專利名稱：儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于檢測(cè)儲(chǔ)油罐內(nèi)液體的密度、液位、溫度以及界面的測(cè)量?jī)x器。
背景技術(shù)：
目前石油或化工行業(yè)，往往需要測(cè)出兩種液體之間的界面，尤其是石油產(chǎn)品的儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存的液體，一般都含有水，如果不知道兩種液體的界面，就無(wú)法計(jì)算出每種液體的含量，有時(shí)也往往需要知道與液體有關(guān)的其它相關(guān)參數(shù)。目前使用的方法過(guò)于落后，不科學(xué)。其常用的方法是，通過(guò)罐體底部的閥門放水，待出油時(shí)關(guān)掉閥門，再測(cè)出油的深度，即可計(jì)算出油的總重量，油排除罐外很不安全，容易造成火災(zāi)。還有通過(guò)在罐壁連通容器并在容器內(nèi)用內(nèi)置浮球測(cè)量液體界面的方法，不同比重的液體需要使用不同比重的浮球，而浮球的制造工藝很復(fù)雜，增加了使用成本。但這些都是使用機(jī)械裝置的測(cè)量方法，難以操作，難以實(shí)現(xiàn)，測(cè)量的結(jié)果不精確，無(wú)法測(cè)量液體的其它參數(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x，該測(cè)量?jī)x使用了一種全新的方法，可以測(cè)量?jī)?chǔ)罐內(nèi)液體的密度、液位、溫度以及兩種液體之間的界面多項(xiàng)參數(shù)，儀器可以與計(jì)算機(jī)通訊，測(cè)量?jī)x測(cè)出的多項(xiàng)數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)后，由計(jì)算機(jī)集中處理，將計(jì)算結(jié)果顯示或打印輸出，該測(cè)量?jī)x使用非常方便，安裝定位容易實(shí)現(xiàn)，其測(cè)試結(jié)果精度高。
本實(shí)用新型提供這樣的技術(shù)方案一種儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x，其電路由壓力傳感器部分、溫度傳感器部分、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分、CPU單片機(jī)、遠(yuǎn)傳激勵(lì)以及電源部分組成，壓力傳感器部分由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器以及第三壓力傳感器組成，三個(gè)壓力傳感器分別通過(guò)電連接器J1連接AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U1的信號(hào)輸入端AIN1-AIN6，溫度傳感器的輸出信號(hào)直接連接CPU單片機(jī)的輸入端P17，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U1的信號(hào)輸出端連接CPU單片機(jī)U3的信號(hào)輸入端P10-P13，CPU單片機(jī)U3的兩條通訊線RXD、TXD分別通過(guò)兩組遠(yuǎn)傳激勵(lì)U4A、U4B、U4C連接用以與計(jì)算機(jī)通訊的通訊接口J12，電源部分的直流輸出端連接芯片的直流工作電源端。
所述電源部分由+24V直流電源經(jīng)三端穩(wěn)壓管U5反向連接穩(wěn)壓管D2后，并聯(lián)連接兩組三端穩(wěn)壓管U7、U6形成，第一組三端穩(wěn)壓管U7的電壓輸入端Vin和電壓輸出端+5V分別通過(guò)濾波電容接地，第二組三端穩(wěn)壓管U6的電壓輸入端Vin和電壓輸出端+Vout之間連接有保護(hù)電路，分別通過(guò)濾波電容接地，第一組三端穩(wěn)壓管U7的直流電壓輸出VCC連接整個(gè)電路的直流數(shù)字工作電壓VCC端，第二組三端穩(wěn)壓管U6的直流電壓輸出VDD連接AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U1的直流模擬工作電壓VDD端。
所述測(cè)量?jī)x由鋁管、固定桿、三個(gè)壓力傳感器、溫度傳感器以及印刷電路板組成，其主體是一個(gè)有一定長(zhǎng)度的鋁管，鋁管上部連接有固定桿，鋁管上沿上下方向按一定距離安裝有三個(gè)壓力傳感器，傳感器固定在鋁管的側(cè)壁上，溫度傳感器安裝在鋁管內(nèi)，四個(gè)傳感器的導(dǎo)線連接印刷電路板，印刷電路板通過(guò)通訊電纜連接計(jì)算機(jī)。
