專利名稱：智能型漿液密度液位綜合分析儀的制作方法
技術領域：
智能型漿液密度液位綜合分析儀技術領域[0001]本實用新型涉及一種智能型漿液密度液位綜合分析儀，用于各類漿液密度、液位的測量。
背景技術：
[0002]目前，常見的液體密度計種類有浮子式密度計、靜壓式密度計、遠傳差壓式密度計、振動式密度計和放射性同位素密度計。[0003]浮子式密度計工作原理是物體在流體內受到的浮力與流體密度有關，流體密度越大浮力越大。靜壓式密度計工作原理是一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正比， 因此可根據壓力測量儀表測出的靜壓數值來衡量液體的密度。膜盒(見膜片和膜盒)是一種常用的壓力測量元件，用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計稱為膜盒靜壓式密度計。另一種常用的是單管吹氣式密度計，它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力，將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度，壓縮空氣通過吹氣管不斷從管底逸出，此時管內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。振動式密度計工作原理是物體受激而發生振動時，其振動頻率或振幅與物體本身的質量有關，如果在物體內充以一定體積的液體樣品，則其振動頻率或振幅的變化便反映一定體積的樣品液體的質量或密度。放射性同位素密度計儀器內設有放射性同位素輻射源，它的放射性輻射(例如Y射線)，在透過一定厚度的被測樣品后被射線檢測器所接收，一定厚度的樣品對射線的吸收量與該樣品的密度有關，而射線檢測器的信號則與該吸收量有關，因此反映出樣品的密度。[0004]上述密度計的缺點是非重復性大、遲滯誤差大、受溫度變化影響的不確定性大。實用新型內容[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種智能型漿液密度液位綜合分析儀，能夠密度、液位雙參數一體化測量，并直接數字量輸出。[0006]本實用新型為解決上述技術問題所采取的技術方案為一種智能型漿液密度液位綜合分析儀，其特征在于它包括機械部分和電路部分；[0007]所述的機械部分包括殼體和長度不等且相互平行的第一管體、第二管體；殼體通過法蘭分別與第一管體、第二管體的一端連接，第一管體、第二管體的另一端分別連接第一探頭和第二探頭；[0008]所述的電路部分包括第一信號采集系統、第二信號采集系統、信號處理系統、顯示器和供電模塊；第一信號采集系統和第二信號采集系統分別與信號處理系統電連接，信號處理系統與顯示器電連接，信號處理系統通過供電模塊輸出密度值和液位值；[0009]所述的第一信號采集系統和第二信號采集系統分別設置在第一探頭和第二探頭內；所述的信號處理系統、顯示器和供電模塊設置在殼體內。[0010]按上述方案，所述的第一信號采集系統和第二采集系統包括型號相同的壓力傳感O[0011]按上述方案，所述的壓力傳感器包括與外界相通的壓力感受端面，壓力感受端面與探頭之間通過0型密封圈密封。[0012]按上述方案，所述的信號處理系統包括第一微處理器和第二微處理器，所述的供電模塊包括第一供電模塊和第二供電模塊；其中所述的第一信號采集系統和第二信號采集系統與第一微處理器的輸入端電連接，第一微處理器與所述顯示器電連接；第一微處理器與第一供電模塊通過HART通信模塊連接，第二微處理器與第二供電模塊通過HART通信模塊連接，第一微處理器與第二微處理器之間通過RS232串口連接。[0013]按上述方案，所述的第一微處理器的輸入端與輸入設備電連接。[0014]一種智能型漿液密度液位綜合分析方法，包括以下步驟[0015]1)深度不等的2個信號采集系統采集漿液不同深度的壓力數據傳給第一微控制器；[0016]2)第一微控制器根據2個信號采集系統得到的壓力數據以及信號采集系統之間的高度差計算得到漿液的密度數字信號和液位數字信號，傳送到顯示器進行顯示，同時將密度數字信號值轉為密度模擬信號經第一供電模塊輸出；[0017]3)第二微控制器從第一微控制器接收液位數字信號，將液位數字信號轉為液位模擬信號經第二供電模塊輸出。[0018]所述的步驟1)2個信號采集系統采集壓力數據的同時采集對應的溫度數據；所述的步驟幻第一微處理器根據采集的壓力數據和對應的溫度數據獲得壓力隨溫度變化的零點遷移數據，采用分段線性插值法得到壓力隨溫度變化的零點遷移補償函數，利用零點遷移函數對壓力數據進行零點遷移補償。[0019]本實用新型的工作原理為利用靜壓法原理ΔΡ = ρ g · Ah，通過檢測壓力差實現密度測量；其中Δ P為兩只傳感器承受壓力的差值(P2-P1) ； ρ為被測介質的密度值；g為重力加速度；Ah為2個信號采集系統之間的距離。再利用密度值通過公式# = 1計算，Pg實現液位的測量；p2為較深的傳感器采集的壓力數據；P為被測介質的密度值，由靜壓法測得；g為重力加速度。[0020]本實用新型的有益效果為[0021]1、具備密度、液位雙參數一體化測量，直接數字量輸出顯示，降低了測量成本，方便可行。[0022]2、采用壓力傳感器傳感，利用壓力差和高度計算密度值，替代放射性同位素密度計，避免了放射性物質對人體的危害。
