中的模數轉換適配模塊(3)進行測量，中央控制計算機(6)在需要被測液體的比重和液位時，通過標準串行通訊接口發(fā)出地址選通命令，先后選通與各個壓力傳感元件(2)相連的模數轉換適配模塊(3)，適配模塊(3)把壓力傳感元件(2)的模擬量轉換為數字量后回送到中央控制計算機(6)，中央控制計算機(6)通過數據處理，便得到液體的比重，液面高度等信息，由于本發(fā)明采用了這種機電一體化的形式，擴充十分方便，如要測量液體的溫度時，只需加入溫度傳感元件和相應的適配模塊。
本發(fā)明使用多個一端帶有節(jié)流小孔并裝有壓力傳感元件的傳壓管垂直插于被測液體容器中，在傳壓管節(jié)流小孔端接有的壓縮空氣源，采用中央控制計算機、標準工業(yè)控制介面和插于其中的與壓力傳感元件相連的摸數轉換適配模塊這種機電一體化的測控方式，通過測量各傳壓管中氣體壓力的數字量，從而計算出所測液體比重和被測液體容器中的液面位置。由于有多個傳壓管長度不同，長度差Hn系列可以復蓋整個測量范圍，在任意被測液體容器中的液面位置時，總有兩個傳壓管的插入深度較小，從而使得測量精度較高。
本發(fā)明中的壓縮空氣源(5)可以是一個小型空氣壓縮機或是壓縮空氣貯氣瓶或其它壓縮空氣源。其傳壓管(1)的節(jié)流小孔可以較小，只要保證有少量的空氣不斷進入管中并從管下端溢出，使管中沒有液體即可。但太小時液體容器液面的波動對測量影響較大。節(jié)流小孔起到了限制氣體流量和隔絕氣源壓力對兩管壓力影響的作用。
本發(fā)明中的多個傳壓管(1)可以并在一起做成一體，這樣便于本發(fā)明在液體容器中的安放。管的截面形狀可以是各種形狀，如圓形、方形、六邊形等。各傳壓管(1)的下端口有一固定的高程差Hn系列，n＝1，2，...，N，其差值可以相等，也可以是上部差值小，下部差值大的系列。
在本發(fā)明中，標準工業(yè)控制介面(4)可以選用美國ME公司(MECHATRONIC EQUIPMENT INC.)的I/O32，或是美國OPTO22公司的PB16AH。中央控制計算機(6)可以選用美國OPTO22公司的LC4控制器，也可以選用美國ME公司的PCS-1工業(yè)過程控制工作站，還可以選用普通PC計算機。適配模塊(3)可以采用OPTO22公司的AD3或類似的A/D轉換模塊。
權利要求1.一種機電一體化的液體比重以及液位測量單元，它有一端帶有節(jié)流小孔的傳壓管(1)、裝于傳壓管(1)上用于測量傳壓管(1)中氣體壓力的壓力傳感元件(2)和在傳壓管(1)節(jié)流小孔端接有的壓縮空氣源(5)，有可為整個系統(tǒng)所共有的中央控制計算機(6)和與其它單元共有的標準工業(yè)控制介面(4)，在標準工業(yè)控制介面(4)的插槽中插有與壓力傳感元件(2)相連的摸數轉換適配模塊(3)，標準工業(yè)控制介面(4)通過標準串行通訊接口與中央控制計算機(6)相連，其特征在于傳壓管(1)有N個，壓力傳感元件(2)和與之相連的摸數轉換適配模塊(3)也有N個，N大于2，所有的傳壓管(1)平行安裝并垂直插于被測液體容器中，保持各傳壓管(1)的下端口有一固定的高程差Hn系列，n＝1，2，...，N，而且保證至少有兩個傳壓管(1)下端低于液面，壓縮空氣源(5)通過節(jié)流小孔向所有的傳壓管(1)連續(xù)供氣。
專利摘要一種多管液體比重和容器液位測量單元。它有一端帶有節(jié)流小孔的傳壓管和裝于其上的壓力傳感元件，在其節(jié)流小孔端接有的壓縮空氣源、有中央控制計算機和標準工業(yè)控制介面及插于其中的模數轉換適配模塊，其特征在于傳壓管、壓力傳感元件和模數轉換適配模塊有N個，N大于2，所有的傳壓管平行安裝并垂直插于被測液體容器中，保持各傳壓管的下端口有一固定的高程差H
文檔編號G01N9/26GK2240147SQ9421919
公開日1996年11月13日 申請日期1994年8月27日 優(yōu)先權日1994年8月27日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