所述印刷電路板可以安裝在所述鋁管內(nèi)。
所述印刷電路板可以安裝在小盒體內(nèi)，小盒體位于罐體外放置。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于由于使用了多個(gè)壓力傳感器和溫度傳感器以及AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將壓力傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入給單片機(jī)，溫度傳感器將其數(shù)字信號(hào)輸入給單片機(jī)，單片機(jī)將其數(shù)據(jù)處理后傳輸出給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可以根據(jù)一定的計(jì)算方法計(jì)算出液體的溫度、液體液面的高度、液體的密度以及兩種液體之間的界面，電路結(jié)構(gòu)中遠(yuǎn)傳激勵(lì)的使用保證了測(cè)量?jī)x與計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離通訊方案，在使用時(shí)，根據(jù)常規(guī)的液體界面高度范圍，將安裝有傳感器的鋁管伸入界面范圍內(nèi)，即可測(cè)出需要的各種數(shù)據(jù)，這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單可靠，容易實(shí)現(xiàn)，測(cè)量精度高，計(jì)算機(jī)最后可以顯示或打印輸出各種結(jié)果。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型測(cè)量?jī)x位于罐體內(nèi)使用時(shí)的示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的電路原理框圖。
圖4是本實(shí)用新型電源電路的原理框圖。
圖5是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖3、圖4、圖5所示，一種儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x10，其電路由壓力傳感器部分、溫度傳感器部分、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分、CPU單片機(jī)、遠(yuǎn)傳激勵(lì)以及電源部分組成，壓力傳感器部分由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器以及第三壓力傳感器組成，三個(gè)壓力傳感器分別通過(guò)電連接器J1連接AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U1的信號(hào)輸入端AIN1-AIN6，三個(gè)位于罐體內(nèi)不同高度的壓力傳感器，將測(cè)出的模擬壓力值輸入給AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U1，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U1將其模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給CPU單片機(jī)，溫度傳感器測(cè)出的數(shù)字信號(hào)直接輸送給CPU單片機(jī)的輸入端P17，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U1的信號(hào)輸出端連接CPU單片機(jī)U3的信號(hào)輸入端P10-P13，CPU單片機(jī)U3的兩條通訊線RXD、TXD分別通過(guò)兩組方向相反的遠(yuǎn)傳激勵(lì)U4A、U4B、U4C連接用以與計(jì)算機(jī)通訊的通訊接口J12，CPU單片機(jī)U3還可以連接參考電壓電路U2，電源部分由+24V直流電源經(jīng)三端穩(wěn)壓管U5反向連接穩(wěn)壓管D2后，并聯(lián)連接兩組三端穩(wěn)壓管U7、U6形成，第一組三端穩(wěn)壓管U7的電壓輸入端Vin和電壓輸出端+5V分別通過(guò)濾波電容接地，第二組三端穩(wěn)壓管U6的電壓輸入端Vin和電壓輸出端+Vout之間連接有保護(hù)電路，分別通過(guò)濾波電容接地，第一組三端穩(wěn)壓管U7的直流電壓輸出VCC連接整個(gè)電路的直流數(shù)字工作電壓VCC端，第二組三端穩(wěn)壓管U6的直流電壓輸出VDD連接AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U1的直流模擬工作電壓VDD端。