[0023]圖1為本實用新型一實施例的機械結構圖。[0024]圖2為本實用新型一實施例的電路原理框圖。[0025]圖3為本實用新型一實施例的密度電流環電路原理圖。
具體實施方式
[0026]
以下結合附圖和實施例對實用新型進一步說明。[0027]圖1為本實用新型一實施例的機械結構圖，包括殼體1和長度不等且相互平行的第一管體7、第二管體4 ；殼體1通過法蘭3分別與第一管體7、第二管體4的一端連接，第一管體7、第二管體4的另一端分別連接第一探頭6和第二探頭5。為了使得殼體1更好的與法蘭3連接，在殼體1與法蘭3之間增設連接件2。測量時，將第一探頭6和第二探頭5 插入漿液。[0028]圖2為本實用新型一實施例的電路原理框圖，包括第一信號采集系統、第二信號采集系統、信號處理系統、LCD顯示器和供電模塊；第一信號采集系統和第二信號采集系統分別與信號處理系統電連接，信號處理系統與LCD顯示器電連接，信號處理系統通過供電模塊輸出密度值和液位值。第一信號采集系統和第二信號采集系統分別設置在第一探頭和第二探頭內；所述的信號處理系統、IXD顯示器和供電模塊設置在殼體內。[0029]第一信號采集系統和第二采集系統包括型號相同的壓力傳感器。壓力傳感器包括與外界相通的壓力感受端面，壓力感受端面與探頭之間通過0型密封圈密封。壓力傳感器經嚴格篩選配對后，采用獨特的封裝工藝，使得兩個敏感元件的壓力曲線、溫度曲線幾乎完全一致，感受漿液壓力變化，產生對應的模擬電信號。[0030]信號處理系統包括第一微處理器和第二微處理器，所述的供電模塊包括第一供電模塊和第二供電模塊；其中所述的第一信號采集系統和第二信號采集系統與第一微處理器的輸入端電連接，第一微處理器與所述IXD顯示器電連接；第一微處理器與第一供電模塊通過HART通信模塊電連接，第二微處理器與第二供電模塊通過HART通信模塊電連接，第一微處理器與第二微處理器之間通過RS232串口連接。[0031]第一微處理器的輸入端與輸入設備電連接，本實施例中的輸入設備為鍵盤模塊。[0032]第一供電模塊、第一 D⑶C模塊、第一微處理器、IXD顯示器、HART通信2模塊、鍵盤模塊、存儲器EEPE0M1以及第一傳感器、第二傳感器組成密度電流環，如圖3所示。第一供電模塊通過第一 D⑶C模塊為密度電流環各部分供3. 3V直流電。第一微處理器對2個傳感器采集的壓力信號，依據靜壓法原理ΔΡ= ρ ^Ah,將信號采集系統傳遞的模擬電信號經過數字信號處理技術，第一微處理器再通過壓力傳感器采集的實時溫度值獲得壓力隨溫P度變化的零點遷移數據進行溫度補償。再通過密度值通過公式# = 2計算得到漿液的密Pg度數字信號以及液位數字信號，并同時傳送到LCD顯示器進行顯示。密度數字信號經電流環產生4 20mA密度模擬信號；液位數字信號經232串口傳送到第二微處理器。[0033]第二供電模塊、第二 DOTC模塊、第二微處理器、HART通信1模塊和存儲器EEPE0M2 組成液位電流環，之間的連接關系與第一供電模塊、第一 DCDC模塊、第一微處理器、HART通信2模塊、存儲器EEPE0M1之間的連接關系相同。第二微處理器將液位數字信號轉為液位模擬信號，經第二供電模塊輸出。[0034]在圖3密度電流環原理圖中，單片機U4 (即第一微處理器)，管腳18經電阻R25與第一傳感器的SV+相連，管腳19經電阻似6與第二傳感器的SV2+相連，管腳20與第一傳感器的SS+相連，管腳21與第一傳感器的SS-相連，管腳22與第一傳感器的ST相連，管腳 23與第二傳感器的SS2+相連，管腳M與第二傳感器的SS2-相連，管腳25與第二傳感器的 ST2相連。[0035]單片機U4，管腳44、管腳55、管腳56、管腳3、管腳4與接線端子P4、232通訊1模塊相連接，并將上述的密度數字信號以及液位數字信號傳送給LCD顯示器，而液位數字信號經232通訊1模塊、232通訊2模塊傳送到第二微處理器。