如圖1、圖2所示，所述儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x10由鋁管1、固定桿6、三個(gè)壓力傳感器2、3、5、溫度傳感器4以及印刷電路板組成，其主體是一個(gè)有一定長(zhǎng)度的鋁管1，鋁管1上部連接有固定桿件6，鋁管1上沿上下方向按一定距離安裝有三個(gè)壓力傳感器2、3、5，三個(gè)壓力傳感器2、3、5固定在鋁管1的側(cè)壁上，溫度傳感器4安裝在鋁管1內(nèi)，四個(gè)傳感器的導(dǎo)線連接印刷電路板，印刷電路板通過(guò)通訊電纜連接計(jì)算機(jī)，印刷電路板安裝在所述鋁管1內(nèi)。
印刷電路板也可以安裝在小盒體內(nèi)，小盒體位于罐體外放置。
CPU單片機(jī)U3的型號(hào)可以是89C51，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的型號(hào)可以是AD7708，第一組三端穩(wěn)壓管U7的型號(hào)可以是MC78L05CP，第二組三端穩(wěn)壓管U6的型號(hào)可以是LM117H，三端穩(wěn)壓管U5的型號(hào)可以是LM117H，參考電壓電路的芯片U2的型號(hào)可以是AD780，壓力傳感器可以是擴(kuò)散硅壓力傳感器，也可以是電容式傳感器。
以下結(jié)合附圖說(shuō)明其測(cè)試方法。
溫度傳感器4可以直接測(cè)試出液體的溫度。
第一壓力傳感器2、第二壓力傳感器3、第三壓力傳感器5對(duì)應(yīng)的壓力值分別假設(shè)為Fa、Fb、Fc，第一壓力傳感器2與第二壓力傳感器3之間的距離假設(shè)為ΔHab，第二壓力傳感器3與第三壓力傳感器5之間的距離假設(shè)為ΔHbc，在通常情況下，常規(guī)罐體8的油9、水12界面高度在2000mm左右，我們將測(cè)量?jī)x制作成ΔHab＝400mm，ΔHbc＝1000mm，固定桿的長(zhǎng)度按罐體通常的高度制作，以保證測(cè)量?jī)x10深入液體界面范圍安裝，安裝時(shí)，讓界面介與BC之間。
1、求液面的高度根據(jù)三個(gè)壓力傳感器2、3、5的測(cè)試結(jié)果，可以得知三點(diǎn)的實(shí)測(cè)壓力值分別為Fa、Fb、Fc，可以求出Δfab＝Fb-Fa，Δfbc＝Fc-Fb，由于F＝ρgh，所以Δfab/fb＝ΔHab/(H液面-Hb)＝400/(H液面-Hb)，Hb的高度可以根據(jù)儀器的安裝位置確定得知，公式中Δfab、fb、Hb均為已知量，從而可以求出H液面的數(shù)據(jù)。
2、求液體的密度根據(jù)公式F＝ρgh，很容易求得液體的密度ρ的數(shù)據(jù)。
3、求液體的界面由壓力傳感器的測(cè)試結(jié)果，可以直接求出實(shí)測(cè)的壓力值Δfbc實(shí)測(cè)，根據(jù)公式F＝ρgh，可以求出壓力計(jì)算值Δfbc計(jì)算，H界面C是界面離C點(diǎn)的距離，H安裝是測(cè)量?jī)x安裝時(shí)第三壓力傳感器5距離罐底的高度，是已知數(shù)，根據(jù)以下公式可以直接求出H界面的高度(Δfbc實(shí)測(cè)/Δfbc計(jì)算)×(ΔHbc)＝H界面C+H安裝＝H界面由此測(cè)試出結(jié)果H液面、H界面C以及液體的密度ρ等參數(shù)，這些計(jì)算方法由測(cè)量?jī)x器10將傳感器測(cè)量的壓力數(shù)據(jù)處理后，直接傳輸給計(jì)算機(jī)完成，其測(cè)試方法極易實(shí)現(xiàn)，該測(cè)量?jī)x不限于石油產(chǎn)品的界面測(cè)量，還可以用于其他液態(tài)化學(xué)產(chǎn)品的液面測(cè)試。
基于本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思，使用該測(cè)量?jī)x器的電路，將三個(gè)壓力傳感器按一定距離上下安裝來(lái)測(cè)試液體界面和相關(guān)參數(shù)的方法，其機(jī)械安裝方式不限于本實(shí)用新型公開(kāi)的范圍，直接將傳感器安裝在罐體上的測(cè)量方式也屬于本實(shí)用新型的保護(hù)方案。