[0036]單片機U4，管腳6、管腳7、管腳8分別與電流環芯片U2的管腳5、管腳6、管腳7相連接，完成密度數字信號的傳送；單片機U4，管腳59、管腳60、管腳63分別與Hart專用芯片Ul的管腳25、管腳23、管腳沈相連接，完成密度數字信號的Hart通信。[0037]單片機U4，管腳52、管腳53、管腳M分別與鍵盤模塊相連接，可以通過按鍵進行現場參數設置，或完成零點的無源標定；單片機U4，管腳51與存儲器U3的管腳7相連接，實時讀寫密度、液位范圍、壓力傳感器量程、輸出電信號范圍等參數。[0038]單片機U4管腳52、53、M是通過電阻R13、R14、R15接電源VCC，該節點通過串接按鍵開關連接到地，當無按鍵按下時為高電平，當有按鍵按下時為低電平。單片機U4通過高低電平來判斷鍵盤信號。[0039]電流環芯片U2與Ql相連接，產生4 20mA密度模擬信號。第一供電模塊主要由 Pl、Dl、D2、D3、Fl、F2、Zl、PUl、PU2等組成，為整個電路提供工作電源。D3瞬態電壓抑制器防雷電。F1、F2、Z1形成變壓器，與外電源物理磁隔離。[0040]PUl-TPS79733 :10mA,3. 3V 微功耗 LDO 穩壓器。[0041]PU2——LTC3642高效率、高電壓、50mA同步降壓型轉換器特點寬輸入電壓范圍 4. 5V至45V能夠承受60V的輸入瞬態電壓具有內部高壓側和低壓側電源開關無需進行補償 50mA輸出電流低壓差操作100%占空比低靜態電流12μΑ 0. 8V反饋電壓基準。[0042]U5、U6——ADR5041精密、微功耗、分流模式基準電壓源，具有低溫度漂移、優于 0. 的初始精度和快速建立時間特性。[0043]為了能夠得到更準確的數據結果，所述的第一、第二信號采集系統分別包括數字溫度傳感器，在測得壓力數據的同時獲得對應的溫度數據，第一微處理器根據采集的壓力數據和對應的溫度數據獲得壓力隨溫度變化的零點遷移數據，采用分段線性插值法得到壓力隨溫度變化的零點遷移補償函數，利用零點遷移函數對壓力數據進行零點遷移補償。權利要求1.一種智能型漿液密度液位綜合分析儀，其特征在于它包括機械部分和電路部分；所述的機械部分包括殼體和長度不等且相互平行的第一管體、第二管體；殼體通過法蘭分別與第一管體、第二管體的一端連接，第一管體、第二管體的另一端分別連接第一探頭和第二探頭；所述的電路部分包括第一信號采集系統、第二信號采集系統、信號處理系統、顯示器和供電模塊；第一信號采集系統和第二信號采集系統分別與信號處理系統電連接，信號處理系統與顯示器電連接，信號處理系統通過供電模塊輸出密度值和液位值；所述的第一信號采集系統和第二信號采集系統分別設置在第一探頭和第二探頭內；所述的信號處理系統、顯示器和供電模塊設置在殼體內。
2.根據權利要求1所述的智能型漿液密度液位綜合分析儀，其特征在于所述的第一信號采集系統和第二采集系統包括型號相同的壓力傳感器。
3.根據權利要求2所述的智能型漿液密度液位綜合分析儀，其特征在于所述的壓力傳感器包括與外界相通的壓力感受端面，壓力感受端面與探頭之間通過0型密封圈密封。
4.根據權利要求1或2或3所述的智能型漿液密度液位綜合分析儀，其特征在于所述的信號處理系統包括第一微處理器和第二微處理器，所述的供電模塊包括第一供電模塊和第二供電模塊；其中所述的第一信號采集系統和第二信號采集系統與第一微處理器的輸入端電連接，第一微處理器與所述顯示器電連接；第一微處理器與第一供電模塊通過HART 通信模塊連接，第二微處理器與第二供電模塊通過HART通信模塊連接，第一微處理器與第二微處理器之間通過RS232串口連接。
5.根據權利要求4所述的智能型漿液密度液位綜合分析儀，其特征在于所述的第一微處理器的輸入端與輸入設備電連接。
專利摘要本實用新型提供一種智能型漿液密度液位綜合分析儀，利用深度不等的2個壓力傳感器采集漿液不同深度的壓力數據傳給第一微控制器；第一微控制器根據2個壓力傳感器得到的壓力數據以及壓力傳感器之間的高度差計算得到漿液的密度數字信號和液位數字信號，傳送到顯示器進行顯示，同時將密度數字信號值轉為密度模擬信號經第一供電模塊輸出；第二微控制器從第一微控制器接收液位數字信號，將液位數字信號轉為液位模擬信號經第二供電模塊輸出。具備密度、液位雙參數一體化測量，直接數字量輸出顯示，降低了測量成本，方便可行；采用壓力傳感器傳感，利用壓力差和高度計算密度值，替代放射性同位素密度計，避免了放射性物質對人體的危害。
文檔編號G01N9/26GK202256099SQ20112031758
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月27日 優先權日2011年8月27日
發明者張兆喜, 張凱華, 惠林, 邱宏安, 馬武坤 申請人:蚌埠迅科自控有限公司