權(quán)利要求1.一種儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x，其特征在于其電路由壓力傳感器部分、溫度傳感器部分、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分、CPU單片機(jī)、遠(yuǎn)傳激勵(lì)以及電源部分組成，壓力傳感器部分由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器以及第三壓力傳感器組成，三個(gè)壓力傳感器分別通過(guò)電連接器(J1)連接AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(U1)的信號(hào)輸入端(AIN1-AIN6)，溫度傳感器的輸出信號(hào)直接連接CPU單片機(jī)的輸入端(P17)，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(U1)的信號(hào)輸出端連接CPU單片機(jī)(U3)的信號(hào)輸入端(P10-P13)，CPU單片機(jī)(U3)的兩條通訊線(RXD、TXD)分別通過(guò)兩組遠(yuǎn)傳激勵(lì)(U4A)、(U4B、U4C)連接用以與計(jì)算機(jī)通訊的通訊接口(J12)，電源部分的直流輸出端連接芯片的直流工作電源端。
2.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x，其特征在于所述電源部分由+24V直流電源經(jīng)三端穩(wěn)壓管(U5)反向連接穩(wěn)壓管(D2)后，并聯(lián)連接兩組三端穩(wěn)壓管(U7、U6)形成，第一組三端穩(wěn)壓管(U7)的電壓輸入端(Vim)和電壓輸出端(+5V)分別通過(guò)濾波電容接地，第二組三端穩(wěn)壓管(U6)的電壓輸入端(Vin)和電壓輸出端(+Vout)之間連接有保護(hù)電路，分別通過(guò)濾波電容接地，第一組三端穩(wěn)壓管(U7)的直流電壓輸出(VCC)連接整個(gè)電路的直流數(shù)字工作電壓(VCC)端，第二組三端穩(wěn)壓管(U6)的直流電壓輸出(VDD)連接AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(U1)的直流模擬工作電壓(VDD)端。
3.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x，其特征在于該測(cè)量?jī)x由鋁管、固定桿、三個(gè)壓力傳感器、溫度傳感器以及印刷電路板組成，其主體是一個(gè)有一定長(zhǎng)度的鋁管，鋁管上部連接有固定桿，鋁管上沿上下方向按一定距離安裝有三個(gè)壓力傳感器，傳感器固定在鋁管的側(cè)壁上，溫度傳感器安裝在鋁管內(nèi)，四個(gè)傳感器的導(dǎo)線連接印刷電路板，印刷電路板通過(guò)通訊電纜連接計(jì)算機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x，其特征在于所述印刷電路板安裝在所述鋁管內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x，其特征在于所述印刷電路板安裝在小盒體內(nèi)，小盒體位于罐體外放置。
專利摘要一種儲(chǔ)油罐用密度液位溫度界面測(cè)量?jī)x，涉及石油或化工行業(yè)檢測(cè)儲(chǔ)油罐內(nèi)兩種液體的界面及相關(guān)參數(shù)的測(cè)量?jī)x器。其電路由壓力傳感器部分、溫度傳感器部分、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分、CPU單片機(jī)、遠(yuǎn)傳激勵(lì)以及電源部分組成，機(jī)械結(jié)構(gòu)由鋁管、固定桿、三個(gè)壓力傳感器、溫度傳感器以及印刷電路板組成，固定桿連接在鋁管上部，三個(gè)壓力傳感器沿上下方向按一定距離安裝固定在鋁管的側(cè)壁上，溫度傳感器安裝在鋁管內(nèi)，傳感器的導(dǎo)線連接印刷電路板，印刷電路板通過(guò)通訊電纜連接計(jì)算機(jī)。儀器與計(jì)算機(jī)通訊，將測(cè)量出的液體溫度、密度、液位、界面等數(shù)據(jù)結(jié)果顯示或打印輸出，使用非常方便，該方法簡(jiǎn)單可靠，安裝定位容易實(shí)現(xiàn)，測(cè)量精度高，可以廣泛應(yīng)用在兩種液體界面的檢測(cè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N9/26GK2656954SQ0326312
公開(kāi)日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者郭銀斌 申請(qǐng)人:高軼群